高速視頻傳輸利器：AD8123 詳解

在當今的電子設備中，高速視頻傳輸是一個關鍵需求。無論是在專業(yè)的視頻投影、數(shù)字標牌，還是在安全監(jiān)控等領域，都需要高質(zhì)量的視頻信號傳輸。而 AD8123 作為一款高性能的視頻信號處理芯片，為解決長距離電纜傳輸中的信號損耗問題提供了有效的解決方案。

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1. 產(chǎn)品概述

AD8123 是一款由 Analog Devices 公司推出的三通道、高速、差分接收器和均衡器。它主要用于補償長達 300 米的 UTP（非屏蔽雙絞線）和同軸電纜的傳輸損耗。該芯片采用 3 通道架構(gòu)，不僅適用于高分辨率 RGB 應用，還能用于 HD YPbPr 應用。其具備多種增益調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)不同的電纜長度和特性進行精確補償，以實現(xiàn)低噪聲、高帶寬的信號傳輸。

2. 產(chǎn)品特性

2.1 長距離補償能力

AD8123 能夠?qū)﹂L達 300 米的電纜進行補償，確保視頻信號在長距離傳輸后仍能保持高質(zhì)量。例如，在 150 米的 UTP 電纜上，2V 階躍信號的上升和下降時間僅為 4.9ns；在 300 米的 UTP 電纜上，上升和下降時間為 8.0ns。

2.2 增益調(diào)節(jié)功能

• 高頻峰值調(diào)節(jié)（VPEAK）：用于控制高頻峰值的大小，補償因電纜趨膚效應導致的高頻損耗。
• 寬帶平坦增益調(diào)節(jié)（VGAIN）：調(diào)整寬帶增益，以補償電纜中的低頻平坦損耗。
• 極點位置調(diào)節(jié)（VPOLE）：可移動均衡器極點的位置，進一步優(yōu)化補償效果。
• 輸出偏移調(diào)節(jié)（VOFFSET）：允許設計師調(diào)整輸出直流電平，輸出偏移電壓低至 24mV。

2.3 其他特性

• 芯片內(nèi)置兩個帶遲滯的比較器，可用于共模同步信號提取。
• 采用 40 引腳、6mm×6mm 的 LFCSP 封裝，適用于多種應用場景。

3. 技術參數(shù)

3.1 峰值性能

在不同的 VPEAK、VGAIN 和 VPOLE 設置下，芯片的峰值頻率和峰值增益有所不同。例如，當 VPEAK = 2V，VGAIN = 0.6V，VPOLE = 1V 時，峰值頻率為 100MHz，峰值增益為 45dB；當 VPOLE 調(diào)整為 2V 時，峰值頻率變?yōu)?105MHz，峰值增益達到 55dB。

3.2 動態(tài)性能

• 上升/下降時間：如前文所述，不同電纜長度下的上升和下降時間不同。
• 建立時間：在 150 米的 Cat - 5 電纜上，2V 階躍信號的建立時間為 36ns；在 300 米的電纜上，建立時間為 106ns。
• -3dB 大信號帶寬：隨著電纜長度的增加，帶寬逐漸減小。例如，在小于 10 米的 Cat - 5 電纜上，2V p - p 信號的 -3dB 帶寬為 110MHz；在 300 米的電纜上，帶寬降至 43MHz。

3.3 輸入直流性能

輸入電壓范圍為 ±3.0V，輸入電阻在 1MHz 時，共模為 4.4MΩ，差分輸入電容為 0.5pF，輸入偏置電流為 2.4μA。

3.4 輸出特性

輸出電壓擺幅在不同負載下有所不同，150Ω 負載時為 -3.75 至 +3.69V，1kΩ 負載時為 -3.66 至 +3.69V。輸出偏移電壓在不同設置下也會發(fā)生變化，例如當 VPEAK = VGAIN = VPOLE = 0V 時，輸出偏移電壓為 24mV。

4. 工作原理

AD8123 通過將多個增益級相加，以近似電纜的逆頻率響應。內(nèi)部邏輯電路控制各個增益級的功能，從而在短至中等長度的電纜上實現(xiàn)最低噪聲。其高阻抗差分輸入便于與電纜直接連接，低阻抗輸出能夠驅(qū)動 150Ω 負載。

5. 應用信息

5.1 基本應用電路

AD8123 應用簡單，芯片內(nèi)部集成了電纜損耗補償所需的所有功能。圖 20 展示了一個帶有共模同步脈沖提取的基本應用電路，適用于采用共模同步脈沖編碼技術的系統(tǒng)。

5.2 比較器的應用

芯片內(nèi)置的兩個比較器可用于從接收到的共模電壓中提取視頻同步脈沖，或接收差分數(shù)字信息。比較器輸出阻抗接近 0Ω，適用于源端匹配的傳輸線驅(qū)動。

5.3 同步脈沖提取

在傳輸計算機視頻信號時，可將水平和垂直同步信號編碼到 RGB 信號的共模電壓中。AD8123 的比較器能夠提取這些編碼的同步脈沖。

5.4 控制電壓的使用

VPEAK、VPOLE、VGAIN 和 VOFFSET 四個控制電壓可用于補償不同電纜長度和特性。設計師可以根據(jù)實際需求獨立或組合使用這些控制電壓。例如，在 UTP 應用中，可以根據(jù)推薦曲線從 VPEAK 推導出 VPOLE 和 VGAIN。

5.5 其他應用注意事項

• 同軸電纜應用：通過 VPOLE 控制，AD8123 可用于同軸電纜。圖 18 給出了使用 75Ω 視頻電纜時的推薦設置。
• 驅(qū)動 75Ω 視頻電纜：當 RGB 輸出需要驅(qū)動 75Ω 線路時，可通過 AD8148 驅(qū)動器或在 AD8123 輸出端添加 ADA4862 - 3 緩沖器來提供額外的增益。
• 驅(qū)動容性負載：在驅(qū)動高阻抗容性輸入時，需要在輸出和負載之間添加小串聯(lián)電阻以緩沖電容。
• RGB 輸出濾波：可在 AD8123 視頻輸出端添加低通濾波器以減少高頻噪聲。
• 電源濾波：為防止電源噪聲干擾信號，需要在系統(tǒng)電源和 AD8123 之間進行外部電源濾波。
• 布局和電源去耦：設計 PCB 時，需遵循高速 PCB 布局原則，確保接地平面和受控阻抗走線，并在電源引腳附近添加高質(zhì)量的去耦電容。

6. 總結(jié)

AD8123 是一款功能強大、性能卓越的視頻信號處理芯片，它為長距離視頻信號傳輸提供了可靠的解決方案。其豐富的增益調(diào)節(jié)功能、內(nèi)置的比較器以及靈活的應用方式，使其適用于多種高速視頻應用場景。電子工程師在設計相關系統(tǒng)時，可以充分利用 AD8123 的特性，實現(xiàn)高質(zhì)量的視頻信號傳輸。大家在實際應用中是否遇到過類似芯片的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。