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多種不同的濾波器設計對應新興視頻應用需求(飛兆)

柵極電荷和導通電阻—可以再降低一點嗎?
2011-01-11
作者:Bill Boldt

當今世界處處以視頻為導向(video-centric),對視頻濾波器的要求也隨之越來越多。目前視頻分辨率已達1080p HD,而且小屏幕移動設備現在也開始以視頻為導向。因此相關設計必須涉及到更低的供電電壓(如3V)和更低功耗要求。同時,每個產品往往還帶有多個視頻通道。視頻的不斷發展前景意味著設計團隊針對各種不同應用的要求而選擇的視頻濾波器實現方案必然會越來越復雜。

也許有人會奇怪,為什么在這個日益數字化的世界我們還需要視頻濾波器。大多數視頻接口實際上仍然都是模擬的,數據轉換發生在輸出插座之前。在數據轉換過程中,來自無線發射器或本地時鐘信號的噪聲源可能會與視頻信號一起被ADC捕捉。甚至ADC本身也會產生混疊失真,亦即在視頻圖像上產生一定程度的失真。使用視頻濾波器則可以解決這些問題,實現高質模擬視頻。

視頻濾波器IC一般由運算放大器和附帶有源低通濾波器的驅動電路組成。第5階巴特沃斯濾波器(Butterworth filter)就是一個典型的例子。飛兆半導體擁有廣大范圍的視頻濾波驅動器(video filter driver, VFD) IC產品系列,并為設計工程師提供了VFD 信息網頁,提供全面完善的相關數據。

在網頁內有一篇題為“耦合、鉗位和視頻濾波器” (Coupling, Clamping, and Video Filters) 的技術文章,可供各位參考。該技術文章對工程師在面向各種不同視頻應用的設計時可能需要作出的決策進行了簡要總結。

文章闡釋了AC耦合視頻輸入配置的基本原理,特別提到這種配置允許接收器件中的濾波器來設置其自身的最佳DC偏置電平,而不受驅動信號的影響。這樣的設計可以優化處理余量,提供穩定的DC輸出電壓。

該文還談到了用于AC耦合輸入端的同步帶(sync strip)和脈沖DC恢復鉗位。這種DC恢復技術可通過水平同步來觸發,能夠對每一行的偏置電壓進行更新和校正。不過,該技術也存在一些缺點,如需要一個輸入電容,從而增加濾波器IC的成本和復雜性。飛兆半導體的FMS6403可選清晰度VFD和FMS6406 S-視頻濾波器都支持DC恢復箝位技術。

文中也探討了許多用于AC耦合設計的VFD所采用的鉗位/偏置電路。通常情況下,缺省設置為鉗位模式,盡管是由一個外部電阻來設置偏置模式。鉗位/偏置方案的成本一般比DC恢復方案的低,而且它的工作不受預定時序及格式的影響。但鉗位/偏置方案并非具有完全輸出電平控制功能的閉環系統

當然,AC耦合并不是唯一的選擇。其實文章也提到DC耦合輸入實現方案的一些問題,還涉及到AC 和 DC耦合輸出。DC耦合輸入濾波器非常適用于那些DAC依賴于電流模式、單端接地參考的設計。在輸出端,DC耦合無需耦合電容,并可產生一個無傾斜信號。AC耦合仍更常用于輸出端,因為它可設置與信號的DC電平無關的共模電平。

閱讀 耦合、鉗位和視頻濾波器” (Coupling, Clamping, and Video Filters)一文,便能夠了解如何在以視頻為中心的設計中選擇最佳的耦合和鉗位方案。每種選擇都有其優缺點,可能會影響到特定應用的視頻質量。

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