視頻放大器,視頻放大器是什么意思
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必須根據(jù)通過信號低頻成分的要求來計算輸入/輸出電容值。(圖1)
對下陷進(jìn)行進(jìn)一步的頻率補(bǔ)償具有以增加元件的代價減小所要求輸出電容尺寸的好處。而采用直流耦合則可以完全消除輸出電容。(圖2)
下陷(sag)是什么？消除下陷也會同時縮小輸出電容的尺寸嗎？
當(dāng)電荷積累在輸出耦合電容兩端時，就會發(fā)生下陷。在場測試信號或條形圖測試信號中，下陷表現(xiàn)為掃描期間視頻波形中的一個斜移，在TV監(jiān)視器上，下陷就表現(xiàn)為從圖像一邊到另一邊或從上到下的亮度變化。對低端產(chǎn)品而言，其影響可以被忽略，但在專業(yè)設(shè)備和廣播設(shè)備是肯定是不可接受的。要消除下陷，可以采用更小尺寸的輸出電容，但需要付出增加電路元件的代價。下陷的糾正建立在對由后端匹配傳輸線和輸出電容形成的高通濾波器進(jìn)行低頻補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上。圖2中給出了補(bǔ)償電路。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表一般都會提供最佳的元件取值，在典型情況下，RFB可以取10 kΩ，RIN和RSAG可以取1 kΩ，COUT 47μF，CSAG取22μF。
如使用可處理公共輸入電壓的放大器，它會對直流耦合產(chǎn)生什么影響？
許多不帶或帶有內(nèi)部增益調(diào)節(jié)電阻的輸出驅(qū)動器，可以控制正負(fù)擺動的信號，其缺點是需要一個±5-V電源。在專業(yè)的高端設(shè)備中可以接受額外增加的復(fù)雜性，但對于面臨成本和電路板空間約束的設(shè)計而言就沒有吸引力。幸好最新的放大器具有一個內(nèi)部電荷泵，可以產(chǎn)生達(dá)-1.6 V的VEE，這樣使用單個3.3-V的電源就可以獲得4.9-V的公共輸入電壓。
市面上有哪些直流耦合視頻放大器產(chǎn)品？
到現(xiàn)在為止，直流耦合視頻放大器還處于小范圍應(yīng)用。2005年年中，兩家芯片供應(yīng)商推出了基于集成電荷泵的直流耦合視頻放大器。其中一家的產(chǎn)品封裝了一個放大器，而另一家則封裝了三個放大器，兩種產(chǎn)品的每通道增益均為6db，芯片上集成了一個6極巴特沃斯濾波器，以在視頻輸入端對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號進(jìn)行重建濾波。兩家供應(yīng)商在處理電荷泵噪聲的方式上略微有所區(qū)別，但都取得了出色的結(jié)果。單放大器芯片采用了一個電荷泵和線性調(diào)壓器，而三放大器芯片則采用一個多級電荷泵。
視頻放大器的發(fā)展與挑戰(zhàn)
更低功耗、更小封裝以及良好的匹配性的要求
近幾年隨著手機(jī)和LCD電視等市場的不斷擴(kuò)大，用戶對于視頻放大器的要求發(fā)生變化，更低功耗、更小封裝以及良好的匹配性能都變得十分重要。一些公司如英特矽爾、凌特、德州儀器和飛兆半導(dǎo)體等紛紛推出了新型放大器來滿足視頻應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ隍?qū)動器和緩沖器的需求。
凌特公司針對高性能視頻領(lǐng)域推出的型號為LT6553的放大器，分辨率超過了1600x1200像素，LT6553適用于SXGA和UXGA LCD投影儀及監(jiān)視器、數(shù)字顯示器(presenters)、掃描儀，以及車載導(dǎo)航和車內(nèi)視頻系統(tǒng)等汽車顯示器系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)及CCD影像系統(tǒng)。對于簡單的多路復(fù)用和信號路由，LT6553具有關(guān)/閉功能，能夠在50ns內(nèi)啟動，適合擴(kuò)頻和便攜式應(yīng)用。
英特矽爾公司為了滿足高分辨率顯示器接口的要求推出了EL536x系列新型運算放大器，EL536x系列三電反饋放大器滿足高帶寬和低噪聲方面的要求，最重要的是，脈沖響應(yīng)受到控制。這些新器件的功耗低于將三個單獨的放大器組合到一起，單片架構(gòu)也可獲得更加出色的增益匹配。德州儀器(TI)的OPA693視頻驅(qū)動器解決方案提供良好的脈沖響應(yīng)，面向新興的高分辨率RGB應(yīng)用。OPA693是目前市場上最快的+/-5V固定增益放大器，DC和AC精度顯著提高，它的優(yōu)勢在于高達(dá)700MHz的帶寬和2500 V/us轉(zhuǎn)換和諧提供的高像素條件下的脈沖保真度，且價格低于同類產(chǎn)品。
飛兆半導(dǎo)體推出的FMS6418A是一款高度集成的三輸出視頻驅(qū)動器，可用于高清(HD)或者標(biāo)準(zhǔn)分辨率(SD)信號過濾，在對信號進(jìn)行數(shù)字化(抗鋸齒處理)之前消除高頻噪聲，或者用于消除在編碼器(重建過濾)D/A轉(zhuǎn)換過程引起的artifact。該產(chǎn)品面向HDTV顯示器、有線和衛(wèi)星機(jī)頂盒、DVD、PVR、視頻點播、音頻/視頻接收機(jī)等領(lǐng)先的視頻應(yīng)用領(lǐng)域，具有更高的性能及靈活性，減少了元件數(shù)量。FMS6418A具有三個6代順序濾波器，頻率可以是30 MHz (HD)或8 MHz (SD)。FMS6418A在每個濾波器通道上結(jié)合了一個2：1多路復(fù)用器，三個通道全部具有過濾和輸出放大功能。與分立式解決方案相比，在成本和設(shè)計方面具有優(yōu)勢。
