模拟视频滤波技术

对于视频摄像系统，视频DAC输出最常见的信号是视频消隐、同步(CVBS)以及亮度/色度(Y/C)复合信号。本文详细介绍几种滤波放大器的配置，具有不同的DAC输出信号直流电平、信号振幅以及交、直流耦合视频信号的组合。集成视频滤波器的常用电源电压是5V或3.3V，对于要求微功耗的应用，可以采用1.8V或2.5V电源对视频滤波放大器供电。这些低功耗应用中的滤波放大器(MAX9509)采用了Maxim的DirectDrive专利技术，通过内部固定8V/V增益获得2VP-P视频信号。以下几种配置的共同特性是：所有输出都在75W负载上进行测量。因此，当输出曲线显示1VP-P时，集成滤波放大器的输出为2VP-P。此外，所有滤波器均采用75%的TV NTSC彩条信号作为信号源。
　　
重建滤波器连接视频DAC与视频放大器
　　 
图1中，视频DAC的输出通过重建滤波器与MAX9502G视频放大器连接。对DAC的视频信号输出进行偏置，使同步头接近地电位。MAX9502G对信号进行滤波放大，得到2VP-P的输出信号，并为信号提供直流偏置。MAX9502G的输出也提供了偏置，其同步头大概高于地电位300mV。在负载处，由于输出端采用75W分压结构，该同步头电平变为150mV。MAX9502G是集成度非常高的解决方案，占用很小的电路板面积，能够在绝大多数便携式系统设计中有效节省空间。注意：如果视频输出需要交流耦合电容，则不建议使用该方案;这种情况下，设计人员应寻求其它解决方案。

图1 重建滤波器连接视频DAC与视频放大器
　　
视频DAC向视频放大器提供交流耦合信号
　　
图2所示电路，视频DAC向MAX9586视频滤波放大器提供交流耦合视频信号。这对于要求交流耦合、同步头低于地电位的单电源应用是非常好的解决方案。然而，输出交流耦合信号并没有把黑电平置于地电位;黑电平随着视频信号内容的变化而变化。MAX9586可以驱动两个直流耦合视频负载或一个交流耦合150W负载。

图2 视频DAC向视频放大器提供交流耦合信号
　　
提供0.5VP-P直流偏置信号
　　
图3和图1非常相似，只是其DAC只能输出0.5VP-P的直流偏置信号。这种情况下，具有12dB固定增益的MAX9502M是比较合适的解决方案。负载上的视频信号有直流偏置，同步头大约高于地电位150mV。此外，DAC的视频信号输出必须在地电位以上。MAX9502M可以为一路150W对地负载提供2VP-P的视频驱动。

图3 在图1电路中增加0.5V的偏置 [page]
　　
只有一路CVBS或Y信号输出的视频DAC
　　
图4提供了一种非常有趣的配置。某些应用中，DAC同时提供Y和C信号，而图4只有一路输出。这一输出可以在CVBS和Y信号之间进行选择，这样，可以使用求和(合成器)电路产生CVBS信号。在同一输出上很难同时提供这两类信号，也很难在正确的时间对这两类信号进行切换。一般在输出线上采用一个2:1复用器实现这一功能。好在这里所使用的MAX9524视频滤波放大器集成了两个模拟单刀单掷开关，可以配置成2:1复用器，从而利用一个芯片就能够适当选择输入，并对其进行滤波放大。由于对Y、C信号求和后无法确定其直流电平;因此，应该在滤波放大之前对视频信号进行交流耦合。交流耦合电容之后的箝位电路建立偏置电平。设计人员应注意产生CVBS信号的求和电路设计，应仔细考虑Y、C信号的直流偏置电平以及DAC所允许的电压范围。直接连接Y、C信号所产生的CVBS信号会超出DAC电压范围，具体取决于每个信号的直流偏置电平。

图4 只有一路CVBS或Y信号输出的视频DAC
　　
具有Y/C至CVBS合成器的多路视频输出
　　
图5中的MAX9512有四个独立的输出通道，可理想用于多路视频输出设计。该器件还有一个Y/C至CVBS的合成器，从Y、C信号产生复合视频信号。每路输出可驱动两个直流耦合视频负载，或一个交流耦合150W负载。芯片采用了Maxim的SmartSleep技术(图中没有画出)，能够对输入信号或输出负载进行检测，相应地接通或关断不同的放大器，从而降低功耗。这一配置常见于提供一路S端子以及两路CVBS输出的应用。

图5 具有Y/C至CVBS合成器的多路视频输出
　　
结语
　　
本文重点介绍了目前视频应用中的常见配置。CVBS和Y/C是目前为止这类应用中最常见的输出信号。在某些高端设备中，会有比较少见的YPbPr输出信号，视频信号可以是标准清晰度(SD)，也可以是高清晰度(HD)信号。本文虽然没有讨论这些比较少见的应用，但是针对这些设计同样提供相应的集成解决方案。