連接/參考器件

　　ADV7391/ADV7393低功耗、芯片級、16/8位標(biāo)清/高清視頻編碼器

　　ADA4432-1單端標(biāo)清視頻濾波器放大器，輸出具有電池短路保護功能

　　ADA4433-1差分標(biāo)清視頻濾波器放大器，輸出具有電池短路保護功能

　　評估和設(shè)計支持

　　電路評估板

　　CN-0264電路評估板（EVAL-CN0264-EB1Z）

　　設(shè)計和集成文件

　　原理圖、布局文件、物料清單

　　電路功能與優(yōu)勢

　　圖 1中的電路顯示了數(shù)模視頻轉(zhuǎn)換器與輸出具有電池短路（STB）保護功能的低成本、低功耗、完全集成式重構(gòu)視頻濾波器配對，非常適用于在惡劣的信息娛樂環(huán)境（例如汽車領(lǐng)域）中傳輸CVBS視頻。盡管ADV7391等許多視頻編碼器（視頻DAC）都能直接驅(qū)動視頻負(fù)載，但在視頻編碼器的輸出端放置一個視頻驅(qū)動器通常都很有好處，可用于實現(xiàn)省電、濾波、線路驅(qū)動以及過壓電路保護功能。視頻驅(qū)動器通常配置為有源濾波器（也稱為重構(gòu)濾波器），其主要用途體現(xiàn)在兩個方面：阻止采樣過程中引入視頻信號的高頻成分（奈奎斯特頻率以上）；提供增益以驅(qū)動連接到視頻顯示器的75 Ω外部電纜。

　　后視攝像頭和后座娛樂系統(tǒng)等信息娛樂及其它視頻系統(tǒng)的設(shè)計人員都傾向于用這種電路來傳輸視頻，其原因就如上文所述。然而，還有第三種迫切的設(shè)計問題，也就是魯棒性。ADA4432-1和ADA4433-1為模擬視頻設(shè)計人員提供集成式IC，這種IC具有至關(guān)重要的過壓保護功能、強化的ESD耐受性能、出色的視頻特性、較低的功耗以及線路診斷功能。

　　ADA4432-1和ADA4433-1是完全集成的視頻重構(gòu)濾波器，分別為單端和差分類型。二者使輸出端具有高達(dá)18 V的過壓保護（STB保護）功能，同時還具備低功耗特性和線路診斷功能。線路診斷功能通過邏輯輸出方式提供，可在發(fā)生故障情況時激活。ADA4432-1 和ADA4433-1內(nèi)置一個高階濾波器，該濾波器的？3 dB截止頻率為10 MHz且在27 MHz時提供45 dB抑制性能。

　　憑借STB保護和魯棒的ESD耐受性能，ADA4432-1和ADA4433-1能夠在惡劣的環(huán)境中提供卓越的保護。

　　ADV7391和ADA4432-1完全符合汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，非常適合汽車應(yīng)用中的信息娛樂系統(tǒng)和視覺安全系統(tǒng)。ADV7391、ADA4432-1和ADA4433-1提供非常小的LFCSP封裝，適合小空間應(yīng)用。

　　電路描述

　　ADV7391 是一款低功耗、完全集成式數(shù)字視頻編碼器，能夠?qū)碜訡MOS成像設(shè)備的數(shù)字8位分量視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與全球標(biāo)準(zhǔn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)模擬基帶視頻信號。三個10位數(shù)模視頻轉(zhuǎn)換器（采用VAA = 2.6 V至3.46 V工作）支持標(biāo)清（SD）或高清（HD）視頻格式的復(fù)合（CVBS）、S視頻（YC）或分量（YPrPb/RGB）模擬輸出。圖1中的電路配置為僅通過 DAC1提供低輸出驅(qū)動。為了進一步降低功耗，其它DAC和鎖相環(huán)（PLL）均已關(guān)閉。低驅(qū)動模式定義為4.33 mA滿量程輸出電流。ADV7391包含一個RSET引腳。RSET引腳與AGND之間連接了一個電阻，用于控制滿量程輸出電流。對于低驅(qū)動操作，RSET必須等于4.12 kΩ，RL必須等于300 Ω。連接到RSET引腳的電阻必須有1%的容差。

　　ADV7391包含一個片內(nèi)PLL，允許對視頻數(shù)據(jù)進行過采樣。如圖1所示，PLL已禁用（子地址0x00，Bit 1 = 1），從而提供了2倍的SD過采樣速率。在PLL禁用的情況下，為了節(jié)省空間和成本，移除了外部環(huán)路濾波器元件。

　　ADA4432-1可用作帶不平衡傳輸線路的偽差分（單端）驅(qū)動器。偽差分模式使用一個導(dǎo)體來承載從驅(qū)動器傳輸?shù)?a target="_blank">接收器的不平衡數(shù)據(jù)信號，另一個導(dǎo)體用作接地參考信號。

