使用高速放大器的低成本视频多路复用

在过去几年中，连接到单个显示器的视频源数量稳步增加，使得视频信号切换成为大多数视频系统的必要条件。例如，在典型的家庭娱乐系统中，用于有线或卫星电视的机顶盒 （STB） 或数字视频录像机 （DVR）、VCR、DVD 播放器、视频游戏机和 PC 都馈送单个显示器。将多个视频源切换到单个显示器的能力也扩展到汽车，其中视频源包括车辆娱乐系统 （VES）、后视摄像头、DVD 播放器、导航系统和辅助视频输入。

传统的CMOS多路复用器和开关在视频频率下有几个缺点，它们的导通电阻会引入失真，降低差分增益和相位性能，并与终端电阻相互作用以衰减输入的视频信号并影响亮度。系统设计人员通过添加外部缓冲器来增加增益和驱动能力，从而解决了这一问题。

通过使用具有禁用模式的高速视频放大器，可以简化视频多路复用。当放大器被禁用时，其输出级进入高阻抗状态。这与省电模式不同，后者显著降低了功耗，但未定义输出级的状态。

高速视频放大器具有使其成为此功能的理想选择所需的所有关键特性。它们的高输入阻抗不会影响传输线的特性阻抗，因此允许反向端接。由于它们是视频放大器，因此它们具有固有的良好视频规格，包括差分增益和相位、压摆率、带宽和0.1 dB平坦度。

在多路复用器配置中，禁用的通道会给单个有源通道带来高阻抗负载。增益设置和反馈电阻会加载有源放大器，但与150欧姆视频负载相比，它们的值很大，因此它们的影响可以忽略不计。AD8013、AD8029和AD8063等具有这些关键特性的高速视频放大器。表1显示了可复用视频放大器的代表性列表。

3：1 视频多路复用器

ADA4853-3具有独立的禁用控制功能，适合用作低成本3：1缓冲输出视频多路复用器。其输出阻抗在 10 MHz 时大于 2 kohms，因此放大器输出可以连接成 3：1 多路复用器，具有出色的开关行为和出色的隔离特性。图1所示配置采用5 V单电源供电，提供14 MHz带宽（0.1 dB）、+2增益和10 MHz时58 dB通道外隔离。其 10μs 通道间切换时间支持 CVBS 模拟视频应用。

图1.3：1 视频多路复用器

高性能 2：1 视频多路复用器

图 2 显示了一个高性能 2：1 多路复用器。两个输入放大器配置为单位增益跟随器，而输出放大器的增益设置为+2。关断两级的能力使该多路复用器能够实现图3所示的出色输入至输出关断隔离。此配置中的开关时间为 45 μs。

图2.2：1 视频多路复用器

图3.使用ADA4853-3实现2：1多路复用器的关断隔离

具有SAG校正功能的2：1视频多路复用器

信号幅度增益（SAG）校正用于为由后端接电缆和输出耦合电容器的150欧姆视频负载形成的高通滤波器提供低频补偿。传统的交流耦合使用大而昂贵的耦合电容，使其成本高昂，浪费了宝贵的PCB空间。SAG校正允许两个小型低成本电容器取代一个大型交流耦合电容器。图4所示为具有SAG校正功能的高性能2：1多路复用器。补偿网络包括 C1、C2、R11 和 R12。磁场倾斜是交流耦合电容施加恒定亮度信号时发生的电压下降（倾斜）的量度。这种下降是由75欧姆负载电阻产生的小放电电流引起的。所示电容值经过优化，可实现 220μF 交流耦合电容的等效场倾斜。典型的 220μF 钽交流耦合电容器占用 28 mm2大批量成本为 0.50 美元。用于 SAG 校正的典型 47μF 和 22μF 电容器占用约 0.72 mm2和 0.4 毫米2大批量成本低至 0.10 美元。

图4.2：1 复用器，具有下垂校正功能

图5.具有 SAG 校正的 2：1 多路复用器频率响应

结论

具有独立禁用引脚的高速视频放大器非常适合构建简单、低成本的视频多路复用器和开关，用于复合和高分辨率视频。它们是替代CMOS开关的理想选择，并且比视频多路复用器更具成本效益。如果您的系统需要视频切换功能，请务必考虑使用高速视频放大器。

审核编辑：郭婷