AD8146/AD8147/AD8148：高速視頻驅(qū)動(dòng)的理想之選

在高速視頻傳輸領(lǐng)域，選擇合適的驅(qū)動(dòng)芯片至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下Analog Devices推出的AD8146/AD8147/AD8148這三款高速差分驅(qū)動(dòng)器，看看它們?cè)谛阅?、?yīng)用等方面有哪些出色的表現(xiàn)。

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產(chǎn)品特性

高速性能卓越

這三款驅(qū)動(dòng)器均具備高速特性。AD8146和AD8148擁有700 MHz（?3 dB，2 V p-p帶寬），AD8147為600 MHz（?3 dB，2 V p-p帶寬），且在2 V p-p時(shí)0.1 dB帶寬可達(dá)200 MHz，壓擺率高達(dá)3000 V/μs。如此高的性能，能夠很好地滿(mǎn)足高速視頻信號(hào)傳輸?shù)囊蟆８魑?a target="_blank">工程師在設(shè)計(jì)高速視頻系統(tǒng)時(shí)，這樣的帶寬和壓擺率可以讓信號(hào)在傳輸過(guò)程中保持較少的失真，你是否也很期待在實(shí)際項(xiàng)目中體驗(yàn)一下呢？

固定增益與靈活輸入輸出

AD8146和AD8147固定增益為2，AD8148固定增益為4。它們支持差分或單端輸入轉(zhuǎn)差分輸出，還能作為差分轉(zhuǎn)差分接收器使用。這種靈活性使得它們?cè)诓煌?a target="_blank">電路設(shè)計(jì)中都能有出色的表現(xiàn)，無(wú)論是單端信號(hào)還是差分信號(hào)，都能輕松處理。

驅(qū)動(dòng)能力與輸出特性

可以驅(qū)動(dòng)一或兩條100 Ω UTP電纜，AD8146還具備可調(diào)輸出共模電壓功能。它們擁有內(nèi)部共模反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出平衡誤差在50 MHz時(shí)可達(dá)?50 dB，能有效抑制偶次諧波并降低輻射電磁干擾（EMI）。AD8147和AD8148還具備片上同步共模編碼功能，以及輸出下拉特性用于線路隔離，在實(shí)際應(yīng)用中可以更好地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸和處理。大家在設(shè)計(jì)中是否遇到過(guò)因?yàn)檩敵銎胶鈫?wèn)題導(dǎo)致信號(hào)干擾的情況呢，這些特性或許能為你解決困擾。

低功耗與寬電壓范圍

低功耗是這三款芯片的另一大亮點(diǎn)，以AD8146為例，在5 V電壓下3個(gè)驅(qū)動(dòng)器的功耗僅57 mA。同時(shí)，它們的電源電壓范圍寬廣，從+5 V到±5 V，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行電源設(shè)計(jì)。

小封裝優(yōu)勢(shì)

采用4 mm × 4 mm的LFCSP小封裝，對(duì)于空間有限的電路板設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常友好，能夠有效節(jié)省電路板空間。

應(yīng)用領(lǐng)域

高清視頻傳輸

QXGA或1080p視頻傳輸中，AD8146/AD8147/AD8148憑借其卓越的高速性能和輸出平衡特性，可以確保視頻信號(hào)的高質(zhì)量傳輸，減少信號(hào)失真和干擾。在如今高清視頻普及的時(shí)代，這樣的芯片對(duì)于提高視頻顯示質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。

KVM網(wǎng)絡(luò)

在KVM網(wǎng)絡(luò)中，需要可靠的視頻信號(hào)傳輸和切換。這三款驅(qū)動(dòng)器能夠很好地支持KVM網(wǎng)絡(luò)中的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如菊花鏈、星形和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，為KVM系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

非屏蔽雙絞線（UTP）視頻傳輸

通過(guò)UTP電纜傳輸視頻信號(hào)時(shí)，這些驅(qū)動(dòng)器能夠有效驅(qū)動(dòng)電纜，補(bǔ)償信號(hào)傳輸過(guò)程中的損耗，并且利用同步共模編碼技術(shù)，將同步信號(hào)與視頻信號(hào)一起傳輸，減少了物理通道的需求。

差分信號(hào)復(fù)用

其輸出下拉特性和可靈活配置的輸入輸出方式，使得它們?cè)诓罘中盘?hào)復(fù)用方面表現(xiàn)出色，可以方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一線路上的傳輸。

