如何利用差分信令获得更好的模拟视频信号

1、如何利用差分信令获得更好的模拟视频信号与单端信令相比，差分信令有许多优势：电磁干扰(emi)低、失真少、电源低并且成本也低。这些优势促进差分信令在许多应用中得到采纳，包括数字(低压差分信令，即lvds)应用和模拟应用(音频)。对模拟视频而言差分信令也有类似优势，但因为一些缘由，大多数视频应用还在继续采纳单端75同轴电缆衔接。采纳差分信令和低成本的cat5网络电缆，可将模拟视频传输到很远的距离，从而降低视频互连和传输的成本。cat5电缆在平安系统、闭路电视(cctv)和汽车系统等一般应用中具有较高的成本效益。假如系统配置中有大量的摄像头等视频源，特殊是用于平安系统或cctv系统的摄像头，那么通过

2、互联网协议的视频可能是比较抱负的挑选计划。但当系统具有少量视频源且总系统成本十分重要时，模拟视频互连可以提供最佳性价比，这是由于这种系统不要求压缩或任何软件控制。实现差分模拟视频的障碍在于缺乏可以通过差分电缆转换、传输和接收视频，并同时还提供一个与现有75单端视频举行接口的低成本放射器-接收器ic。实现这种功能需要大量电路，(起码)包括一个平衡-不平衡电路，这个电路具有补偿电缆损耗的振幅均衡功能，以及稳定视频黑电平的箝位或偏置功能。这个ic还将要求io庇护、单电源供电、故障诊断功能以及低成本。下面通过数百米cat5电缆发送视频研究时必需考虑的问题。通过cat5电缆传输模拟视频的实际问题建立一个

3、针对模拟视频的cat5传输系统涉及许多重要问题。与同轴电缆等传统办法相比，cat5双绞线具有诸多优势。第一个优势是成本优势，cat5电缆比同轴电缆廉价得多，这得益于前者在电脑网络中的广泛应用。在许多状况下，cat5电缆可能已经安装，但却没再被用法，这可能是由于已经升级到可以支持速度更高的数字数据的cat6电缆。在这种状况下，旧的cat5电缆可以用来传输重量模拟视频(三个通道+同步)或者带有一些额外控制信号的合成视频广播信号(cvbs)。对放射器来说，cat5电缆有四根双绞线(8芯线)，因此假如我们需要多个通道同时传输信号，就必需处理好通道之间的串扰问题。差分驱动器和接收器组合的cmrr在视频带

4、宽为05mhz时起码必需为30db。现在的大多数差分驱动器接收器都满足这一规格，并且有一部分是特地为驱动cat5电缆而设计的。cat5电缆的另一个问题是高频损耗远远高于同轴电缆，这意味着设计工程师必需在电缆长度超过3米左右时考虑增强某种电缆均衡。这种需求一定程度上确实取决于系统必需维持的视频信号质量标准。同一cat5电缆中双绞线的频率损耗是不同的，因此不同通道会产生不同延迟。对于较长的cat5电缆，设计工程师必需在接收端附加一个挑选计划来修正延迟误差。用法四根自立的同轴电缆则不存在这类问题，这是由于等长的同轴电缆具有相同延迟。基本互连采纳cat5电缆有几种基本的互连挑选计划(67页图1)，为应

5、用挑选最佳配置取决于详细条件以及为差分驱动器接收器挑选的ic。创造商通常会提供有关详细ic的最佳和效率最高配置的信息和实例，这里研究的配置问题应提供附加指导，以协助确定采纳哪个挑选计划可达到最佳效果。若我们有一个低压单电源(首选的)供电系统，普通需要在输入端增强视频箝位电路，以便在视频信号发生变幻时维持正确的直流电平。在具有足够电压摆幅空间的双电源供电环境(±5v或同等电压)中不需要箝位电路。此外，直流耦合系统或沟通耦合系统的挑选取决于详细的应用。例如，假如我们不希翼源和目标之间有较大的地电位差，并且差分驱动器接收器是同一家创造商生产的，那么直流耦合系统就是较好的挑选计划。它可以提供

6、较低的低频失真、不需要较大的去耦、不会产生垂直倾斜，并且在接收端不需要直流复原电路或箝位电路。另外，我们可能希翼系统中源和目标间有较高的地电位差(5v、10v或更高)，也可能不得不采纳不同创造商生产的驱动器和接收器芯片，或者可能只设计驱动器端而不了解接收端的状况。在以上状况中，沟通耦合衔接都是较好的挑选计划，这种衔接可提供更高的灵便性。多通道视频的传输问题cat5电缆有多条双绞线，十分便利用在需要多个视频通道的应用。如当必需传输四个视频重量(rgb信号和复合同步信号)或者ypbpr重量信号时，设计工程师必需确保维持直流箝位电平。直流箝位电平十分关键，由于y、g、b或r重量的直流箝位电平不同于p

