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為何采用視頻濾波器？
視頻頻段中的任何干擾信號都將產(chǎn)生一些肉眼可見(jiàn)的顯示失真問(wèn)題，而采用視頻濾波器就可以消除這些失真。信號混疊是采樣視頻系統中的一個(gè)明顯失真。當超出視頻頻段范圍的高頻信號(例如外部無(wú)線(xiàn)發(fā)射信號或本地時(shí)鐘信號)通過(guò)模數轉換器的采樣過(guò)程混疊回視頻頻段時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生混疊現象。在模數轉換器之前放置一個(gè)抗混疊濾波器就可防止這種失真。當利用數模轉換器重建數字化的視頻信號時(shí)，將導致視頻信號在較高頻率上被復制，從而也會(huì )引起圖像失真。這類(lèi)失真信號可通過(guò)在數模轉換器之后加入一個(gè)視頻濾波器來(lái)消除。
為何采用有源視頻濾波器？
采用運算放大器實(shí)現的有源濾波器將比采用電感實(shí)現的無(wú)源濾波器頻率響應更好、帶寬更平坦，且通道間更匹配。無(wú)源濾波器的帶寬和頻率響應特征取決于組成它的電感和電容值的精度。而有源濾波器采用運算放大器和電阻器來(lái)替代電感器，由于有源濾波器的精度取決于電阻和電容值的精度，而不再取決于電感和電容值的精度，因此精度得到充分提高。另外值得一提的是，便宜的電阻比便宜的電感精度高得多。此外，現在運算放大器的價(jià)格也很低，因此一個(gè)有源濾波器往往比采用電感實(shí)現的無(wú)源濾波器更便宜。
設計有源視頻濾波器
視頻濾波器要求良好的相位線(xiàn)性特征，即在整個(gè)視頻頻段內都應具有十分恒定的相位延遲，同時(shí)幅度響應的平坦度要好。這兩方面的參數要求使得Butterworth濾波器成為一個(gè)不錯的選擇。采用一個(gè)4階濾波器就能在高頻下獲得很好的阻帶抑制效果。
4階Butterworth濾波器由兩個(gè)運算放大器采用Sallen-Key方式構成。本文中的設計采用飛兆半導體的高速雙運算放大器(FHP3230)，來(lái)構造一個(gè)可放入狹小印刷電路板中的濾波器。FHP3230的增益帶寬為60MHz，是一種采用單電源供電和軌至軌輸出方式的放大器。這些特點(diǎn)使FHP3230成為該類(lèi)應用的最佳選擇。
圖1所示為一個(gè)4階濾波器。
圖1：采用FHP3230雙運算放大器的有源視頻濾波器(+5V單電源、AC耦合輸入)
設計Butterworth有源視頻濾波器
該濾波器有兩級，每一級都由一個(gè)FHP3230運算放大器來(lái)實(shí)現(因此整個(gè)濾波器需要一個(gè)雙運算放大器器件)。每級各提供兩個(gè)極點(diǎn)，以構成完整的4階濾波器。有很多種方法來(lái)選擇這種濾波器的元件值。在本文的例子中，第一級為單位增益，Q值為0.54；第二級的增益為+2，Q值為1.3。這些Q值可形成一個(gè)Butterworth濾波器。為確保濾波器在整個(gè)視頻頻段內的平坦性，取截止頻率fo為6MHz。這將導致整個(gè)Butterworth波形在5MHz頻率時(shí)的增益為-1dB。
電容應足夠大，這樣PCB的寄生電容才不至于影響電容值。但電容也不能太大，否則電阻值將會(huì )很小，以致放大器將難以驅動(dòng)如此小的電阻。PCB的寄生電容在短走線(xiàn)的情況下約為1pF(制造PCB的材料直接影響寄生電容大小)。如果以18pF作為電容元件的基本量級，我們就能將寄生電容的影響降到最低。
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