電路功能與優(yōu)勢(shì)

圖1所示電路提供了極為魯棒的解決方案，集成過壓（電池短路［STB］）保護(hù)，可在惡劣環(huán)境下接收CVBS視頻信號(hào)。它采用低成本、低功耗、單極性、差分接收器 ADA4830-1，可在 ADV7180完成數(shù)字化前將全差分或偽差分（地參考單端）視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)。

ADA4830-1 用于消除共模噪聲和相位噪聲，噪聲是由于輸入視頻信號(hào)源與接收電路之間存在地電位差造成的。更重要的是 ADA4830-1 和 ADV7180 的組合提供了可在惡劣汽車環(huán)境下工作的非常魯棒的輸入特性，還可保護(hù)與檢測(cè)電池短路事件，并符合汽車制造商嚴(yán)格的要求。

該魯棒的接收器電路使用 ADA4830-1 和 ADV7180 ，符合傳統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)證的隔離/獨(dú)立式低壓集成電路架構(gòu)，例如來自外部并使用放大器電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和保護(hù)的 ADV7180 。

ADA4830-1（單通道）是一款單芯片高速差動(dòng)放大器，集成最高18V的輸入過壓（電池短路）保護(hù)功能，提供寬輸入共模電壓范圍和出色的ESD魯棒性。它設(shè)計(jì)用作差分或偽差分CVBS及其它高速視頻信號(hào)的接收器，適合在惡劣的高噪聲環(huán)境下工作，如汽車信息娛樂和視覺系統(tǒng)等。

ADA4830-1 兼具高速和精密特性，可以精確再現(xiàn)CVBS視頻信號(hào)，同時(shí)抑制不需要的共模誤差電壓。憑借STB保護(hù)/檢測(cè)、魯棒的ESD耐受性和寬輸入共模電壓范圍，ADA4830-1可用作后視攝像頭和后座娛樂等系統(tǒng)內(nèi)的汽車模擬視頻接收器。

ADV7180 和 ADA4830-1 完全符合汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，非常適合汽車應(yīng)用中的信息娛樂系統(tǒng)和視覺安全系統(tǒng)。ADV7180和ADA4830-1提供非常小的LFCSP封裝，適合空間受限的應(yīng)用。

圖1. 魯棒的差分視頻接收器，采用 ADA4830-1 和 ADV7180 （未顯示所有連接和去耦）

電路描述

ADA4830-1是一款單芯片高速差動(dòng)放大器，專為汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)以傳統(tǒng)4電阻差動(dòng)放大器為基礎(chǔ)，經(jīng)優(yōu)化以避免增強(qiáng)該標(biāo)準(zhǔn)放大器應(yīng)用電路時(shí)容易犯的錯(cuò)誤。

當(dāng)檢測(cè)到輸入過壓條件時(shí)，集成到ADA4830-1的電池短路保護(hù)功能利用快速開關(guān)電路，將內(nèi)部電壓節(jié)點(diǎn)箝位并保持在安全電平。這種保護(hù)使得ADA4830-1的輸入可以直接連接到遠(yuǎn)程視頻源，如后視攝像頭等，而不需要昂貴的串聯(lián)大電容。

像 ADV7180等大多數(shù)視頻解碼器都建立在極低的電壓處理上，因此輸入電壓范圍有限。ADA4830-1的信號(hào)增益為0.5V/V，設(shè)計(jì)用于將視頻信號(hào)保持在視頻解碼器允許的輸入范圍內(nèi)，通常為1Vp-p或更低。

輸入共模電壓范圍

在一個(gè)具有0.5V/V增益的標(biāo)準(zhǔn)4電阻差動(dòng)放大器中，輸入共模（CM）范圍是內(nèi)核放大器CM范圍的三倍。ADA4830-1的輸入共模被擴(kuò)展至超過地電壓±8.5V（5 V電源）。這種極寬的共模電壓范圍可讓ADA4830-1和ADV7180在很大的共模偏置和噪聲下工作，而對(duì)圖像質(zhì)量不產(chǎn)生任何不利影響

線路診斷

圖1所示的ADA4830-1/ADV7180 組合通過連接ADA4830-1上的STB輸出至ADV7180的其中一個(gè)GPIO端口而具有電池短路線路診斷功能。在電池短路事件發(fā)生期間，STB輸出為邏輯低電平信號(hào)。 ADV7180讀取該低電平并產(chǎn)生一個(gè)可被系統(tǒng)微控制器讀取的中斷。電池短路輸出標(biāo)志（STB引腳）功能與電池短路保護(hù)無關(guān)。它的作用是表示每個(gè)輸出的過壓狀態(tài)。由于是被動(dòng)提供保護(hù)，因此始終有效；標(biāo)志僅表示目前是否發(fā)生故障而已。

輸入ESD保護(hù)

保護(hù)ADA4830-1輸入的架構(gòu)采用了雙向非對(duì)稱閉鎖電壓的全新技術(shù)。它不受電池短路影響，并且具有超過8 kVHBM 等級(jí)的ESD魯棒性。對(duì)于高達(dá)15kV的額外ESD保護(hù)，推薦使用外部瞬態(tài)抑制器。

共模噪聲抑制

ADA4830-1 集成的片內(nèi)電阻內(nèi)部匹配良好，增加了寬頻率范圍的共模抑制（CMR）性能。圖2表示ADA4830-1CMR與頻率的關(guān)系，低頻時(shí)的典型值為65dB，可在共模噪聲較大的情況下恢復(fù)視頻信號(hào)。

