RF 調制器的音視頻信號調理電路設計

　　調制器，從簡單的模擬方案到單芯片合成器，都需要經過調理的音頻、視頻輸入信號，如何滿足音視頻輸入信號的要求是設計工程師所面臨的一個挑戰(zhàn)。本文利用標準運算放大器和分立元件提供了一個低成本解決方案，并給出了電路設計方法。

　　盡管我們已經步入數(shù)字視頻時代，但是由于歷史原因，仍然保留了RF 調制的模擬電視用于國際標準及安全監(jiān)控應用中。調制器，從簡單的模擬方案到單芯片合成器，都需要經過調理的音頻、視頻輸入信號，如何滿足音視頻輸入信號的要求是設計工程師所面臨的一個挑戰(zhàn)。盡管這種要求普遍存在，但目前還沒有適當?shù)募煞桨?，而是采用分立器件設計。主要原因是設計難度和標準之間的差異，以及調制器本身對信號電平的不同要求。對信號的調理通常包括：視頻信號的低通濾波、帶阻濾波以及群延時補償，音頻信號的預加重以及用于調節(jié)調制幅度的音、視頻電平控制。

　　基于以上原因，許多有線電視和衛(wèi)星接收機、VCR、DVD、TV 等并未完全達到設計要求，與基帶復合信號(Cvb)相比，調制信號的質量較差。本文探討了這種應用的接口要求，并利用標準運算放大器和分立元件提供了一個低成本解決方案，給出了適合大多數(shù)AV 設備的后面板輸出。

實際需求與問題

　　ITU 推薦的BT.470-6 標準規(guī)定了NTSC、PAL 對驅動RF 調制器的視頻信號群延時變化和音頻信號預加重的要求，但對其他規(guī)格的要求不夠清晰，本文根據(jù)典型的TV、DVD 或機頂盒(STB)后面板(圖1 所示，提供基帶和RF 調制的音頻、視頻輸出)，在表1 和表2 中歸納了這些要求和設計規(guī)范。

　　ITU 推薦的BT.470-6 標準規(guī)定了NTSC、PAL 對驅動RF 調制器的視頻信號群延時變化和音頻信號預加重的要求，但對其他規(guī)格的要求不夠清晰，本文根據(jù)典型的TV、DVD 或機頂盒(STB)后面板(圖1 所示，提供基帶和RF 調制的音頻、視頻輸出)，在表1 和表2 中歸納了這些要求和設計規(guī)范。

　　有些信號調理要求取決于信號源。例如，如果送入調制器的信號來自DAC，這將需要重建濾波器以濾除噪聲、混疊信號，避免出現(xiàn)帶外調制。另外，還需要進一步的放大處理，以補償后端負載和DAC 輸出的變化。視頻信號在伴音副載波附近的帶阻濾波并非一定需要，但在圖3 中的ITU-470 群延時要求濾波處理，調制器IC 通常也提出了相應的建議。典型的后面板信號輸出電平高于調制器的輸入電平，需要對信號進行衰減。因此，圖1 中的音、視頻信號接口需要：

 
1.用于音頻和視頻輸出的低通重建濾波器(假設這些信號源自DAC 輸出)。

2. 伴音副載波帶阻濾波器或陷波器：濾波器以伴音副載波為中心頻率，這會在陷波頻率附近產生較大的群延時變化 (正是由于這個原因，NTSC 和PAL 均將伴音副載波置于視頻信號的最小-3dB 帶寬以上，以便能夠實現(xiàn)補償)。

3. 群延時補償：以符合ITU-470 圖3 中的波形要求，由具體標準決定。

4. 左、右聲道混音：用于單聲道音頻設備，只有在將立體聲輸出到單聲道調制器時才需要。

5. 音頻預加重：由具體標準決定(表1)。

6. 可調節(jié)的音頻、視頻信號幅度：設置調制度，由具體標準和所使用的調制器芯片決定。

濾波器設計

　　首先需要設計的是低通重建濾波器，以消除音、視頻信號的混疊輸出和帶內噪聲。利用有源濾波器可以將DAC 輸出提升到標準電平，驅動后面板以及RF 調制器。

　　對于音頻信號，需要采用22-24kHz-3dB 頻率和足夠增益的低通濾波器(LPF)為后面板提供2V RMS 的輸出。由于音頻信號被高度過采樣，只需一階無源RC 濾波即可，第二級RC 濾波器實際用于音頻調制，而非信號重建。圖2 所示電路利用MAX4494 實現(xiàn)這一功能，驅動后面板輸出和RF 調制器的音頻輸入。

　　對視頻信號的處理要困難一些，它沒有經過高度的過采樣處理，至少需要一個三極(three-pole) 重建濾波器，如果處理過程引入了較大的群延時變化，還必須進行補償、提高增益，以補償DAC 輸出的變化和后端損失。最好采用有源濾波方案，圖3 所示電路是為NTSC 或PAL 制式提供的一個參考方案，圖中采用了MAX4380，利用R8 可以調節(jié)群延時，為后面板和RF 調制器的視頻輸入提供驅動。對于多路輸出，如復合視頻和S 視頻，可以采用相同的方案，利用三運放或四運放的MAX4382 或MAX4383 構建該濾波電路。

音頻調制器信號調理

　　音頻調制器信號調理的第一步是將左、右立體聲聲道的信號求和，轉換成單聲道信號，并降低信號的幅度。然后，由帶有預加重網絡的緩沖器增強高頻信號。圖4 是一種低成本的解決方案，采用T 型電阻網絡和連接到地的可變電阻，左、右聲道信號通過R1 和R2 進入R3、R4 求和，R3 用于調節(jié)電平，R4 設置最大衰減量。預加重網絡是由MAX4494 周圍的R7、R8、R9 和C1 構成的超前-滯后網絡。時間常數(shù)為：T=2