視頻放大器,視頻放大器是什么意思

　　視頻放大器是放大視頻信號，用以增強視頻的亮度、色度、同步信號。
　　當(dāng)視頻傳輸距離比較遠(yuǎn)時，最好采用線徑較粗的視頻線，同時可以在線路內(nèi)增加視頻放大器增強信號強度達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸目的。視頻放大器可以增強視頻的亮度、色度和同步信號，但線路內(nèi)干擾信號也會被放大，另外，回路中不能串接太多視頻放大器，否則會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致圖像失真。
匹配的重要設(shè)備
　　一、 視頻分配器
　　經(jīng)過視頻矩陣切換器輸出的視頻信號，可能要送往監(jiān)視器、錄像機、傳輸裝置、硬拷貝成像等終端設(shè)備，完成成像的顯示與記錄功能，在此，經(jīng)常會遇到同一個視頻信號需要同時送往幾個不同之處的要求，在個數(shù)為二時，利用轉(zhuǎn)接插頭或者某些終端裝置上配有的二路輸出器來完成；但在個數(shù)較多時，因為并聯(lián)視頻信號衰減較大，送給多個輸出設(shè)備后由于阻抗不匹配等原因，圖像會嚴(yán)重失真，線路也不穩(wěn)定。則需要使用視頻分配器，實現(xiàn)一路視頻輸入、多路視頻輸出的功能，使之可在無扭曲或無清晰度損失情況下觀察視頻輸出。通常視頻分配器除提供多路獨立視頻輸出外，兼具視頻信號放大功能，故也成為視頻分配放大器。
　　視頻分配放大器以獨立和隔離的互補晶體管或由獨立的視頻放大器集成電路提供４～６路獨立的７５Ω負(fù)載能力，包括具備彩色兼容性和一個較寬的頻率響應(yīng)范圍（１０ Hz ～７ MHz ），視頻輸入和輸出均為ＢＮＣ端子。
　　二、視頻監(jiān)視器
　　監(jiān)視器是監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出，有了監(jiān)視器我們才能觀看前端送過來的圖像。監(jiān)視器分彩色、黑白兩，尺寸有 9 、 10 、 12 、 14 、 15 、 17 、 21 、 29 英寸等，常用的是 14 英寸。監(jiān)視器也有分辨率，同攝像機一樣用線數(shù)表示，實際使用時一般要求監(jiān)視器線數(shù)要與攝像機匹配。另外，有些監(jiān)視器還有音頻輸入、 S-video 輸入、 RGB 分量輸入等，除了音頻輸入監(jiān)控系統(tǒng)用到外，其余功能大部分用于圖像處理工作，在此不作介紹。 清晰度：彩色監(jiān)視器一般在 300-500 線黑白監(jiān)視器一般在 700-1000 線，專業(yè)監(jiān)視器與普通電視機的差別在于：其一是電視清晰度較高；其二是防磁性能好，以便并排安裝時不會互干擾，而普通電視機則不具備防磁功能；其三是可靠性好，監(jiān)視器可以接受長時間不間斷工作，而普通的電視機則不能。在最小系統(tǒng)中可以僅有單臺監(jiān)視器，而在大系統(tǒng)中則可能是由數(shù)十臺監(jiān)視器組成的電視墻；監(jiān)視器可以是黑白的，但更多的是彩色監(jiān)視器；既可以是６英寸、９英寸的小屏幕監(jiān)視器，也可以是４０英寸左右的大型監(jiān)視器、等離子體平板顯示器或上百英寸的投影；在實際應(yīng)用中，既可用專業(yè)級的純監(jiān)視器，也可用價格便宜的彩電取而代之；在圖像顯示質(zhì)量方面，有用標(biāo)準(zhǔn)分辨率的監(jiān)視器，也有追求高圖像質(zhì)量而采用的高分辨率監(jiān)視器。從使用角度而言，實用性是對其作出選擇的前提，特別體現(xiàn)在下列各點上：
