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視頻有源濾波器設計中的問題

視頻有源濾波器設計中的問題

2018-06-15 17:29:00

    高性能運放和PC上的專用軟件方便了寬帶有源濾波器的設計,但這并未解決任意特定應用的問題。對視頻有源濾波器而言,特定的應用與信号制式給每個電路設計都帶來了細微的差别。


以下是兩類主要的視頻應用:

1.抗混疊有源濾波器:這一類器件被放置在模數轉換器之前,用來衰減信号中Nyquist頻率以上的成分,即高于ADC采樣率一半的信号分量。這些濾波器的響應通常都設計得盡可能陡,目的是盡可能将截止頻率以上的信号統統濾掉。對ITU-601以及其他應用來說,這樣的性能是通過将模拟濾波器、數字濾波器以及過采樣ADC結合運用來實現的。而對PC圖像之類的應用,少量的濾波就足夠了。


2.重建有源濾波器:也被稱作(sinx)/x或零階保持校正器,這類器件被放置在數模轉換器之後,用來消除由采樣帶來的多重映像,并不是為了消除DAC時鐘串擾。重建濾波器很少有象抗混疊濾波器那樣的選擇性,因為DAC的保持功能也有濾波的作用—這種作用降低了對選擇性的要求,但給響應帶來了損失。


    所有應用與制式都希望視頻有源濾波器能做到“相位線性”,這是群延時(不同頻率的延時)特性所要求的。所需的相位線性度取決于具體的應用與視頻制式。例如,抗混疊濾波器與分量制式比重建應用與複合視頻的要求更嚴格。各種應用與制式的要求由NTSC、PAL/DVB、ITU、SMPTE和VESA規定。


視頻有源濾波器設計中的問題:

    無論是手工設計的,還是軟件輔助設計的,或是綜合這兩種方法得到的濾波器,實際的響應曲線可能并不完全符合預期。原因之一是計算出的響應與采用标準元件值得到的實際響應之間存有偏差。選擇标準(5%)容值的電容器而導出電阻值可以使誤差降至最小。原因很現實—可以購得1%或2%容差的電容器,但容值精度僅為5%,而對電阻來說,1%容差和1%精度的電阻很容易得到。這樣選擇的元件可以提供最佳的一緻性和最精确的幅度響應。


    濾波器構成之後,可能出現不穩定與振蕩的情況。如果出現這樣的情況,将輸入對地短接,看其是否繼續振蕩。如果振蕩停止,說明阻抗太高,降低設計阻抗就可以消除振蕩。但如果仍繼續振蕩,則請注意振蕩頻率是否接近濾波器的截止頻率或在截止頻率以下。如果是這樣,振蕩可能是由元件或寄生參數引起的。若振蕩頻率高于截止頻率,那麼可能是運放或電路闆布局引起的。


    好的布局就象是一件藝術作品,但它隻是基于一些簡單的原則。提供一個幹淨的電源電壓和一個堅實的接地很重要,這意味着用低ESR的電容器濾波,有時是一個調節器。旁路電容連接而成的回路必須盡量小,否則寄生電感将與電容諧振。良好的接地平面對好的模拟設計很關鍵,但是随着帶寬的增加,它可能帶來寄生電容,使濾波器失調。為避免這樣的問題,将受到影響的元件與走線下方的地平面去掉即可。

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