不同應(yīng)用領(lǐng)域需求各異
盡管制造商推出了種類如此繁多的產(chǎn)品，但是不同的終端產(chǎn)品，所需要放大器產(chǎn)品的性能也都不盡相同。要求最苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域是液晶投影機(jī)領(lǐng)域，該領(lǐng)域產(chǎn)品尺寸小、易碎、具有明亮的高分辨率顯示，同時還要有良好的價格。這就要求視頻放大器具有更高的帶寬和轉(zhuǎn)換速率、低功率、封裝尺寸小及良好的通道分隔性能。Soule還指出另一個挑戰(zhàn)是讓視頻通過很長的電纜線，例如老式的CAT5電纜。凌特公司的新款LT6552是一種差分視頻放大器，解決了這個問題，能在1000英尺長的雙絞線上傳輸視頻。
在設(shè)計任何應(yīng)用的視頻系統(tǒng)時，視頻放大器的性能都非常關(guān)鍵。其中一種應(yīng)用是寬帶視頻路由器和交換機(jī)，帶寬為100~500MHz。為了支持這樣高的帶寬，終端產(chǎn)品需要帶寬極高的內(nèi)部運算放大器，甚至10倍于所需要的帶寬。制造商廣告中所說的帶寬數(shù)字是可以造假的，要關(guān)注的重要帶寬數(shù)字是大信號帶寬(LSBW)規(guī)格，通常被認(rèn)為是1 volt peak-to-peak (Vpp)甚至更高。許多制造商廣告中所說的是小信號帶寬(SSBW)，但是，總體來說視頻信號使用的是大信號(2Vpp)?？蛻艨赡鼙恍⌒盘栆?guī)格所誘惑，但是LSBW數(shù)值較高的產(chǎn)品更有價值。
意識到了市場對LSBW的需求，國家半導(dǎo)體最近推出了一種三寬帶、750 MHz的運算放大器LMH6738和三寬帶、750 MHz的可編程增益緩沖器(PGB)LMH6739，具有400 MHz LSBW、3300 V/us轉(zhuǎn)換速率和200 MHz 的0.1dB增益平度，在驅(qū)動高分辨率RGB視頻信號方面的性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。視頻放大器的一個重要特點是0.1dB增益平度。通常增益平度越高，支持的視頻分辨率越高。例如，HDTV系統(tǒng)需要30~50 MHz 的0.1dB增益平度。另一方面，當(dāng)面對高分辨率視頻信號(如電腦圖像)時，需要的增益平度接近100~200MHz 0.1dB。
同時在使用視頻放大器進(jìn)行設(shè)計時也需要注意一些問題，如信號的失真等等。為使視頻放大器帶給視頻信號的失真降至最小，這點非常重要。使用專業(yè)級設(shè)備的多數(shù)客戶，將會考慮第二和第三級諧波失真，-80至-90 dBc @ 5MHz是其系統(tǒng)的最低要求。當(dāng)面對復(fù)合視頻信號時，差分增益/差分相位(DG/DP)數(shù)值非常重要，一般要求其為0.02%/0.02，或者更低。在復(fù)合視頻中，顏色信息在亮度信息的上面，因此最低的DF/DP數(shù)值將生成最清晰的和失真最小的圖像質(zhì)量。
對于數(shù)碼相機(jī)和可播放電視的手機(jī)等便攜式視頻設(shè)備來說，最重要的是高集成度、低功率關(guān)機(jī)、小尺寸封裝和容易連接到DSP芯片上的嵌入式視頻D/A轉(zhuǎn)換器。良好的視頻顯示是重要的，但消費類產(chǎn)品的視頻要求不象廣播和專業(yè)級視頻領(lǐng)域那樣苛刻，對于這種應(yīng)用來說電壓反饋是極其重要的配置。這類放大器的重要特點包括：集成式過濾器幫助重建DAC信號、低功率關(guān)機(jī)（最好低于5uA）、低電壓（最好利用2.8-5V的單電源運行）、SAG校正、能夠進(jìn)行DC耦合輸出同時不會影響同步脈沖、采用SC70、QFN或CSP封裝等。
未來市場的需求趨勢
視頻領(lǐng)域存在許多趨勢，其中比較重要的一個趨勢是分辨率越來越高。隨著便攜產(chǎn)品的視頻分辨率由VGA提高至SXGA和更高水平，運算放大器的速度也將隨之提高，運算放大器也要改善其帶寬和失真性能，以滿足高分辨率視頻的要求。市場的總體需求趨勢大體相同：比如便攜式產(chǎn)品對更低電壓的要求意味著視頻放大器的電壓也更低，同時需要更多的軌到軌放大器；采用更小的封裝，同時集成更多的片上功能，如增益電阻，在更高的帶寬上采用片上反饋路徑改善信號完整性和降低串?dāng)_低功耗；更快的速度以滿足更高的屏幕分辨率，如SXGA、UXGA和HDTV格式等；最后是更低的功耗，比如凌特的LT6210/1電流反饋放大器的特點是一個‘Rset’電阻，它允許系統(tǒng)設(shè)計人員調(diào)整帶寬，實際上是速度-功率旋鈕。這意味著系統(tǒng)設(shè)計人員可以設(shè)定放大器，使之在給定的信號帶寬上永遠(yuǎn)不會耗用過多的功率。
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