|
楼主 |
发表于 2004-6-16 17:46:32
|
显示全部楼层
re: 上海大学学报1999年 第5卷 第5...
上海大学学报1999年 第5卷 第5期 vol.5 no.5 1999 用双绞线长距离(1 km)传输视频信号的驱动器和接收器的研制唐伯良摘要:在监控系统中常用双绞线来传图像信号,但是往往信号跌落很多.本文讨论了长距离在双绞线上传输视频信号用的驱动和接收,利用运算放大器EL1501和EL2280制作的长线驱动器和用EL2142和AD818视频运算放大器制作的接收器达到了很好的效果,图像清晰稳定,传送测试信号时效果也很好.关键词:双绞线;视频信号;长距离传输;CFA;DG;DP1 问题的提出 在监控系统中常常要把视频信号进行一定距离的传送,有时往往会利用电话线(双绞线)来传,但是在双绞线上传送视频信号,信号跌落很大,而且微分增益、微分相位失真很大,给图像带来严重失真,特别是彩色图像,所以研制一定长距离的双绞线传输视频信号的驱动和接收电路很有用处.2 电路工作原理2.1 驱动器原理和作用 驱动器作用:这节电路分为两部分,第一部分由T1和T2组成,主要把从75 Ω电缆来的单端信号转换成双端信号,供驱动电路放大;第二部分由T3和T4组成,把平衡视频信号进一步放大驱动(见图1(b)). (a) 驱动和接收器方框图 (b) 驱动器电路简化图 (c) 接收器电路图图1 驱动和接收器的原理和方框图Fig.1 The principle of driver and receiver 驱动器原理:T1的作用是反向放大,T2的作用是跟随放大,这样在其输出形成平衡输出;R3和R5(75 Ω)为匹配本节输出和下一节电路的输入用;本节增益为一.T3和T4实际上是个双跟随器;R3,R5是前后级匹配电阻,调R6可调节本级增益,R8,R10是与双绞线匹配电阻,一般取50 ~75 Ω.2.2 接收器原理和作用 接收器原理和作用:T5把经过长距离双绞线传输后的视频信号进行平衡放大和进行双端-单端的转换(平衡-不平衡转换);补偿网络根据双绞线长度不同而进行不同的补偿,T6把已放大了的视频信号进行整型和缓冲放大输出. R11,R15为输入匹配电阻,R13调节T5的增益;R16起到前后级匹配作用,R17调节T6的增益,T5,T6的增益都均为1左右(见1(c)).3 元器件的采用3.1 双绞线驱动器的运算放大器的选用 本线路采用了Elantec公司的EL1501C[1]差分线驱动运算放大器作为驱动电路和接收电路,其-3 dB带宽为63 MHz,正负电源供电,其微分增益误差(DG)为0.17%,微分相位误差(DP)为0.06°.而驱动器和接收器的双端和单端的转换采用了Elantec公司的EL2280电流反馈运算放大器(CFA),其同相输入阻抗高(2 MΩ),0.1 dB Av=2时的带宽为50 MHz,-3dB Av=1时的带宽为250 MHz,DG为0.01%,DP为0.01°(Av=1时).3.2 运用电流反馈放大器的好处 (1) CFA的工作原理[2] CFA的工作原理如图2所示,同相输入端具有很高的输入阻抗,其输入信号通过互补射极跟随器Q1和Q2,直接缓冲输出到反相输入端.由于发射极电阻很小,所以反相输入端电阻很小,仅为10~100 Ω.Q1和Q2的集电极驱动电流镜Q3和Q4,该电流镜把反相输入的电流传输给高阻节点T(S),该高阻节点特性用RT和CP来表示.假设给CFA同相输入端加一个阶跃信号,Q1立即把相应的电流输出给外部反馈电阻,产生一个误差电流I,Q3同时把I加到高阻节点上.高阻节点电压等于I乘以等效阻抗Rt//Zc.可见CFA的开环增益T(S)是一个阻抗,而不是VFA(电压反馈放大器)中无量纲的开环增益A(S),所以CFA也可称为互阻放大器. 图2 CFA的工作原理图Fig.2 The priciple diagram of CFA 因为误差电流I不受输入极偏置电流限制,所以理想CFA的SR不受限制,可以非常高.电流镜从电源上取得电流,供给高阻节点.负反馈环路迫使输出达到某个电压值,该电压值使反相输入的误差电流为0.CFA的等效模型和相应的波特图如图3、图4所示.输入缓冲单元的输出阻抗为R0,输入误差电流为1,运用负反馈原理列出节点方程,可得: 图3 CFA的等效模型 图4 CFA的波特图 Fig.3 The equivalent model of CFA Fig.4 The Bote pattern of CFA在闭环-3 dB带宽fcl处满足 .当 时,由上式可得: 上式表明CFA由内部极点电容Cp和外部反馈电阻R2决定,而与增益设置电阻R1无关.由于fcl与R2成反比,所以制造商常把CFA的R2优化成某个特定值.R2大于此值,带宽会降低,R2小于此值,CFA会由于高频寄生极点而产生振荡,工作不稳定. (2) CFA的基本特性 (a) 由于CFA的转换速率不受限制,所以在同样的制造工艺、同样的静态电流条件下,CFA能比VFA获得更高的全功率带宽(FPBW),CFA的全功率带宽和小信号带宽近似相等. (b) 由于CFA的反相输入电阻非常小,所以它对反相输入端杂散电容的敏感程度比VFA小很多.把CFA接成反相工作方式(如I/V转换器)会很有利. (c) CFA的闭环带宽由内部极点电容和外部反馈电阻决定,与增益无关.而VFA具有恒定的增益带宽积,增益增加,带宽下降.CFA带宽与增益无关的特性使它特别适用于可编程增益应用场合.3.3 差分线接收器和视频运算放大器 接收器采用差分线接收器EL2142作信号的平衡放大,用视频运算放大器AD818作接受器的输出放大.EL2142是专门为接受双绞线的差分信号而设计的有很高带宽的放大器,其-3 dB带宽为150 MHz,输入差分信号最小可低到±2.3 V;视频运算放大器AD818是一个低功耗 |
|