利用模擬開(kāi)關(guān)切換視頻的技術(shù)

引言

RS-170在過(guò)去曾是黑白圖像的標(biāo)準(zhǔn)，視頻被分為多個(gè)幀，而標(biāo)準(zhǔn)的幀速率是每秒30 (美國(guó))或25 (歐洲)幀。 廣播電視又將每個(gè)幀分成兩個(gè)隔行掃描場(chǎng)。就北美電視而言，每幀1/30秒且采用隔行掃描，則顯示圖像可達(dá)到每秒15750線(xiàn)的行掃描速率。按照慣例，黑電平為極性最負(fù)的圖像信號(hào)，同步頭頭電平在黑電平之下。信號(hào)各部分的直流電平如圖1所示。

圖1. 黑白圖像信號(hào)的直流電平

視頻有效部分的白電平至黑電平之間為100個(gè)IRE單位，因此白電平至同步頭為140個(gè)IRE單位。如果信號(hào)被衰減，則黑白電平的比值以及白電平與同步頭的比值將保持不變；不論信號(hào)是否被衰減或放大，白色電平與同步頭信號(hào)的比值總是140個(gè)IRE單位。

現(xiàn)今的復(fù)合視頻基帶信號(hào)(CVBS)是RS-170的衍生，其白電平至同步頭已被設(shè)置為1.0V (白電平+0.714，空白0V，同步頭-0.286)。 它可以被看作衰減了71%的RS-170

信號(hào)，因?yàn)樗械腎RE值均保持不變。國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)制式修改了部分行幅和場(chǎng)幅，并非常巧妙的將已降低帶寬的色度信息添加到實(shí)質(zhì)上相同的基帶信號(hào)中。由于黑白視頻信號(hào)已經(jīng)在過(guò)去用于廣播，(為了和早期的設(shè)備兼容)，黑白信號(hào)仍然是任何彩色電視信號(hào)制式的一個(gè)組成部分。該信息亦稱(chēng)之為Y，或亮度信息。Y由全部的RBG信號(hào)合成1。

TSC以及后來(lái)的PAL和SECAM均采用了類(lèi)似的方法。由于Y信號(hào)已被用于廣播，所以我們需要R-Y和B-Y信號(hào)來(lái)產(chǎn)生RGB信號(hào)。只需借助如下的簡(jiǎn)單代數(shù)操作，即可將RGB從分量信號(hào)中提取出來(lái)：

Y = R + G + B, R = Y + (R - Y), G = Y + (G -Y), G = Y - R - B

這些操作可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單電路的和差運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于NTSC和PAL，R-Y (U)和B-Y (V)信息經(jīng)過(guò)調(diào)制，從而可以輕松的從基帶信號(hào)中恢復(fù)出來(lái)。例如，當(dāng)觀察DVD播放機(jī)輸出的彩色NTSC基帶信號(hào)時(shí)，該信號(hào)看起來(lái)非常像RS-170信號(hào)。但是，我們可以看到，在同步頭后沿帶有許多類(lèi)似“循環(huán)振鈴”的色同步信號(hào)，頻率大約為3.58MHz/4.43MHz。 PAL信號(hào)看起來(lái)也非常相似，只是H和V同步和色同步信號(hào)頻率有些許的不同。白電平至同步頭的標(biāo)稱(chēng)值是1.0V。

通常，視頻電纜的額定阻抗是75。RG-59/RG-6是用于連接視頻設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電纜，通常配有RCA復(fù)合視頻接頭。在歐洲，復(fù)合電視廣播信號(hào)均使用SCART接頭，該接頭整合了復(fù)合電視信號(hào)和音頻信號(hào)。

切換CVBS信號(hào)

所有制式的CVBS信號(hào)帶寬均低于6.5MHz。由于輸入阻抗低且?guī)捰邢?，現(xiàn)今的大部分模擬CMOS開(kāi)關(guān)均可輕松勝任此任務(wù)。該信號(hào)包含負(fù)電平部分，設(shè)計(jì)師可以使用電容耦合，然后將信號(hào)箝位在黑電平。如果不夠謹(jǐn)慎，則同步頭可能會(huì)和色同步信號(hào)一同丟失。通常1.0V信號(hào)的變化范圍在±6dB左右，因此該信號(hào)可高達(dá)2.0VP-P，此時(shí)同步頭電壓約為-600mV。設(shè)計(jì)師可以選擇一個(gè)±5.0V電源的放大器對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行偏置，以防止出現(xiàn)問(wèn)題。如果該信號(hào)會(huì)被再次傳送到另一個(gè)CVBS輸入端，則設(shè)計(jì)師必須使用雙極性電源供電的方式2。如果信號(hào)停留在同一塊電路板上，并用于內(nèi)部顯示，則可以考慮更廉價(jià)的偏置方案。

應(yīng)用1：帶有緩沖輸出的CVBS

假設(shè)可提供+5和-5V電源，則幾乎總是需要視頻運(yùn)算放大器進(jìn)行緩沖。CVBS信號(hào)被施加至放大器同相輸入端上。運(yùn)算放大器通常設(shè)置為+6dB的增益，以使信號(hào)按2:1進(jìn)行放大。然后串入一個(gè)75的電阻，以使阻抗匹配。在大部分情況下，輸出均是通過(guò)一個(gè)電容進(jìn)行AC耦合的。當(dāng)輸出端采用合理的低阻抗終端電阻時(shí)，CMOS模擬開(kāi)關(guān)的性能最佳。任何與開(kāi)關(guān)并聯(lián)的電容均由輸入電阻旁路至地。由于CVBS信號(hào)必須使用75終端電阻，故可以按照稍高于75的阻抗對(duì)電路進(jìn)行端接。如果使用一個(gè)300的電阻作為同相運(yùn)算放大器的接地端，則使用一個(gè)95的電阻可以使輸入阻抗理想的匹配至75。如果模擬開(kāi)關(guān)的RON值為35，則大約會(huì)有1.0dB的輕微損耗。該損耗可通過(guò)稍微調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的增益來(lái)補(bǔ)償。如果開(kāi)關(guān)的RON值較高或較低，則可對(duì)增益進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。由于視頻運(yùn)算放大器的輸出幾乎為零阻抗，其輸出亦可同時(shí)驅(qū)動(dòng)其它電路。不宜取消該電阻或使用非常高的阻值，此舉會(huì)使視頻失去終端匹配，從而產(chǎn)生輻射。使用95電阻則不會(huì)產(chǎn)生任何不良影響，電路可以實(shí)現(xiàn)良好端接。圖2的開(kāi)關(guān)是一個(gè)帶視頻緩沖器的2:1視頻開(kāi)關(guān)的完整電路。該設(shè)計(jì)采用了±V雙極性電源設(shè)計(jì)。

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