　　（１）監(jiān)視器類型的選擇應(yīng)與前端攝像機類型基本匹配，黑白攝像機一般具有分辨率較高的特點，且價格較為低廉，在以黑白攝像機為主構(gòu)成的系統(tǒng)中，宜采用黑白監(jiān)視器。
　　（２）對于不僅要求看得清楚而且具有彩色要求的場合，隨著大量使用彩色ＣＣＤ攝像機，此時視頻圖像的顯示必然用彩色監(jiān)視器，但此時對彩色監(jiān)視器分辨率的選擇要適中，３５０～４００線是較理想的標(biāo)準(zhǔn)。
　　（３）６００～８００線分辨率的高檔ＣＲＴ彩色監(jiān)視器，其刷新率一般為每秒７５～８０幀，只宜用在圖像質(zhì)量要求極高的場合。
　　（４）除分辨率指標(biāo)外，目前時興的是監(jiān)視器具有易于控制和調(diào)節(jié)的功能。
　　（５）監(jiān)視器有不同的掃描制式，選用時應(yīng)注意。
　　（６）對于閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)而言，特別是在經(jīng)費不太富裕的條件下，選用價格相對便宜的彩電是可行的折衷方案之一，但必須具有視頻輸入端子。
　　（７）監(jiān)視器屏幕大小的選擇，應(yīng)以與視頻圖像相匹配為原則，用于顯示多畫面分割器輸出圖像的監(jiān)視器，由于一屏上有多個攝像機輸出圖像，因此宜采用大屏幕的監(jiān)視器。
　　三、長時間錄像機
　　所謂長時間錄像機指的是一盤１８０分鐘錄像帶可記錄８小時以上的監(jiān)控圖像，有２４小時型和長時間型之分，大多以時間分割方式斷續(xù)地記錄圖像，最長的記錄時間可長達(dá)９６０小時，這稱之為時滯式（ time lapse ）長時間錄像機。此外，還有以連續(xù)方式記錄２４小時畫面的實時（ real time ）長時間錄像機。
　　長時間錄像機是將攝像機信號于磁帶上的一種磁記錄備，其特點是通過普通的 180 分鐘的磁帶記錄長達(dá) 24 小時甚至于 960 小時的攝像機信號，從而極大地節(jié)省了磁帶，便于管理。長時間錄像機的磁頭是走停相間，也就是說通過損失一定的畫面時間來換取長延時效果，故其回放的圖像將會有明顯的效果。
　　關(guān)鍵參數(shù)
　　電視水平清晰度：一般 VHS 模式的錄像機可達(dá) 250 線左右， SVHS 模式的錄像機可達(dá) 400 線左右。
　　長時間錄像機的分類：
　　按時間分　24 小時錄像機 480 小時錄像機 960 小時錄像機
　　按制式分　VHS 模式 S-VHS 模式
　　與家用錄像機不同，延時錄像機可以長時間工作，可以錄制 24 小時（用普通 VHS 錄像帶）甚至上百小時的圖像，可以聯(lián)接報警器材，收到報警信號自動啟動錄像，可以疊加時間日期，可以編制錄像機自動錄像程序，選擇錄像速度，錄像帶到頭后是自動停止還是倒帶重錄…… 延時錄像機的性能雖然出眾，但價格不菲，而且目前分辨率不是很高，在延時錄像時圖像也會丟失一部分，回放的圖像是一頓一頓跳躍的。
　　四、數(shù)字化圖像記錄裝置
　　作為以數(shù)字化硬盤存儲錄象的全功能主機，具備視頻壓縮、數(shù)字化硬盤存儲及視頻解壓功能，可以完全記錄下攝像機的高清晰度畫面，解決閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)后端環(huán)節(jié)的低清晰度損失，使錄象回放能達(dá)到極高的清晰度。
　　六、視頻圖像打印輸出裝置
　　彩色視頻輸出設(shè)備除了彩色噴墨打印機、彩色激光打印機外，還有彩色視頻印像機。彩色視頻印像機是一種圖像輸出設(shè)備，大多采用熱敏染料轉(zhuǎn)移成像方法，分辨率較高，色彩還原性好。彩色視頻印像機是智能化裝置，只要連接顯示器后即可進行功能菜單操作。
如何耦合視頻放大器（圖）
　　視頻高速放大器中交流耦合與直流耦合有何區(qū)別？