7、b和pr重量。固然，假如需要，可以从yg通道中抽取同步信息。r和b通道也可能包含同步信号，但这不是强制的，设计工程师不能假设通过r通道或b通道可以获得同步信息。通道pb和pr不包含同步信息。请注重，假如我们需要通过同一cat5电缆传输同步信息，首先必需对合成同步信号举行滤波。无论驱动器接收器ic的组合是如何好，高频和高能量同步边沿都会因为串扰而在视频信号中以噪声形式显示出来。这导致了将同步带宽限制在最大1mhz左右的剧烈要求，最大同步带宽值取决于所选的驱动器接收器组合。最后一个任务是处理各个通道之间的延迟差。cat5电缆内的四根双绞线因为电缆长度、电缆位置和温度的不同而具有不同的信号延迟。因为

8、人眼对通道之间的相位误差十分敏感(色差)，电缆驱动器接收器电路须补偿延迟差，目标处全部通道的误差都应小于3ns。为举行补偿，许多设计都采纳模拟或电荷耦合器件(ccd)可调整延迟线路(调整范围为050ns)。延迟修正可手动或自动举行，固然自动延迟修正更便利但成本也更高。当数据(摄像头的控制指令)和视频必需通过同一电缆举行传输时(图2详见本刊网站)，cat5电缆还可以用于监视或平安系统中。在这个整合的系统中，摄像头将模拟视频发送给主机系统，同时主机将指令数据发送给摄像头(摇移、倾斜、变焦等)。在本例中，假设cat5电缆并不太长(1020英尺)，并且系统不需要电缆eq补偿。图2a中的电路采纳一根双绞

9、线用于视频和数据通道，而图2b中电路的视频通道和数据通道分离位于不同的双绞线，但采纳了相同的cat5电缆。在这两种状况中十分重要的一点是：驱动器接收器组合的cmrr保持在30db以上，以通过设置时序来控制通道只在视频垂直折回期间被激活。这有助于最大限度地削减可能浮现视频通道中的可视噪声。假如我们需要与远处(301，000英尺以上)的摄像头举行通信，必需采纳不同的办法，这是由于cat5电缆需要电缆eq补偿。但我们无法将eq补偿应用到数据通道中，由于eq补偿采纳高频提升功能，而这是不行接收的。此问题的一个可行解决计划是对数据通道中的控制信号采纳相位调制。上述示例采纳的都是单向通道，但并不仅限于此。

10、在增强了某些硬件之后，数据通道可以双向工作。电缆均衡用法cat5电缆时，电缆长度是不得不考虑的一个因素。对于长距离互连，我们必需挑选可实现电缆eq增益修正的差分驱动器接收器ic。某些状况下我们需要可调整电缆eq，因此设计工程师将有多个挑选计划可以考虑。但是并非全部差分驱动器接收器都有可调整电缆eq。典型的cat5频率特性为高频损耗与电缆长度，系统可以实现高频信号损耗的补偿。这里以采纳美信公司的max954647差分cat5驱动器接收器构建的系统为例。对于不同供给商的驱动器接收器组合，详细的eq网络会有所变幻，但基本原则相同。驱动器芯片包含视频箝位和误差检测电路，以及检测短路或输出端无衔接的能力

11、。这消退了增强额外支持元器件的需要、简化了总系统设计。源和目标之间的互连是直流耦合的，采纳max954647时，可以在接收端增强eq和增益补偿。补偿可以采纳复杂的rc网络替换定义接收器增益的外部zt来增强。补偿网络包含仅由r设定的直流增益条件和由r1×c1、r2×c2以及r3×c3设定的三个沟通条件。这些条什并联组合时会形成复杂的阻抗zt，增益等式如下：voutvin=k×(rlzt)其中，k为增益(内部设定为1)、r1为外部输出电阻(如68页图3所示)。这种组合可以有效地补偿1，000英尺(300m)以内的高频损耗。对于某些应用，补偿距离可高达1，500英尺(450m)。高出这个长度时zt无效，并会增强增益且提上升频、降低信噪比(降至45db以下)和k系数(3)。对于长距离应用，我们需要举行某种形式的调制。在下面示例中，eq网络是一个笼罩一定频率范围的模块。eq网络基于三个r×c元器件，但用户可以通过增强r×c元器件数来达到更精确的频率补偿。emi考虑分离通过单端rg-59同轴电缆、差分cat5非屏蔽双绞线(utp)