三通道视频MUX放大器兼具A/V来源选择器功能

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 作者:Intersil 公司, Bob Pospisil

在一个典型的家庭娱乐系统中,A/V  源(VCR、DVD、机顶盒等)数量的不断增加,产生了通过采用简单方式选择所需源的需求。当今可用的Add-on机械开关体积很大并易于触点磨损,因而长时间使用会导致性能退化。固态模拟开关解决了这个问题,但是由于AC耦合电容器通过开关的接通和断开动作来进行充电和放电,因而无源转换会产生令人讨厌的噪声。本文描述了如何利用一个4:1多路复用器设计一个简易的音视频来源选择多路复用器,从而在大大降低开关瞬时时间的同时提供了出色的性能。

 

图1所示的基本型4:1 A/V多路复用器采用了4:1视频多路复用放大器来对最多达四个的外部音频-视频来源进行选择,其中包括一个复合视频通道和立体声L-R音频通道。
 
此电路采用通道A来选择4个复合视频源中的1个,利用通常B和C来选择立体声的左声道和右声道。通道控制逻辑输入S0和S1是二进制编码形式的,并可以完成输入选择。逻辑输入为TTL兼容并提供20ns的开关时间,使其在尖端MUX功能中适用于高速数字控制。HIZ逻辑输入能够通过设置输出放大器为高阻抗状态来禁用3个通道。除提供一个静音功能和视频消隐功能,HIZ状态使额外的MUX放大器可以共用同一个输出,实现了输入源的扩展超过基本的4:1配置。

 

利用+/-5V电源对MUX供电,使视频输入和输出成为DC耦合,因此视频源中的复合视频DC同步和暗电平在输出时得以保存。电阻R1A至R4A是输入终端电阻。对于精确的视频传输电缆终端,假设可以允许 –6dB的吞吐量损耗,那么可以使用75欧姆作为输入终端和输出反馈终端。如果不能允许–6dB的损耗,75欧姆输入结点电阻可以增加至10K欧姆。许多视频电缆并未控制75欧姆的特性阻抗,所以增加较高的10K欧姆阻抗将使增益恢复为一,从而避免视频信号衰减。

 

将电容性耦合(C1B,C到C4B,C)添加到音频输入,可以把放大器与出现在音频源中不需要的DC相隔离。电阻R1B,C到R4B,C,设置所需的输入阻抗并形成一个高通滤波器。4.7uF电容器和10K电阻器形成20Hz、–3dB的低截止频率。采用大AC耦合电容的主要缺点是当通道与选择器输出相连接时,可能会听到 “重击声”。只要在电源和接收器输入之间存在DC电压差,就会出现这种问题。当AC耦合电容在开关转换过程中充电或放电时,一个低阻抗多路复用器开关会引起输出端出现瞬时尖峰现象。在这种情况下,高阻抗输入缓冲器对于AC耦合电容的恒定阻抗, 去除了任何的充电-放电的瞬时尖峰现象。

 

视频性能的优越性要取决于EL4323 500MHz –3dB的带宽和60MHz 0.1dB的增益平坦性。高视频性能也有益于音频性能,从输入DC到超过80kHz都可以产生非常平坦(< +/-0.02Db)的频率响应。音频频率响应也由输入和输出RC滤波器网络进行处理。音频精密系列2500,在20Hz至20KHz的频率范围上,从1Vrms到100mVrms范围,所测得的THD+N和幅度比小于0.015%,在4mVrms下增至0.1%。

 

采用图2所示的电路,A/V MUX可以适应一个单独的+5V电源电压。一个2.5V的输入DC补偿电压通过输入处的10K/10K电阻分压器来建立,从而将放大器输出电压摆动集中到2.5V +/- 1V。在音频通道输出上的10K/10K分压器使输出AC耦合电容器上的偏压保持在2.5V,因此DC不会随着MUX转换到(或脱离)高阻抗状态而改变。视频通道输入必须是AC耦合的,如果没有配备TV或监视器,那么可能需要一个DC恢复电路。频率响应和THD+N性能不会和 +/-5V电路有所不同,然而,放大器电源电压的降低将会引起放大器输出摆动上的相应降低,双电源版本时,从5.5Vp-p降至1.5Vp-p。对于复和视频通道而言有足够的余量,在音频通道上的THD将会增加到~2Vp-p的级别甚至更高。