【導(dǎo)讀】過去幾年，連接到單一顯示器的視頻源數(shù)量逐漸增加，使得視頻信號(hào)切換成為大多數(shù)視頻系統(tǒng)的必備功能。例如，在典型的家庭娛樂系統(tǒng)中，有線或衛(wèi)星電視所用的機(jī)頂盒 (STB) 或數(shù)字錄像機(jī) (DVR)、VCR、DVD播放器、視頻游戲機(jī)和PC等全都連接到一臺(tái)顯示器。多個(gè)視頻源切換到單一顯示器的功能也擴(kuò)展到汽車，其中的視頻源包括車載娛樂系統(tǒng) (VES)、后視攝像頭、DVD播放機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)和輔助視頻輸入。
傳統(tǒng)的CMOS多路復(fù)用器和開關(guān)在視頻頻率條件下使用時(shí)，存在若干不足之處，其導(dǎo)通電阻會(huì)引入失真，降低差分增益和相位性能，并且與端接電阻相互影響，使傳入的視頻信號(hào)衰減，影響亮度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通過增加外部緩沖來提高增益和驅(qū)動(dòng)能力，從而解決這一問題。
使用具有禁用模式的高速視頻放大器可以簡(jiǎn)化視頻多路復(fù)用設(shè)計(jì)。當(dāng)放大器禁用時(shí)，其輸出級(jí)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。這與省電模式不同，后者雖然可以顯著降低功耗，但會(huì)使輸出級(jí)處于不明確狀態(tài)。
高速視頻放大器1具有所需的全部關(guān)鍵特性，非常適合此項(xiàng)功能。其高輸入阻抗不會(huì)影響傳輸線路的特征阻抗，因而可進(jìn)行反向端接。由于是視頻放大器，因此本身具有良好的視頻特性，包括差分增益和相位、壓擺率、帶寬以及0.1 dB平坦度。
在多路復(fù)用配置中，禁用的通道相對(duì)于活動(dòng)通道表現(xiàn)為高阻抗負(fù)載。增益設(shè)置和反饋電阻對(duì)活動(dòng)放大器構(gòu)成負(fù)載，但其值遠(yuǎn)大于150-ohm 視頻負(fù)載，因此其影響可忽略不計(jì)。擁有這些關(guān)鍵特性的一些高速視頻放大器包括AD8013、AD8029和AD8063。表1列出了具有代表性的可多路復(fù)用視頻放大器。
3:1視頻多路復(fù)用器
ADA4853-3具有獨(dú)立禁用控制功能，適合用作低成本3:1緩沖輸出視頻多路復(fù)用器。其輸出阻抗在10 MHz時(shí)大于2 kohms，因此可連接放大器輸出以形成一個(gè)具有出色開關(guān)行為和隔離特性的3:1多路復(fù)用器。采用5 V單電源供電時(shí)，圖1所示的配置可在10 MHz時(shí)提供14 MHz帶寬 (0.1 dB)、+2的增益及58 dB通道關(guān)斷隔離。通道間切換時(shí)間為10 -μs，支持CVBS模擬視頻應(yīng)用。
圖1. 3:1視頻多路復(fù)用器。
高性能2:1視頻多路復(fù)用器
圖2顯示了一個(gè)高性能2:1多路復(fù)用器。兩個(gè)輸入放大器配置為單位增益跟隨器，而輸出放大器的增益設(shè)為+2。兩級(jí)均可以關(guān)斷，因此這種多路復(fù)用器可以實(shí)現(xiàn)出色的輸入至輸出關(guān)斷隔離，如圖3所示。此配置的切換時(shí)間為45s。
圖2. 2:1視頻多路復(fù)用器。
圖3. 利用ADA4853-3構(gòu)建的2:1多路復(fù)用器的關(guān)斷隔離特性。
2:1視頻多路復(fù)用器和SAG校正
信號(hào)幅度增益(SAG) 校正用于對(duì)后部端接電纜的150 Ω視頻負(fù)載與輸出耦合電容形成的高通濾波器進(jìn)行低頻補(bǔ)償。傳統(tǒng)交流耦合使用較大且昂貴的耦合電容，成本較高，而且會(huì)浪費(fèi)寶貴的PCB空間。SAG校正允許用兩個(gè)較小的低成本電容取代一個(gè)較大的交流耦合電容。圖4顯示了一個(gè)具有SAG校正功能的高性能2:1多路復(fù)用器。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括C1、C2、R11和R12。場(chǎng)傾斜衡量施加一個(gè)恒定的亮度信號(hào)時(shí)，交流耦合電容上的電壓降（傾斜）幅度。此電壓降由75 Ω負(fù)載電阻產(chǎn)生的小放電電流引起。所示電容值經(jīng)過優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)與220 μF交流耦合電容相當(dāng)?shù)膱?chǎng)傾斜。典型的220 μF交流耦合鉭電容占用28 mm2的面積，大批量采購(gòu)成本為0.50美元/片。SAG校正所用的典型47 μF和22 μF電容分別占用約0.72 mm2和0.4 mm2的面積，大批量采購(gòu)成本均低至0.10美元/片。
圖4. 2:1視頻多路復(fù)用器。
圖5. 具有SAG校正功能的2:1多路復(fù)用器的頻率響應(yīng)。
結(jié)論
具有獨(dú)立禁用引腳的高速視頻放大器非常適合構(gòu)建復(fù)合高分辨率視頻應(yīng)用的簡(jiǎn)單、低成本視頻多路復(fù)用器和開關(guān)。不僅是CMOS開關(guān)的理想替代器件，而且性價(jià)比高于視頻多路復(fù)用器。如果您的系統(tǒng)需要視頻切換功能，務(wù)必考慮使用高速視頻放大器。
表1. 可多路復(fù)用的高速放大器
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