　　正極導(dǎo)體將ADA4432-1輸出端連接到差分接收器的正輸入端。來自源極電路的負(fù)極線或接地導(dǎo)體連接到接收器的負(fù)輸入端。ADA4432-1的輸出端接電阻應(yīng)該與接收器輸入端接電阻的阻抗相匹配。例如，在一個75 Ω的系統(tǒng)中，ADA4432-1的每個輸出端均后部端接75 Ω電阻，這些電阻與接收器處的一個75 Ω電阻相連。

　　在圖1中，ADA4432-1配置為單端至單端驅(qū)動器，允許使用雙絞線、非雙絞線或同軸電纜進行不平衡傳輸。

　　低功耗考慮因素

　　與通過DAC輸出直接驅(qū)動視頻電纜相比，在低電源電壓下利用ADA4432-1或ADA4433-1和串聯(lián)源端接和并聯(lián)負(fù)載端接能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的省電效果。圖2顯示了直接驅(qū)動電纜的視頻DAC。正確端接的 DAC驅(qū)動傳輸線路要求將兩個75 Ω負(fù)載并聯(lián)，需要超過33 mA的電流才能實現(xiàn)1.3 V的滿量程電壓電平。圖3顯示了利用ADA4432-1和串聯(lián)-并聯(lián)端接驅(qū)動相同視頻負(fù)載的情況。這就要求有兩倍的輸出電壓來驅(qū)動150 Ω等效電阻，但只需要略高于15 mA的電流即可實現(xiàn)滿量程輸出。采用與DAC相同的電源電壓時，與圖2中的電路相比，這樣可以省電74%。ADA4432-1提供的高階濾波功能可降低 DAC過采樣速率要求，從而進一步降低功耗。圖3所示配置實現(xiàn)省電的主要來源是ADV7391的低驅(qū)動模式設(shè)置。與過采樣要求（PLL關(guān)閉）及所需負(fù)載電流的降低相結(jié)合，此模式可以明顯降低功耗。

　　有關(guān)低驅(qū)動模式的詳情，請參閱ADV7391數(shù)據(jù)手冊。

　　EMI和EMC考量

　　ADV7391 等視頻DAC的模擬輸出要求進行低通濾波，以去除頻率高于采樣速率或頻率邊帶的無用信號成分。數(shù)模信號的轉(zhuǎn)換會在頻域中創(chuàng)建重復(fù)鏡像，具體頻率大小等于采樣頻率的倍數(shù)。重構(gòu)濾波器的主要功能就是去除這些頻率邊帶成分。此類濾波器可以顯著衰減邊帶信號，從而防止在對DAC輸出進行解碼時出現(xiàn)混疊。混疊誤差會導(dǎo)致圖像質(zhì)量問題。

　　此外，鏡像頻率邊帶會在輸出走線和線路中造成輻射，可能對相鄰電路及其它電子系統(tǒng)造成干擾。為了降低輻射影響，在沿印刷電路板（PCB）走線和傳輸電纜進行傳輸之前，應(yīng)先去除所有無用的高頻成分。ADA4432-1可對DAC輸出進行濾波并去除無用的高頻內(nèi)容，從而幫助降低EMI。圖4至圖6說明了這一點。

　　圖4顯示了不采用ADA4432-1的情況下ADV7391輸出端CVBS視頻信號的頻譜。該頻譜顯示了內(nèi)容帶寬為6.5 MHz的信號，其邊帶為27 MHz、54 MHz、108 MHz等。ADV7391采用全輸出驅(qū)動模式工作，PLL關(guān)閉且2倍過采樣。

　　圖5顯示了不采用ADA4332-1的情況下ADV7391輸出端相同CVBS信號的頻譜。此處的差別在于，雖然ADV7391也采用全輸出驅(qū)動模式工作，但是PLL開啟且進行8倍過采樣。

　　圖6顯示了采用ADA4432-1對ADV7391輸出進行濾波的情況下相同CVBS信號的頻譜。所有邊帶均衰減到50 dB以下。ADV7391采用低輸出驅(qū)動模式工作，PLL關(guān)閉且進行2倍過采樣。

　　PCB布局考慮

　　在任何注重精度的電路中，必須仔細(xì)考慮電路板上的電源和接地回路布局。應(yīng)盡可能隔離PCB的數(shù)字部分和模擬部分。本PCB采用4層板堆疊而成，具有較大面積的接地層和電源層多邊形。有關(guān)布局和接地的詳細(xì)論述，請參見MT-031指南；有關(guān)去耦技術(shù)的信息，請參見MT-101指南。