圖2. 不同輸入共模電壓下的CMR與頻率響應(yīng)的關(guān)系

共模誤差，無論是直流偏置還是交流信號(hào)，都會(huì)降低視頻圖像質(zhì)量。圖3和圖4顯示白色背景下的單個(gè)巨大黑色條紋。圖3表示500 kHz、1Vp-p共模噪聲信號(hào)對(duì)視頻圖像質(zhì)量的影響。圖4表示加入了ADA4830-1輸入級(jí)以去除共模噪聲的增強(qiáng)視頻圖像質(zhì)量。

圖3. 加入 V p-p、500 kHz共模噪聲、旁路ADA4830-1后，視頻顯示的黑色條紋

圖4. ADA4830-1抑制1 V p-p、500 kHz共模噪聲后，視頻顯示的黑色條紋

ADV7180 自動(dòng)檢測(cè)與全球NSTC、PAL和SECAM標(biāo)準(zhǔn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)模擬基帶電視信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為與8位ITU-R.656 接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的4:2：2分量視頻數(shù)據(jù)。針對(duì)具有真8位數(shù)據(jù)分辨率的消費(fèi)電子應(yīng)用，精確的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換可以提供專業(yè)品質(zhì)的視頻性能。三個(gè)模擬視頻輸入通道接受標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻信號(hào)、S-視頻信號(hào)或分量視頻信號(hào)，支持較寬范圍的消費(fèi)視頻源。自動(dòng)增益控制（AGC）和箝位復(fù)位電路使輸入視頻信號(hào)峰峰值范圍可達(dá)到1.0 V。

印刷電路板（PCB）布局考量

在任何注重精度的電路中，必須仔細(xì)考慮電路板上的電源和接地回路布局。PCB應(yīng)盡可能隔離數(shù)字部分和模擬部分。本PCB采用4層板堆疊而成，具有較大面積的接地層和電源層多邊形。有關(guān)去耦技術(shù)的信息，請(qǐng)參見MT-101 指南。

通過10μF和0.1μF電容對(duì) ADV7180的電源進(jìn)行去耦。此外，采用0.1μF和22μF電容對(duì) ADA4830-1 進(jìn)行去耦，以適當(dāng)抑制噪聲并減小紋波。這些電容應(yīng)盡可能靠近相應(yīng)器件，以確保0.1μF電容具有低ESR值。對(duì)于所有高頻去耦，建議使用陶瓷電容。

確保電源走線盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的毛刺效應(yīng)。通過數(shù)字地將時(shí)鐘及其它快速開關(guān)數(shù)字信號(hào)屏蔽起來，使之不影響電路板的其它器件。

常見變化

若需要多個(gè)通道， 則 ADA4830-1 提供2通道版本， 即 ADA4830-2。

電路評(píng)估與測(cè)試

該電路使用 EVAL-CN0263-EB1Z 電路板，其中包含要評(píng)估的電路，如本筆記所述。電路板還包括 ADV7391 視頻編碼器，可用于重建輸入視頻信號(hào)。若需有關(guān)輸出電路的介紹，請(qǐng)參考 CN-0264 電路筆記。Cypress USB微控制器用于配置 EVAL-CN0263-EB1Z 板并向/從該板加載軟件。

設(shè)備要求

需要以下設(shè)備：

帶USB端口的Windows? XP、Windows Vista?（32位）或Windows? 7（32位）PC。

Astrodesign VG-828可編程視頻信號(hào)發(fā)生器。

用作單通道和共模誤差電壓的視頻源。本電路筆記中的測(cè)試采用 AD8137差分放大器，它將單端視頻從VG-828轉(zhuǎn)換為差分視頻，并為AD8137的VOCM輸入施加500 kHz、1 V p-p共模信號(hào)。加入共模電壓情況下的輸出差分信號(hào)施加于評(píng)估板的輸入端。

Hewlett-Packard 3314A函數(shù)發(fā)生器。

Agilent E3631A電源。

EVAL-CN0263-EB1Z 電路板。

CN-0263 評(píng)估軟件。

電源：7.5 V或7.5 V壁式電源適配器。

視頻顯示器，用于觀察 EVAL-CN0263-EB1Z 電路板的模擬視頻輸出。

開始使用

將CN-0263 評(píng)估軟件光盤放入PC，加載評(píng)估軟件。打開我的電腦，找到包含評(píng)估軟件光盤的驅(qū)動(dòng)器，打開Readme 文件。按照Readme文件中的說明安裝和使用評(píng)估軟件。

功能框圖

電路框圖參見本電路筆記的圖1，電路原理圖參見EVALCN0263- EB1Z-SCH.pdf文件。此文件位于 CN0263設(shè)計(jì)支 持包中。

設(shè)置

在斷電情況下，將一個(gè)7.5 V電源連接到電路板上的+7.5 V和GND引腳。如果有7.5 V壁式電源適配器，可將其連接到板上的管式連接器，代替7.5 V電源。將USB電纜連接到PC上的USB端口。此時(shí)請(qǐng)勿將該USB電纜連接到板上的微型USB連接器。

測(cè)試

為連接到EVAL-CN0263-EB1Z 電路板的7.5 V電源（或壁式電源適配器）通電。啟動(dòng)評(píng)估軟件，并通過USB電纜將PC連接到PCB上的微型USB連接器。