　　通過采用輸入輸出電容，交流耦合消除了傳輸線上的直流電壓，并將發(fā)射和接收系統(tǒng)的接地點隔離起來，從而簡化了電路設(shè)計，但是，這些電容也危及到信號質(zhì)量，某些系統(tǒng)可以允許這種影響，而另外一些系統(tǒng)則不能容忍這種損害。
　　為將這種對信號質(zhì)量的損害減小到最小，輸出電容就必須在數(shù)百微法的數(shù)量級，由于直流耦合可以取消輸出電容，因此在對價格敏感的大批量產(chǎn)品中就特別有吸引力，但在輸入信號存在正負(fù)擺動(想象一下負(fù)視頻同步脈沖的情形)的情況，就無吸引力可言，這是因為，這種復(fù)雜局面就需要一個額外的負(fù)電源來保證一個能夠容納信號正負(fù)擺動的公共輸入電壓范圍。
　　如何確定輸出電容大小？
　　由于放大器必須驅(qū)動一個相對低阻抗的傳輸線，所以輸出電容COUT就不能象CIN那么小。通過50或60Hz的信號就需要一個大于100μF的大輸出電容，100μF是一個物理尺寸和成本之間的平衡點。在圖1中，傳輸線是后端匹配的，這樣輸出電容在輸入端的有效電阻是150Ω而不是5 kΩ。雖然這與反饋網(wǎng)絡(luò)是并聯(lián)的，但由于反饋電阻相對大，其影響可以忽略不計，通過60Hz垂直同步信號就需要220μF(f0 = 9.6Hz)或更高一些的低阻抗輸出電容。
　　必須根據(jù)通過信號低頻成分的要求來計算輸入/輸出電容值。(圖1)
　　對下陷進行進一步的頻率補償具有以增加元件的代價減小所要求輸出電容尺寸的好處。而采用直流耦合則可以完全消除輸出電容。(圖2)
　　下陷(sag)是什么？消除下陷也會同時縮小輸出電容的尺寸嗎？
　　當(dāng)電荷積累在輸出耦合電容兩端時，就會發(fā)生下陷。在場測試信號或條形圖測試信號中，下陷表現(xiàn)為掃描期間視頻波形中的一個斜移，在TV監(jiān)視器上，下陷就表現(xiàn)為從圖像一邊到另一邊或從上到下的亮度變化。對低端產(chǎn)品而言，其影響可以被忽略，但在專業(yè)設(shè)備和廣播設(shè)備是肯定是不可接受的。要消除下陷，可以采用更小尺寸的輸出電容，但需要付出增加電路元件的代價。下陷的糾正建立在對由后端匹配傳輸線和輸出電容形成的高通濾波器進行低頻補償?shù)幕A(chǔ)上。圖2中給出了補償電路。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表一般都會提供最佳的元件取值，在典型情況下，RFB可以取10 kΩ，RIN和RSAG可以取1 kΩ，COUT 47μF，CSAG取22μF。
　　如使用可處理公共輸入電壓的放大器，它會對直流耦合產(chǎn)生什么影響？
　　許多不帶或帶有內(nèi)部增益調(diào)節(jié)電阻的輸出驅(qū)動器，可以控制正負(fù)擺動的信號，其缺點是需要一個±5-V電源。在專業(yè)的高端設(shè)備中可以接受額外增加的復(fù)雜性，但對于面臨成本和電路板空間約束的設(shè)計而言就沒有吸引力。幸好最新的放大器具有一個內(nèi)部電荷泵，可以產(chǎn)生達(dá)-1.6 V的VEE，這樣使用單個3.3-V的電源就可以獲得4.9-V的公共輸入電壓。
　　市面上有哪些直流耦合視頻放大器產(chǎn)品？
　　到現(xiàn)在為止，直流耦合視頻放大器還處于小范圍應(yīng)用。2005年年中，兩家芯片供應(yīng)商推出了基于集成電荷泵的直流耦合視頻放大器。其中一家的產(chǎn)品封裝了一個放大器，而另一家則封裝了三個放大器，兩種產(chǎn)品的每通道增益均為6db，芯片上集成了一個6極巴特沃斯濾波器，以在視頻輸入端對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號進行重建濾波。兩家供應(yīng)商在處理電荷泵噪聲的方式上略微有所區(qū)別，但都取得了出色的結(jié)果。單放大器芯片采用了一個電荷泵和線性調(diào)壓器，而三放大器芯片則采用一個多級電荷泵。