　　通過10 μF和0.1 μF電容對ADV7391的電源進行去耦。通過0.1 μF和22 μF電容對ADA4432-1和ADA4433-1輸出放大器進行去耦，以適當(dāng)?shù)匾种圃肼暡p小紋波。這些電容應(yīng)盡可能靠近相應(yīng)器件，0.1 μF電容應(yīng)具有低ESR值。對于所有高頻去耦，建議使用陶瓷電容。

　　兩個IC應(yīng)盡可能相互靠近，這點很重要。電源走線應(yīng)盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的毛刺效應(yīng)。通過數(shù)字地將時鐘及其它快速開關(guān)數(shù)字信號屏蔽起來，使之不影響電路板的其它器件。

　　有關(guān)本電路筆記的完整設(shè)計支持包（包括電路板布局），請訪問http://www.analog.com/CN0264-DesignSupport

　　常見變化

　　許多應(yīng)用都需要差分輸出，而不是單端輸出。對于此類應(yīng)用，應(yīng)以ADA4433-1替換ADA4432-1。

　　ADA4433-1 是一款全差分濾波器/驅(qū)動器，可用作單端至差分放大器或差分至差分放大器。在圖7中，ADA4433-1配置為單端至差分輸出驅(qū)動器。在單端至差分輸出應(yīng)用中，對INN輸入進行適當(dāng)?shù)仄每蓛?yōu)化輸出范圍。為了最有效地利用ADA4433-1的輸出范圍，尤其在電源電壓較低的情況下，允許差分輸出電壓圍繞輸出共模電壓（VOCM）電平（即電源電壓中間值，1.65 V）沿正負(fù)兩個方向擺動是非常重要的。

　　為此，應(yīng)將-IN輸入偏置到預(yù)期輸入信號范圍的中點，如圖7所示。這通過使用分壓器對電源電壓進行分壓來實現(xiàn)（3.3 V電源和GND之間連接的7.5 kΩ和1.33 kΩ將？IN偏置到0.5 V）。0.1 μF電容有助于對高頻電源噪聲進行濾波。？IN偏置到0.5 V時，+IN上的1 V p-p單端信號可產(chǎn)生？0.5 V至+0.5 V的差分輸入電壓。所得差分輸出在VOCM電平（1.65 V）上下擺動。ADA4433-1的輸出電壓范圍現(xiàn)在為1.15 V至2.15 V，只需要1 V的輸出范圍即可在接收器處產(chǎn)生1 V p-p信號。

　　ADA4433-1 的差分輸出允許使用雙絞線或非雙絞線進行完全平衡的傳輸。在這種配置下，差分輸出端接電阻包括每個輸出端連接一個源電阻。兩個電阻均等于接收器輸入端接電阻的一半。例如，在75 Ω系統(tǒng)中，ADA4433-1的每個輸出端后部均端接37.5 Ω電阻，這些電阻與接收器處的75 Ω差分電阻相連。

　　電路評估與測試

　　該電路使用EVAL-CN0264-EB1Z電路板，其中包含要評估的電路，如本筆記所述。Cypress USB微控制器用于配置EVAL-CN0264-EB1Z板并向/從該板加載軟件。

　　設(shè)備要求

　　需要以下設(shè)備：

　　A PC with a USB port and Windows？ XP or Windows Vista （32-bit）， or Windows 7 （32-bit）

　　帶USB端口的Windows XP、Windows Vista（32位）或Windows 7（32位）PC

　　The EVAL-CN0264-EB1Z circuit evaluation board

　　EVAL-CN0264-EB1Z電路評估板

　　The CN-0264 evaluation software

　　CN-0264評估軟件

　　A power supply： 7.5 V wall wart

　　電源：7.5 V壁式電源適配器

　　A Spectrum Analyzer： Agilent E4440A， or equivalent

　　頻譜分析儀：Agilent E4440A或等同產(chǎn)品

　　開始使用

　　將CN0264評估軟件光盤放進PC的光盤驅(qū)動器，加載評估軟件。打開我的電腦，找到包含評估軟件光盤的驅(qū)動器，打開Readme文件。按照Readme文件中的說明安裝和使用評估軟件。

　　功能框圖

　　電路框圖參見本電路筆記的圖1，電路原理圖參見EVAL-CN0264-EB1Z-SCH.pdf文件。此文件位于CN0264設(shè)計支持包中。

　　設(shè)置

　　在斷電情況下，將一個7.5 V電源連接到板上的7.5 V引腳和GND引腳。如果有7.5 V壁式電源適配器，可將其連接到板上的管式連接器，代替7.5 V電源。將USB電纜連接到PC上的USB端口。此時請勿將該USB電纜連接到板上的微型USB連接器。

　　測試

　　為連接到EVAL- CN0264-EB1Z電路板的7.5 V電源（或壁式電源適配器）通電。啟動評估軟件，并通過USB電纜將PC連接到PCB上的微型USB連接器。