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為何采用視頻濾波器？
視頻頻段中的任何干擾信號都將產(chǎn)生一些肉眼可見的顯示失真問題，而采用視頻濾波器就可以消除這些失真。信號混疊是采樣視頻系統(tǒng)中的一個明顯失真。當(dāng)超出視頻頻段范圍的高頻信號(例如外部無線發(fā)射信號或本地時鐘信號)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣過程混疊回視頻頻段時，就會產(chǎn)生混疊現(xiàn)象。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前放置一個抗混疊濾波器就可防止這種失真。當(dāng)利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器重建數(shù)字化的視頻信號時，將導(dǎo)致視頻信號在較高頻率上被復(fù)制，從而也會引起圖像失真。這類失真信號可通過在數(shù)模轉(zhuǎn)換器之后加入一個視頻濾波器來消除。
為何采用有源視頻濾波器？
采用運算放大器實現(xiàn)的有源濾波器將比采用電感實現(xiàn)的無源濾波器頻率響應(yīng)更好、帶寬更平坦，且通道間更匹配。無源濾波器的帶寬和頻率響應(yīng)特征取決于組成它的電感和電容值的精度。而有源濾波器采用運算放大器和電阻器來替代電感器，由于有源濾波器的精度取決于電阻和電容值的精度，而不再取決于電感和電容值的精度，因此精度得到充分提高。另外值得一提的是，便宜的電阻比便宜的電感精度高得多。此外，現(xiàn)在運算放大器的價格也很低，因此一個有源濾波器往往比采用電感實現(xiàn)的無源濾波器更便宜。
設(shè)計有源視頻濾波器
視頻濾波器要求良好的相位線性特征，即在整個視頻頻段內(nèi)都應(yīng)具有十分恒定的相位延遲，同時幅度響應(yīng)的平坦度要好。這兩方面的參數(shù)要求使得Butterworth濾波器成為一個不錯的選擇。采用一個4階濾波器就能在高頻下獲得很好的阻帶抑制效果。
4階Butterworth濾波器由兩個運算放大器采用Sallen-Key方式構(gòu)成。本文中的設(shè)計采用飛兆半導(dǎo)體的高速雙運算放大器(FHP3230)，來構(gòu)造一個可放入狹小印刷電路板中的濾波器。FHP3230的增益帶寬為60MHz，是一種采用單電源供電和軌至軌輸出方式的放大器。這些特點使FHP3230成為該類應(yīng)用的最佳選擇。
圖1所示為一個4階濾波器。
圖1：采用FHP3230雙運算放大器的有源視頻濾波器(+5V單電源、AC耦合輸入)
設(shè)計Butterworth有源視頻濾波器
該濾波器有兩級，每一級都由一個FHP3230運算放大器來實現(xiàn)(因此整個濾波器需要一個雙運算放大器器件)。每級各提供兩個極點，以構(gòu)成完整的4階濾波器。有很多種方法來選擇這種濾波器的元件值。在本文的例子中，第一級為單位增益，Q值為0.54；第二級的增益為+2，Q值為1.3。這些Q值可形成一個Butterworth濾波器。為確保濾波器在整個視頻頻段內(nèi)的平坦性，取截止頻率fo為6MHz。這將導(dǎo)致整個Butterworth波形在5MHz頻率時的增益為-1dB。
電容應(yīng)足夠大，這樣PCB的寄生電容才不至于影響電容值。但電容也不能太大，否則電阻值將會很小，以致放大器將難以驅(qū)動如此小的電阻。PCB的寄生電容在短走線的情況下約為1pF(制造PCB的材料直接影響寄生電容大小)。如果以18pF作為電容元件的基本量級，我們就能將寄生電容的影響降到最低。
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