利用具有禁用功能的運(yùn)算放大器ADA4853-2實(shí)現(xiàn)視頻切換應(yīng)用低成本視頻多路復(fù)用器

電路功能與優(yōu)勢

本電路利用雙通道高速放大器ADA4853-2實(shí)現(xiàn)一種低成本、低功耗視頻多路復(fù)用器。用戶利用該電路可以向三通道視頻解碼器（例如采用40引腳LFCSP封裝的 ADV7180）輸入第四個(gè)視頻源。這樣，通過使用較小的低成本解碼器，可同時(shí)節(jié)省成本和寶貴的電路板空間，而且如果類似設(shè)計(jì)只需要三個(gè)視頻源，還可以設(shè)計(jì)重新使用。

傳統(tǒng)的CMOS多路復(fù)用器和開關(guān)在視頻頻率條件下使用時(shí)，存在若干不足之處，其導(dǎo)通電阻會(huì)引入失真，降低差分增益和相位性能，并且與端接電阻相互影響，使傳入的視頻信號(hào)衰減，影響亮度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一般通過增加外部緩沖來提高增益和驅(qū)動(dòng)能力，從而解決這些問題。

使用具有禁用/使能功能（有時(shí)稱為關(guān)斷）的高速視頻放大器可以簡化視頻多路復(fù)用設(shè)計(jì)。當(dāng)放大器禁用時(shí)，其輸出級(jí)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。高速視頻運(yùn)算放大器具有所需的全部關(guān)鍵特性，非常適合此項(xiàng)功能。其高輸入阻抗不會(huì)影響傳輸線路的特征阻抗，因而可進(jìn)行反向端接。由于是視頻放大器，因此本身具有良好的視頻特性，包括差分增益和相位、壓擺率、帶寬以及0.1 dB平坦度。

圖1：利用ADA4853-2實(shí)現(xiàn)低成本視頻多路復(fù)用器（原理示意圖）

此外，每個(gè)放大器均可配置為四電阻差動(dòng)放大器。該電路可消除傳入視頻信號(hào)與電路板接地之間的地電位差所引起的一些共模噪聲和相位噪聲。為簡明起見，圖1僅顯示了一個(gè)多路復(fù)用器電路，但實(shí)際上每路輸入均可以根據(jù)需要配置多個(gè)這種電路。

電路描述

ADA4853-2是一款雙通道、低功耗、低成本、高速、電壓反饋型、軌到軌輸出放大器，采用+2.65 V至+5 V電源供電。它還提供單通道產(chǎn)品（ADA4853-1） 和三通道產(chǎn)品（ADA4853-3）。采用5 V單電源供電時(shí)，圖1所示的輸入多路復(fù)用器配置可在10 MHz時(shí)提供14 MHz帶寬（0.1 dB）、+2的增益及58 dB通道關(guān)斷隔離。通道間切換時(shí)間為10 μs，支持CVBS模擬視頻應(yīng)用。圖1中，ADA4853-2配置為低成本視頻2:1多路復(fù)用器，用于切換視頻信號(hào)。

ADA4853-2的每個(gè)放大器均具有獨(dú)立的禁用引腳。將任何一個(gè)禁用引腳置位于1.2 V以下的電壓，將使相應(yīng)的放大器進(jìn)入禁用狀態(tài)。這種情況下，禁用的放大器會(huì)提供高輸出阻抗，在5 MHz時(shí)約為100 kΩ。禁用放大器的增益設(shè)置和反饋電阻可能會(huì)給活動(dòng)放大器輸出端增加負(fù)載，但其值（約為2 kΩ）比150 Ω視頻負(fù)載端接電阻大很多，因而其影響可忽略不計(jì)。

ADA4853-2的輸入級(jí)含有保護(hù)功能，不會(huì)受到在禁用時(shí)可能施加的較大差分電壓的影響。內(nèi)部箝位二極管將此電壓限制在大約±1.4 V。對(duì)于此限值以下的電壓，電路將保持55 dB的高輸入到輸出關(guān)斷隔離（10 MHz）。

關(guān)于該四電阻差動(dòng)放大器架構(gòu)，值得特別說明的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)因素是電阻匹配對(duì)該電路共模抑制（CMR）的影響。CMR可通過以下公式1計(jì)算：

在公式1中，Kr項(xiàng)是以小數(shù)形式表示的單電阻容差（如1% = 0.01等），并且假設(shè)放大器具有明顯較高的CMR性能。此式表明，如果希望獲得54 dB或更好的CMR，則放大器1的R1、R2、R3、R4（以及放大器2的相應(yīng)電阻）的匹配容差必須為0.1%或更好。為防止傳入信號(hào)超出容許的輸入與輸出電壓范圍，有必要提供直流共模電壓。將R4和R8與1.8 V模擬電源電壓（AVDD 1.8 V）相連，便可做到這一點(diǎn)。

緩沖功能非常重要，卻經(jīng)