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RF 调制器的音视频信号调理电路设计

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作者:Bill Stutz时间:2005-11-07来源:电子产品世界收藏

  ,从简单的模拟方案到单芯片合成器,都需要经过调理的音频、视频输入信号,如何满足音视频输入信号的要求是设计工程师所面临的一个挑战。本文利用标准运算放大器和分立元件提供了一个低成本解决方案,并给出了电路设计方法。

  尽管我们已经步入数字视频时代,但是由于历史原因,仍然保留了 调制的模拟电视用于国际标准及安全监控应用中。,从简单的模拟方案到单芯片合成器,都需要经过调理的音频、视频输入信号,如何满足音视频输入信号的要求是设计工程师所面临的一个挑战。尽管这种要求普遍存在,但目前还没有适当的集成方案,而是采用分立器件设计。主要原因是设计难度和标准之间的差异,以及本身对信号电平的不同要求。对信号的调理通常包括:视频信号的低通滤波、带阻滤波以及群延时补偿,音频信号的预加重以及用于调节调制幅度的音、视频电平控制。

  基于以上原因,许多有线电视和卫星接收机、VCR、DVD、TV 等并未完全达到设计要求,与基带复合信号(Cvb)相比,调制信号的质量较差。本文探讨了这种应用的接口要求,并利用标准运算放大器和分立元件提供了一个低成本解决方案,给出了适合大多数AV 设备的后面板输出。

实际需求与问题

  ITU 推荐的BT.470-6 标准规定了NTSC、PAL 对驱动 调制器的视频信号群延时变化和音频信号预加重的要求,但对其他规格的要求不够清晰,本文根据典型的TV、DVD 或机顶盒(STB)后面板(图1 所示,提供基带和 调制的音频、视频输出),在表1 和表2 中归纳了这些要求和设计规范。

  ITU 推荐的BT.470-6 标准规定了NTSC、PAL 对驱动RF 调制器的视频信号群延时变化和音频信号预加重的要求,但对其他规格的要求不够清晰,本文根据典型的TV、DVD 或机顶盒(STB)后面板(图1 所示,提供基带和RF 调制的音频、视频输出),在表1 和表2 中归纳了这些要求和设计规范。

  有些信号调理要求取决于信号源。例如,如果送入调制器的信号来自DAC,这将需要重建滤波器以滤除噪声、混叠信号,避免出现带外调制。另外,还需要进一步的放大处理,以补偿后端负载和DAC 输出的变化。视频信号在伴音副载波附近的带阻滤波并非一定需要,但在图3 中的ITU-470 群延时要求滤波处理,调制器IC 通常也提出了相应的建议。典型的后面板信号输出电平高于调制器的输入电平,需要对信号进行衰减。因此,图1 中的音、视频信号接口需要:

 
1.用于音频和视频输出的低通重建滤波器(假设这些信号源自DAC 输出)。

2. 伴音副载波带阻滤波器或陷波器:滤波器以伴音副载波为中心频率,这会在陷波频率附近产生较大的群延时变化 (正是由于这个原因,NTSC 和PAL 均将伴音副载波置于视频信号的最小-3dB 带宽以上,以便能够实现补偿)。

3. 群延时补偿:以符合ITU-470 图3 中的波形要求,由具体标准决定。

4. 左、右声道混音:用于单声道音频设备,只有在将立体声输出到单声道调制器时才需要。

5. 音频预加重:由具体标准决定(表1)。

6. 可调节的音频、视频信号幅度:设置调制度,由具体标准和所使用的调制器芯片决定。

滤波器设计

  首先需要设计的是低通重建滤波器,以消除音、视频信号的混叠输出和带内噪声。利用有源滤波器可以将DAC 输出提升到标准电平,驱动后面板以及RF 调制器。


  对于音频信号,需要采用22-24kHz-3dB 频率和足够增益的低通滤波器(LPF)为后面板提供2V RMS 的输出。由于音频信号被高度过采样,只需一阶无源RC 滤波即可,第二级RC 滤波器实际用于音频调制,而非信号重建。图2 所示电路利用MAX4494 实现这一功能,驱动后面板输出和RF 调制器的音频输入。

  对视频信号的处理要困难一些,它没有经过高度的过采样处理,至少需要一个三极(three-pole) 重建滤波器,如果处理过程引入了较大的群延时变化,还必须进行补偿、提高增益,以补偿DAC 输出的变化和后端损失。最好采用有源滤波方案,图3 所示电路是为NTSC 或PAL 制式提供的一个参考方案,图中采用了MAX4380,利用R8 可以调节群延时,为后面板和RF 调制器的视频输入提供驱动。对于多路输出,如复合视频和S 视频,可以采用相同的方案,利用三运放或四运放的MAX4382 或MAX4383 构建该滤波电路。

音频调制器信号调理

  音频调制器信号调理的第一步是将左、右立体声声道的信号求和,转换成单声道信号,并降低信号的幅度。然后,由带有预加重网络的缓冲器增强高频信号。图4 是一种低成本的解决方案,采用T 型电阻网络和连接到地的可变电阻,左、右声道信号通过R1 和R2 进入R3、R4 求和,R3 用于调节电平,R4 设置最大衰减量。预加重网络是由MAX4494 周围的R7、R8、R9 和C1 构成的超前-滞后网络。时间常数为:T=2



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