模擬視頻濾波技術(shù)

　　摘要： 本文詳細(xì)介紹Maxim為滿足多種視頻應(yīng)用需求而提供的各種集成視頻濾波放大器。

　　關(guān)鍵詞： 模擬視頻濾波;視頻濾波放大器

　　對(duì)于視頻攝像系統(tǒng)，視頻DAC輸出最常見的信號(hào)是視頻消隱、同步(CVBS)以及亮度/色度(Y/C)復(fù)合信號(hào)。本文詳細(xì)介紹幾種濾波放大器的配置，具有不同的DAC輸出信號(hào)直流電平、信號(hào)振幅以及交、直流耦合視頻信號(hào)的組合。集成視頻濾波器的常用電源電壓是5V或3.3V，對(duì)于要求微功耗的應(yīng)用，可以采用1.8V或2.5V電源對(duì)視頻濾波放大器供電。這些低功耗應(yīng)用中的濾波放大器(MAX9509)采用了Maxim的DirectDrive專利技術(shù)，通過內(nèi)部固定8V/V增益獲得2VP-P視頻信號(hào)。以下幾種配置的共同特性是：所有輸出都在75W負(fù)載上進(jìn)行測量。因此，當(dāng)輸出曲線顯示1VP-P時(shí)，集成濾波放大器的輸出為2VP-P。此外，所有濾波器均采用75%的TV NTSC彩條信號(hào)作為信號(hào)源。

　　重建濾波器連接視頻DAC與視頻放大器

　　圖1中，視頻DAC的輸出通過重建濾波器與MAX9502G視頻放大器連接。對(duì)DAC的視頻信號(hào)輸出進(jìn)行偏置，使同步頭接近地電位。MAX9502G對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，得到2VP-P的輸出信號(hào)，并為信號(hào)提供直流偏置。MAX9502G的輸出也提供了偏置，其同步頭大概高于地電位300mV。在負(fù)載處，由于輸出端采用75W分壓結(jié)構(gòu)，該同步頭電平變?yōu)?50mV。MAX9502G是集成度非常高的解決方案，占用很小的電路板面積，能夠在絕大多數(shù)便攜式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有效節(jié)省空間。注意：如果視頻輸出需要交流耦合電容，則不建議使用該方案;這種情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)尋求其它解決方案。

圖1 重建濾波器連接視頻DAC與視頻放大器

　　視頻DAC向視頻放大器提供交流耦合信號(hào)

　　圖2所示電路，視頻DAC向MAX9586視頻濾波放大器提供交流耦合視頻信號(hào)。這對(duì)于要求交流耦合、同步頭低于地電位的單電源應(yīng)用是非常好的解決方案。然而，輸出交流耦合信號(hào)并沒有把黑電平置于地電位;黑電平隨著視頻信號(hào)內(nèi)容的變化而變化。MAX9586可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流耦合視頻負(fù)載或一個(gè)交流耦合150W負(fù)載。

圖2 視頻DAC向視頻放大器提供交流耦合信號(hào)

　　提供0.5VP-P直流偏置信號(hào)

　　圖3和圖1非常相似，只是其DAC只能輸出0.5VP-P的直流偏置信號(hào)。這種情況下，具有12dB固定增益的MAX9502M是比較合適的解決方案。負(fù)載上的視頻信號(hào)有直流偏置，同步頭大約高于地電位150mV。此外，DAC的視頻信號(hào)輸出必須在地電位以上。MAX9502M可以為一路150W對(duì)地負(fù)載提供2VP-P的視頻驅(qū)動(dòng)。

圖3 在圖1電路中增加0.5V的偏置

　　只有一路CVBS或Y信號(hào)輸出的視頻DAC

　　圖4提供了一種非常有趣的配置。某些應(yīng)用中，DAC同時(shí)提供Y和C信號(hào)，而圖4只有一路輸出。這一輸出可以在CVBS和Y信號(hào)之間進(jìn)行選擇，這樣，可以使用求和(合成器)電路產(chǎn)生CVBS信號(hào)。在同一輸出上很難同時(shí)提供這兩類信號(hào)，也很難在正確的時(shí)間對(duì)這兩類信號(hào)進(jìn)行切換。一般在輸出線上采用一個(gè)2:1復(fù)用器實(shí)現(xiàn)這一功能。好在這里所使用的MAX9524視頻濾波放大器集成了兩個(gè)模擬單刀單擲開關(guān)，可以配置成2:1復(fù)用器，從而利用一個(gè)芯片就能夠適當(dāng)選擇輸入，并對(duì)其進(jìn)行濾波放大。由于對(duì)Y、C信號(hào)求和后無法確定其直流電平;因此，應(yīng)該在濾波放大之前對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行交流耦合。交流耦合電容之后的箝位電路建立偏置電平。設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意產(chǎn)生CVBS信號(hào)的求和電路設(shè)計(jì)，應(yīng)仔細(xì)考慮Y、C信號(hào)的直流偏置電平以及DAC所允許的電壓范圍。直接連接Y、C信號(hào)所產(chǎn)生的CVBS信號(hào)會(huì)超出DAC電壓范圍，具體取決于每個(gè)信號(hào)的直流偏置電平。

圖4 只有一路CVBS或Y信號(hào)輸出的視頻DAC

　　具有Y/C至CVBS合成器的多路視頻輸出

　　圖5中的MAX9512有四個(gè)獨(dú)立的輸出通道，可理想用于多路視頻輸出設(shè)計(jì)。該器件還有一個(gè)Y/C至CVBS的合成器，從Y、C信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合視頻信號(hào)。每路輸出可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流耦合視頻負(fù)載，或一個(gè)交流耦合150W負(fù)載。芯片采用了Maxim的SmartSleep技術(shù)(圖中沒有畫出)，能夠?qū)斎胄盘?hào)或輸出負(fù)載進(jìn)行檢測，相應(yīng)地接通或關(guān)斷不同的放大器，從而降低功耗。這一配置常見于提供一路S端子以及兩路CVBS輸出的應(yīng)用。

圖5 具有Y/C至CVBS合成器的多路視頻輸出

　　結(jié)語

　　本文重點(diǎn)介紹了目前視頻應(yīng)用中的常見配置。CVBS和Y/C是目前為止這類應(yīng)用中最常見的輸出信號(hào)。在某些高端設(shè)備中，會(huì)有比較少見的YPbPr輸出信號(hào)，視頻信號(hào)可以是標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)，也可以是高清晰度(HD)信號(hào)。本文雖然沒有討論這些比較少見的應(yīng)用，但是針對(duì)這些設(shè)計(jì)同樣提供相應(yīng)的集成解決方案。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1. Maxim數(shù)據(jù)手冊(cè)

　　2. 美國專利#7,061,327