連接/參考器件

　　ADV7391/ADV7393低功耗、芯片級、16/8位標清/高清視頻編碼器

　　ADA4432-1單端標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

　　評估和設計支持

　　電路評估板

　　CN-0264電路評估板（EVAL-CN0264-EB1Z）

　　設計和集成文件

　　原理圖、布局文件、物料清單

　　電路功能與優勢

　　圖 1中的電路顯示了數模視頻轉換器與輸出具有電池短路（STB）保護功能的低成本、低功耗、完全集成式重構視頻濾波器配對，非常適用于在惡劣的信息娛樂環境（例如汽車領域）中傳輸CVBS視頻。盡管ADV7391等許多視頻編碼器（視頻DAC）都能直接驅動視頻負載，但在視頻編碼器的輸出端放置一個視頻驅動器通常都很有好處，可用于實現省電、濾波、線路驅動以及過壓電路保護功能。視頻驅動器通常配置為有源濾波器（也稱為重構濾波器），其主要用途體現在兩個方面：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等信息娛樂及其它視頻系統的設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計問題，也就是魯棒性。ADA4432-1和ADA4433-1為模擬視頻設計人員提供集成式IC，這種IC具有至關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濾波器，分別為單端和差分類型。二者使輸出端具有高達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，可在發生故障情況時激活。ADA4432-1 和ADA4433-1內置一個高階濾波器，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能夠在惡劣的環境中提供卓越的保護。

　　ADV7391和ADA4432-1完全符合汽車應用標準，非常適合汽車應用中的信息娛樂系統和視覺安全系統。ADV7391、ADA4432-1和ADA4433-1提供非常小的LFCSP封裝，適合小空間應用。

　　電路描述

　　ADV7391 是一款低功耗、完全集成式數字視頻編碼器，能夠將來自CMOS成像設備的數字8位分量視頻數據轉換為與全球標準兼容的標準模擬基帶視頻信號。三個10位數模視頻轉換器（采用VAA = 2.6 V至3.46 V工作）支持標清（SD）或高清（HD）視頻格式的復合（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提供低輸出驅動。為了進一步降低功耗，其它DAC和鎖相環（PLL）均已關閉。低驅動模式定義為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PLL，允許對視頻數據進行過采樣。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，為了節省空間和成本，移除了外部環路濾波器元件。

　　ADA4432-1可用作帶不平衡傳輸線路的偽差分（單端）驅動器。偽差分模式使用一個導體來承載從驅動器傳輸到接收器的不平衡數據信號，另一個導體用作接地參考信號。

　　正極導體將ADA4432-1輸出端連接到差分接收器的正輸入端。來自源極電路的負極線或接地導體連接到接收器的負輸入端。ADA4432-1的輸出端接電阻應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輸出直接驅動視頻電纜相比，在低電源電壓下利用ADA4432-1或ADA4433-1和串聯源端接和并聯負載端接能夠實現顯著的省電效果。圖2顯示了直接驅動電纜的視頻DAC。正確端接的 DAC驅動傳輸線路要求將兩個75 Ω負載并聯，需要超過33 mA的電流才能實現1.3 V的滿量程電壓電平。圖3顯示了利用ADA4432-1和串聯-并聯端接驅動相同視頻負載的情況。這就要求有兩倍的輸出電壓來驅動150 Ω等效電阻，但只需要略高于15 mA的電流即可實現滿量程輸出。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所示配置實現省電的主要來源是ADV7391的低驅動模式設置。與過采樣要求（PLL關閉）及所需負載電流的降低相結合，此模式可以明顯降低功耗。

　　有關低驅動模式的詳情，請參閱ADV7391數據手冊。

　　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。數模信號的轉換會在頻域中創建重復鏡像，具體頻率大小等于采樣頻率的倍數。重構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混疊?；殳B誤差會導致圖像質量問題。

　　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采用全輸出驅動模式工作，PLL關閉且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采用低輸出驅動模式工作，PLL關閉且進行2倍過采樣。

　　PCB布局考慮

　　在任何注重精度的電路中，必須仔細考慮電路板上的電源和接地回路布局。應盡可能隔離PCB的數字部分和模擬部分。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。有關布局和接地的詳細論述，請參見MT-031指南；有關去耦技術的信息，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，以適當地抑制噪聲并減小紋波。這些電容應盡可能靠近相應器件，0.1 μF電容應具有低ESR值。對于所有高頻去耦，建議使用陶瓷電容。

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

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

　　常見變化

　　許多應用都需要差分輸出，而不是單端輸出。對于此類應用，應以ADA4433-1替換ADA4432-1。

　　ADA4433-1 是一款全差分濾波器/驅動器，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動器。在單端至差分輸出應用中，對INN輸入進行適當地偏置可優化輸出范圍。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）沿正負兩個方向擺動是非常重要的。

　　為此，應將-IN輸入偏置到預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（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。

　　設備要求

　　需要以下設備：

　　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或等同產品

　　開始使用

　　將CN0264評估軟件光盤放進PC的光盤驅動器，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設計支持包中。

　　設置

　　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。