視頻放大器的發(fā)展與挑戰(zhàn)
　　更低功耗、更小封裝以及良好的匹配性的要求
　　近幾年隨著手機和LCD電視等市場的不斷擴大，用戶對于視頻放大器的要求發(fā)生變化，更低功耗、更小封裝以及良好的匹配性能都變得十分重要。一些公司如英特矽爾、凌特、德州儀器和飛兆半導(dǎo)體等紛紛推出了新型放大器來滿足視頻應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ隍?qū)動器和緩沖器的需求。
　　凌特公司針對高性能視頻領(lǐng)域推出的型號為LT6553的放大器，分辨率超過了1600x1200像素，LT6553適用于SXGA和UXGA LCD投影儀及監(jiān)視器、數(shù)字顯示器(presenters)、掃描儀，以及車載導(dǎo)航和車內(nèi)視頻系統(tǒng)等汽車顯示器系統(tǒng)、數(shù)碼相機及CCD影像系統(tǒng)。對于簡單的多路復(fù)用和信號路由，LT6553具有關(guān)/閉功能，能夠在50ns內(nèi)啟動，適合擴頻和便攜式應(yīng)用。
　　英特矽爾公司為了滿足高分辨率顯示器接口的要求推出了EL536x系列新型運算放大器，EL536x系列三電反饋放大器滿足高帶寬和低噪聲方面的要求，最重要的是，脈沖響應(yīng)受到控制。這些新器件的功耗低于將三個單獨的放大器組合到一起，單片架構(gòu)也可獲得更加出色的增益匹配。德州儀器(TI)的OPA693視頻驅(qū)動器解決方案提供良好的脈沖響應(yīng)，面向新興的高分辨率RGB應(yīng)用。OPA693是目前市場上最快的+/-5V固定增益放大器，DC和AC精度顯著提高，它的優(yōu)勢在于高達(dá)700MHz的帶寬和2500 V/us轉(zhuǎn)換和諧提供的高像素條件下的脈沖保真度，且價格低于同類產(chǎn)品。
　　飛兆半導(dǎo)體推出的FMS6418A是一款高度集成的三輸出視頻驅(qū)動器，可用于高清(HD)或者標(biāo)準(zhǔn)分辨率(SD)信號過濾，在對信號進行數(shù)字化(抗鋸齒處理)之前消除高頻噪聲，或者用于消除在編碼器(重建過濾)D/A轉(zhuǎn)換過程引起的artifact。該產(chǎn)品面向HDTV顯示器、有線和衛(wèi)星機頂盒、DVD、PVR、視頻點播、音頻/視頻接收機等領(lǐng)先的視頻應(yīng)用領(lǐng)域，具有更高的性能及靈活性，減少了元件數(shù)量。FMS6418A具有三個6代順序濾波器，頻率可以是30 MHz (HD)或8 MHz (SD)。FMS6418A在每個濾波器通道上結(jié)合了一個2：1多路復(fù)用器，三個通道全部具有過濾和輸出放大功能。與分立式解決方案相比，在成本和設(shè)計方面具有優(yōu)勢。
　　不同應(yīng)用領(lǐng)域需求各異
　　盡管制造商推出了種類如此繁多的產(chǎn)品，但是不同的終端產(chǎn)品，所需要放大器產(chǎn)品的性能也都不盡相同。要求最苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域是液晶投影機領(lǐng)域，該領(lǐng)域產(chǎn)品尺寸小、易碎、具有明亮的高分辨率顯示，同時還要有良好的價格。這就要求視頻放大器具有更高的帶寬和轉(zhuǎn)換速率、低功率、封裝尺寸小及良好的通道分隔性能。Soule還指出另一個挑戰(zhàn)是讓視頻通過很長的電纜線，例如老式的CAT5電纜。凌特公司的新款LT6552是一種差分視頻放大器，解決了這個問題，能在1000英尺長的雙絞線上傳輸視頻。
