低成本视频信号传送系统解决方案

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1、低成本视频信号传送系统解决方案作者：美国国家半导体放大器产品应用工程师JohnBittner 许多视频系统要求信号源位于离显示器一两百米以外的地方。以视频监视系统来说，它的摄像机及显示器便装在楼房的两端，而且相距较远。这类闭路视频系统一直都利用同轴电缆将摄像机的视频信号传送到显示器上。然而很多情况下，采用双绞线传送信号更好，因为双绞线比同轴电缆更小、更轻，而且成本低80%。图1是采用双绞线传送NTSC制视频信号的方框图。这套系统经过多次测试，证实可以利用成本低廉的3类双绞线传送信号，而且即使信号通过300米长的距离，到达显示

2、屏上的彩色影像仍然非常清晰。这套系统的视频驱动器及接收器都采用LMH6643双组装运算放大器，可以提供必要的高速AC特性。图2显示视频驱动器的详细电路图。这款驱动器的电路设计非常简单，而且成本低廉，可将摄像机的单端输入信号转为差分信号，使之可以驱动双绞线线路。输入端接收振幅为1Vpp的NTSC复合视频信号，而输出端则用2Vpp差分信号驱动双绞线线路。50W源电阻器与两个运算放大器的输出串联在一起，使视频驱动器输出电阻可与双绞线的特性阻抗相匹配。LMH6643具有130MHz典型增益带宽、130V/ms转换率、0.01%差分增

3、益以及0.01度差分相位等特性，可以传送消费产品技术水平的视频信号。此外，该芯片的输出电流最高可达±75mA，因此可以轻易驱动100W阻抗的双绞线线路。图3是视频接收器的电路图，来自双绞线的差分输入信号被转为1Vpp的单端输出信号。运算放大器1将差分信号转为单端信号，而运算放大器2则为经由300米长双绞线传送来的视频信号提供衰减补偿。在运算放大器2的电路图中，R2已经过调整，确保系统的整体增益是1(上一个运算放大器的增益大于1，以便补偿双绞线的信号损耗)。C1与R1则负责提供零极功能，以便补偿双绞线高频信号的衰减。R1、C1

4、及R2的恰当数值可以设定，办法是先传送一个频率为300KHz的1Vpp方波，然后将这些元件加以调整，以便输出最优化的方波。步骤如下：先将R2调整，以便接收器输出端的方波振幅可以达到1Vpp(输出可驱动75W负载)，然后再设定C1与R1，以便优化上升/下降时间以及抑制方波。电路图中的R1=3.9KW,C1=68pF而R2=3.6KW。接收器与视频驱动器一样，采用简单及成本低廉的设计，包括双绞线、视频驱动器及接收器等在内的系统整体成本极低，可能是成本最低廉的闭路视频信号传送系统之一。图4显示这个系统对传送方波的响应。线迹1是输入

5、信号，而线迹2是输出信号。输出信号转换的上升及下降时间为160ns，但约有5%过冲。须留意300米长的双绞线会将信号的输入延迟1.4ms。系统的差分增益及相位则可利用网络分析仪HP3577A加以测量。在输入端输入0.55Vpp的正弦波测试信号，然后在3.58MHz的频率(NTSC参考频率)下测量增益及相位。若测试信号的直流补偿由0伏转为1伏，增益会出现-0.028dB的变化(差分增益)，而相位也会出现0.23度的变化(差分相位)。■图1双绞线视频系统的结构框图图2双绞线视频驱动器图3双绞线视频接收器图4：系统方波响应—通道1

6、：输入；通道2：输出双绞线视频传输器的制作以上特性曲线是用网络分析仪测得。双绞线是超五类四对线，线径=0.43mm。我们介绍的是一种采用高速运算放大器处理视频的解决方案,它也是大多数产品采用的方案。这种方案经过已经过工程验证，证明性能稳定可靠。它与无源Balun配合使用，在600m传输距离内能达到彩色280TVLine分辨率；与有源发送器配合,在900m距离的视频传输时，彩色分辨率达220TVLine。以下是原理图。图中以U2组成放大和均衡电路，U1为接口保护电路，U3和U4为电源稳压电路，U5为信号指示电路。信号处理过程：

7、通过双绞线传送的信号在UTPIN进入，R6和R7为匹配电阻。信号直接到达U2运放的输入端Vin和Vinb。R8与S1所连接的网络组成了反馈电路，它同时具有频率均衡的功能。由于信号对不同距离的损耗不同，放大时所须的增益和频率补偿斜率也不同。因此，设置了一个四位开关由于调节。R9是输出匹配电阻，用于对负载进行匹配。D3将视频信号整流后送到U5输入端。如果放大器有视频信号输出，U5直接驱动发光二极管D5点亮。D4用于输出接口钳位。下面是双绞线接收器的PCB板图有源双绞线视频接收器的放大不是无止境的。随着增益的提高，带宽会明显降低，

8、高频部分无法完全按电缆的衰减特性提升。如果与无源Balun配合，标准的视频信号通过1000米的传输，高频衰减已接近信噪比的最低允许值。这时，也就达到传输距离的极限。放大器在电路板设计好的情况下，制作十分简单。没有任何烦琐的调试。只要元件质量得到保证，焊接无误，通电即能正常工作。元器件装配图