視頻攝像系統(tǒng)的各種集成視頻濾波放大器分析

在大部分視頻系統(tǒng)中，視頻編碼器的視頻輸出都含有低通濾波器。這些濾波器用來(lái)抑制高頻噪聲，平滑視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出視頻信號(hào)的上升沿和下降沿。傳統(tǒng)的視頻系統(tǒng)通常采用分立的無(wú)源濾波器。然而，目前絕大多數(shù)視頻子系統(tǒng)中，視頻DAC之后采用集成濾波放大器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行濾波、放大。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。

對(duì)于視頻攝像系統(tǒng)，視頻DAC輸出最常見(jiàn)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)。例1到例8詳細(xì)介紹了8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（例6和例7），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)用實(shí)例中的濾波放大器（MAX9509）采用了Maxim的DirectDrive?技術(shù)，通過(guò)內(nèi)部固定8V/V增益獲得2VP-P視頻信號(hào)。

以下8種配置有幾個(gè)共同特性：所有輸出都在75Ω負(fù)載上進(jìn)行測(cè)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。

例1：重建濾波器連接視頻DAC與視頻放大器

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例1中，視頻DAC的輸出通過(guò)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75Ω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。

例2：視頻DAC向視頻放大器提供交流耦合信號(hào)

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例2中，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)于要求交流耦合信號(hào)、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(méi)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150Ω負(fù)載。

例3：例1加上0.5VP-P直流偏置信號(hào)

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例3和例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150Ω對(duì)地負(fù)載提供2VP-P的視頻驅(qū)動(dòng)。

例4：只有一路CVBS或Y信號(hào)輸出的視頻DAC

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例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)，而例4中只有一路輸出。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。好在該實(shí)例中所使用的MAX9524視頻濾波放大器集成了兩個(gè)模擬單刀單擲開(kāi)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(wú)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。