滿足視頻應(yīng)用需求的寬帶數(shù)字電位計(jì)電路

    在電視應(yīng)用中，視頻信號(hào)電平的控制電路的3dB截止頻率應(yīng)大于5MHz，而對(duì)監(jiān)視器應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這個(gè)截至頻率應(yīng)大于100MHz。基于CMOS的數(shù)字電位計(jì)通常不能用于視頻設(shè)備，因?yàn)槠漕l率響應(yīng)一般小于1MHz。在視頻應(yīng)用中，選擇帶模擬或數(shù)字增益控制的可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)是一個(gè)很好的選擇。

不過(guò)，隨著VGA頻率范圍得以改善，其他參數(shù)性能會(huì)變差，比如，如果要設(shè)計(jì)直流補(bǔ)償?shù)颓以鲆嫣匦試?yán)格的高頻設(shè)備，將會(huì)比較困難。在視頻應(yīng)用中，增益大、直流偏移大意味著重新產(chǎn)生黑白電平平衡的難度也越大。

利用數(shù)字電位計(jì)可以設(shè)計(jì)出合適的視頻電平控制電路。如果希望電位計(jì)的階數(shù)更多，一個(gè)簡(jiǎn)單方法是采用兩個(gè)多路復(fù)用器，并用放大器對(duì)多路復(fù)用器輸出信號(hào)進(jìn)行求和。采用求和放大器能使輸入信號(hào)進(jìn)行任意加權(quán)求和。例如，對(duì)兩個(gè)8輸入多路復(fù)用器，如果求和加權(quán)比為1:8，就可能實(shí)現(xiàn)64階(6位)電位計(jì)。不過(guò)，對(duì)某些應(yīng)用而言，64階電位計(jì)仍不夠精細(xì)。

利用諸如AD8111這樣的視頻開(kāi)關(guān)矩陣，可以構(gòu)建滿足視頻應(yīng)用需求的階數(shù)足夠、帶寬足夠的電位計(jì)。

為增加更多階，可使用諸如ADI公司的AD8111或AD8175這樣的視頻開(kāi)關(guān)矩陣。這兩種器件在從直流到250MHz范圍的頻率響應(yīng)為1dB，直流偏移為5mV。這些器件可用作并行輸入的8個(gè)(或9個(gè))16:1多路復(fù)用器。每個(gè)輸入都經(jīng)過(guò)緩沖，且可以切換至任一輸出端。

一個(gè)接至輸入端的電阻衰減器產(chǎn)生不同視頻信號(hào)電平，這些電平可施加在矩陣的任意輸出。一個(gè)用作求和器件的運(yùn)算放大器將這些輸出以相應(yīng)權(quán)重進(jìn)行混合，從而在輸出端得到期望的視頻信號(hào)增益或衰減。

輸入端不同的衰減值與矩陣的不同加權(quán)輸出值可以在求和放大器S=IW的輸出端產(chǎn)生許多信號(hào)電平的組合。其中其中S是級(jí)數(shù)，W是所用的輸出數(shù)。

例如，通過(guò)使用AD8111(16輸入、8輸出)可以得到168階(232階)電位計(jì)。這個(gè)精度超過(guò)了目前的需求。但是，視頻信號(hào)常常分成紅、綠和藍(lán)(RGB)分量，需要分開(kāi)衰減，這就需要3個(gè)獨(dú)立的電位器。因此，對(duì)每種分量使用同一矩陣，每種分量的5級(jí)電平都能以2個(gè)權(quán)重值相混合，結(jié)果得到三個(gè)25階電位計(jì)(圖2)。由于AD8175有附加輸出，所以可能提供3個(gè)權(quán)重值，這樣每種顏色分量可以有125階電位計(jì)。

所有這些計(jì)算都是建立在假設(shè)梯型電阻衰減器由等值電阻組成，且混合比等于所用輸入數(shù)的基礎(chǔ)之上的，因此R1/R3=R9/R13=R21/R24=1。