　　在設(shè)計任何應(yīng)用的視頻系統(tǒng)時，視頻放大器的性能都非常關(guān)鍵。其中一種應(yīng)用是寬帶視頻路由器和交換機，帶寬為100~500MHz。為了支持這樣高的帶寬，終端產(chǎn)品需要帶寬極高的內(nèi)部運算放大器，甚至10倍于所需要的帶寬。制造商廣告中所說的帶寬數(shù)字是可以造假的，要關(guān)注的重要帶寬數(shù)字是大信號帶寬(LSBW)規(guī)格，通常被認(rèn)為是1 volt peak-to-peak (Vpp)甚至更高。許多制造商廣告中所說的是小信號帶寬(SSBW)，但是，總體來說視頻信號使用的是大信號(2Vpp)。客戶可能被小信號規(guī)格所誘惑，但是LSBW數(shù)值較高的產(chǎn)品更有價值。
　　意識到了市場對LSBW的需求，國家半導(dǎo)體最近推出了一種三寬帶、750 MHz的運算放大器LMH6738和三寬帶、750 MHz的可編程增益緩沖器(PGB)LMH6739，具有400 MHz LSBW、3300 V/us轉(zhuǎn)換速率和200 MHz 的0.1dB增益平度，在驅(qū)動高分辨率RGB視頻信號方面的性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。視頻放大器的一個重要特點是0.1dB增益平度。通常增益平度越高，支持的視頻分辨率越高。例如，HDTV系統(tǒng)需要30~50 MHz 的0.1dB增益平度。另一方面，當(dāng)面對高分辨率視頻信號(如電腦圖像)時，需要的增益平度接近100~200MHz 0.1dB。
　　同時在使用視頻放大器進行設(shè)計時也需要注意一些問題，如信號的失真等等。為使視頻放大器帶給視頻信號的失真降至最小，這點非常重要。使用專業(yè)級設(shè)備的多數(shù)客戶，將會考慮第二和第三級諧波失真，-80至-90 dBc @ 5MHz是其系統(tǒng)的最低要求。當(dāng)面對復(fù)合視頻信號時，差分增益/差分相位(DG/DP)數(shù)值非常重要，一般要求其為0.02%/0.02，或者更低。在復(fù)合視頻中，顏色信息在亮度信息的上面，因此最低的DF/DP數(shù)值將生成最清晰的和失真最小的圖像質(zhì)量。
　　對于數(shù)碼相機和可播放電視的手機等便攜式視頻設(shè)備來說，最重要的是高集成度、低功率關(guān)機、小尺寸封裝和容易連接到DSP芯片上的嵌入式視頻D/A轉(zhuǎn)換器。良好的視頻顯示是重要的，但消費類產(chǎn)品的視頻要求不象廣播和專業(yè)級視頻領(lǐng)域那樣苛刻，對于這種應(yīng)用來說電壓反饋是極其重要的配置。這類放大器的重要特點包括：集成式過濾器幫助重建DAC信號、低功率關(guān)機（最好低于5uA）、低電壓（最好利用2.8-5V的單電源運行）、SAG校正、能夠進行DC耦合輸出同時不會影響同步脈沖、采用SC70、QFN或CSP封裝等。
　　未來市場的需求趨勢
　　視頻領(lǐng)域存在許多趨勢，其中比較重要的一個趨勢是分辨率越來越高。隨著便攜產(chǎn)品的視頻分辨率由VGA提高至SXGA和更高水平，運算放大器的速度也將隨之提高，運算放大器也要改善其帶寬和失真性能，以滿足高分辨率視頻的要求。市場的總體需求趨勢大體相同：比如便攜式產(chǎn)品對更低電壓的要求意味著視頻放大器的電壓也更低，同時需要更多的軌到軌放大器；采用更小的封裝，同時集成更多的片上功能，如增益電阻，在更高的帶寬上采用片上反饋路徑改善信號完整性和降低串?dāng)_低功耗；更快的速度以滿足更高的屏幕分辨率，如SXGA、UXGA和HDTV格式等；最后是更低的功耗，比如凌特的LT6210/1電流反饋放大器的特點是一個‘Rset’電阻，它允許系統(tǒng)設(shè)計人員調(diào)整帶寬，實際上是速度-功率旋鈕。這意味著系統(tǒng)設(shè)計人員可以設(shè)定放大器，使之在給定的信號帶寬上永遠(yuǎn)不會耗用過多的功率。