利用具有禁用功能的運算放大器ADA4853-2實(shí)現視頻切換應用低成本視頻多路復用器

電路功能與優(yōu)勢

本電路利用雙通道高速放大器ADA4853-2實(shí)現一種低成本、低功耗視頻多路復用器。用戶(hù)利用該電路可以向三通道視頻解碼器（例如采用40引腳LFCSP封裝的 ADV7180）輸入第四個(gè)視頻源。這樣，通過(guò)使用較小的低成本解碼器，可同時(shí)節省成本和寶貴的電路板空間，而且如果類(lèi)似設計只需要三個(gè)視頻源，還可以設計重新使用。

傳統的CMOS多路復用器和開(kāi)關(guān)在視頻頻率條件下使用時(shí)，存在若干不足之處，其導通電阻會(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，使傳入的視頻信號衰減，影響亮度。系統設計人員一般通過(guò)增加外部緩沖來(lái)提高增益和驅動(dòng)能力，從而解決這些問(wèn)題。

使用具有禁用/使能功能（有時(shí)稱(chēng)為關(guān)斷）的高速視頻放大器可以簡(jiǎn)化視頻多路復用設計。當放大器禁用時(shí)，其輸出級進(jìn)入高阻抗狀態(tài)。高速視頻運算放大器具有所需的全部關(guān)鍵特性，非常適合此項功能。其高輸入阻抗不會(huì )影響傳輸線(xiàn)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。

圖1：利用ADA4853-2實(shí)現低成本視頻多路復用器（原理示意圖）

此外，每個(gè)放大器均可配置為四電阻差動(dòng)放大器。該電路可消除傳入視頻信號與電路板接地之間的地電位差所引起的一些共模噪聲和相位噪聲。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖1僅顯示了一個(gè)多路復用器電路，但實(shí)際上每路輸入均可以根據需要配置多個(gè)這種電路。

電路描述

ADA4853-2是一款雙通道、低功耗、低成本、高速、電壓反饋型、軌到軌輸出放大器，采用+2.65 V至+5 V電源供電。它還提供單通道產(chǎn)品（ADA4853-1） 和三通道產(chǎn)品（ADA4853-3）。采用5 V單電源供電時(shí)，圖1所示的輸入多路復用器配置可在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模擬視頻應用。圖1中，ADA4853-2配置為低成本視頻2:1多路復用器，用于切換視頻信號。

ADA4853-2的每個(gè)放大器均具有獨立的禁用引腳。將任何一個(gè)禁用引腳置位于1.2 V以下的電壓，將使相應的放大器進(jìn)入禁用狀態(tài)。這種情況下，禁用的放大器會(huì )提供高輸出阻抗，在5 MHz時(shí)約為100 kΩ。禁用放大器的增益設置和反饋電阻可能會(huì )給活動(dòng)放大器輸出端增加負載，但其值（約為2 kΩ）比150 Ω視頻負載端接電阻大很多，因而其影響可忽略不計。

ADA4853-2的輸入級含有保護功能，不會(huì )受到在禁用時(shí)可能施加的較大差分電壓的影響。內部箝位二極管將此電壓限制在大約±1.4 V。對于此限值以下的電壓，電路將保持55 dB的高輸入到輸出關(guān)斷隔離（10 MHz）。

關(guān)于該四電阻差動(dòng)放大器架構，值得特別說(shuō)明的一個(gè)關(guān)鍵設計因素是電阻匹配對該電路共模抑制（CMR）的影響。CMR可通過(guò)以下公式1計算：

在公式1中，Kr項是以小數形式表示的單電阻容差（如1% = 0.01等），并且假設放大器具有明顯較高的CMR性能。此式表明，如果希望獲得54 dB或更好的CMR，則放大器1的R1、R2、R3、R4（以及放大器2的相應電阻）的匹配容差必須為0.1%或更好。為防止傳入信號超出容許的輸入與輸出電壓范圍，有必要提供直流共模電壓。將R4和R8與1.8 V模擬電源電壓（AVDD 1.8 V）相連，便可做到這一點(diǎn)。

緩沖功能非常重要，卻經(jīng)