原创 三相视频多路放大器加倍音视频源选择器的通道

2008-7-3 13:35 1155 0 分类: 工程师职场

随着典型家庭娱乐系统中音频和视频(A/V)源数量的日益增多(如VCR、DVD、机顶盒等),人们需要一种简单方法来选择想要的音频或视频源。但目前使用的附加式机械开关既笨重又容易磨损,导致开关性能随时间的推移逐渐下降。

固态模拟开关可以解决这个问题,但是当开关通断动作使交流耦合电容充电和放电时,无源开关会产生令人厌烦的砰砰声。如果使用三相4:1多路复用器,工程师可以设计出结构简单、能大大降低开关瞬态噪声、并具有卓越性能的A/V源选择多路复用器。

图1显示的基本4:1 A/V多路复用器利用Intersil公司的EL4342 4:1视频多路放大器,从4个外部音频/视频源(包含复合视频通道和立体声左右通道)中选择任何一个。

该电路利用通道A选择4个复合视频源中的1个,利用通道B和C选择立体声左右通道。由采用二进制编码的通道控制逻辑输入S0和S1,完成输入选择。逻辑输入兼容TTL电平,开关时间为20ns,适用于复杂的多路复用器功能中的高速数字控制。

高阻抗(HiZ)逻辑输入通过把输出放大器置于高阻状态,使三个信道全部无效。除了提供音频静音和视频空白功能之外,HiZ状态可让其它多路放大器共享同一输出,从而使输入源扩展到超过4:1的基本配置。


图1:A/V源选择器的通路中没有机械开关,它可选择四个外部音频/视频信号中的任一个。


多路复用器工作在双5V电源下,将允许视频输入和输出进行直流耦合,从而可在输出上保持复合视频源(视频、直流同步和黑色电平)。电阻R1a到电阻R4a是输入端接电阻。为实现精确的视频电缆端接,可以采用75Ω的输入端接和输出后向端接,但前提是允许6dB的吞吐量损失。

如果不能忽略6dB的损耗,则可将75Ω输入端接电阻提高到10kΩ。许多视频电缆并没有受控的75Ω特征阻抗,因此将端接电阻提高到10kΩ可在不降低视频信号品质的情况下把增益恢复到单位增益。

在音频输入通道增加电容耦合(从C1b, c到C4b, c),可以将放大器与音频源中可能存在的多余直流信号隔离开来。电阻R1b~R4b和R1c~R4c设定期望的输入阻抗并构成高通滤波器。4.7μF电容和10kΩ电阻形成一个截止频率为20Hz(3dB)的高通滤波器。使用大容量交流耦合电容的缺点是,当通道被连接到选择器输出端时可能会产生听得见的“砰砰”声。当音频源和接收器输入端之间存在直流电压差时,就可能发生这种情况。


当交流耦合电容在开关过程中被充电和放电时,低阻抗多路开关能使输出端出现瞬态信号。对于这种情况,高阻抗输入缓存使交流耦合电容具有恒定阻抗,从而消除充放电时的瞬态信号。

利用图2中的电路,这种A/V多路复用器适合工作在单+5V电源下。输入端的10kΩ/10kΩ电阻分压器提供2.5V的输入直流偏置,并把放大器输出电压范围的中心置于2.5V到1V之间。在音频通道的输出端,10kΩ/10kΩ电阻分压器将输出交流耦合电容器上的偏置电压保持为2.5 V。因此,直流分量不会随着该多路复用器进入/退出高阻抗状态而改变(反之亦然)。

视频通道输入必须采用交流耦合方式,如果电视或监视器没有配备这种方式,可能需要加入直流恢复电路。此时,频率响应和总谐波失真加噪声(THD+N)性能与双±5V电路相同。

然而,放大器电源电压的降低将使放大器的输出范围相应下降,从双电源时的5.5V(峰峰值)下降到1.5V(峰峰值)。此时,复合视频通道仍有足够的裕度,而且音频通道中的THD将提高到大约2V(峰峰值)或者更高。

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