工作原理與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工作原理

與傳統(tǒng)運(yùn)算放大器不同，每個(gè)差分驅(qū)動(dòng)器有兩個(gè)電壓反向變化的輸出。它依靠高開(kāi)環(huán)增益和負(fù)反饋來(lái)使輸出達(dá)到期望電壓。通過(guò)兩個(gè)反饋回路分別控制差分和共模輸出電壓，內(nèi)部差分反饋控制差分輸出電壓，內(nèi)部共模反饋控制共模輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)輸出在寬頻率范圍內(nèi)的高度平衡。這種設(shè)計(jì)理念在實(shí)際應(yīng)用中是如何發(fā)揮作用的呢，大家可以結(jié)合實(shí)際電路來(lái)深入理解。

輸入輸出參數(shù)計(jì)算

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要了解一些關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算方法。例如，閉環(huán)增益方面，AD8146和AD8147的(R{F})為1.0 kΩ，(R{G})為500 Ω，差分模式增益(frac{V{OUT, d m}}{V{IN, d m}} =frac{R{F}}{R{G}})；AD8148的(R{F})為2.0 kΩ，(R{G})為500 Ω。輸入阻抗的計(jì)算則要根據(jù)輸入信號(hào)是單端還是差分來(lái)確定，對(duì)于平衡差分輸入信號(hào)，差分輸入阻抗(R{IN, dm}=2 × R{G})；對(duì)于單端輸入信號(hào)，則有相應(yīng)的計(jì)算公式。這些參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)于電路的性能至關(guān)重要，大家在設(shè)計(jì)時(shí)一定要仔細(xì)計(jì)算。

共模控制與同步

AD8146允許用戶(hù)通過(guò)三個(gè)(VOCM)輸入引腳獨(dú)立控制三個(gè)共模輸出電平，且(VOCM)引腳具有330 MHz的小信號(hào)帶寬和內(nèi)部固定增益1。AD8147和AD8148采用同步共模技術(shù)，將水平和垂直同步脈沖嵌入三個(gè)共模輸出中，通過(guò)SYNC LEVEL輸入引腳控制同步脈沖的幅度，在實(shí)際應(yīng)用中可以有效減少物理通道需求。在使用同步共模技術(shù)時(shí)，要注意同步脈沖幅度的限制，特別是在低正電源應(yīng)用中，可能需要外部限幅電路。

典型應(yīng)用電路分析

RGB視頻信號(hào)傳輸

在KVM網(wǎng)絡(luò)中傳輸RGB視頻信號(hào)時(shí)，AD8146可以將單端視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)進(jìn)行傳輸，其內(nèi)部固定增益可以自動(dòng)補(bǔ)償源和負(fù)載端接的損耗。通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)，如使用合適的電阻進(jìn)行端接，可以確保信號(hào)在UTP電纜中穩(wěn)定傳輸。大家在設(shè)計(jì)這類(lèi)電路時(shí)，要注意電阻的選擇和布局，以達(dá)到最佳的信號(hào)傳輸效果。

視頻同步共模編碼

在計(jì)算機(jī)視頻應(yīng)用中，為了減少物理通道數(shù)量，AD8147和AD8148可以將垂直和水平同步信號(hào)編碼到輸出共模信號(hào)中。通過(guò)設(shè)置SYNC LEVEL輸入引腳的電壓，可以控制編碼同步信號(hào)的幅度。這種編碼方案可以使RGB顏色信號(hào)和同步信號(hào)在同一電纜中傳輸，并且通過(guò)差分和共模信號(hào)的正交性，在接收器端可以將它們分離。大家可以思考一下，這種編碼方案在實(shí)際應(yīng)用中還可以有哪些拓展和優(yōu)化呢。

驅(qū)動(dòng)雙UTP電纜

每個(gè)驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)兩條雙端接的電纜，形成100 Ω的差分負(fù)載。雖然驅(qū)動(dòng)100 Ω負(fù)載時(shí)帶寬會(huì)有小幅度影響，但通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整，仍然可以滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用需求。在設(shè)計(jì)這類(lèi)電路時(shí)，可以參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的典型電路和性能曲線，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

作為接收器使用

AD8146不僅可以作為差分驅(qū)動(dòng)器，還可以作為差分轉(zhuǎn)差分接收器使用。在作為接收器時(shí)，通過(guò)合理的端接電阻和(VOCM)引腳的使用，可以將接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)保護(hù)后續(xù)的更復(fù)雜設(shè)備，如差分交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)。在使用AD8146作為接收器時(shí)，要注意端接電阻的選擇和布局，以確保信號(hào)的準(zhǔn)確接收和處理。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

布局與電源去耦

在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，要遵循標(biāo)準(zhǔn)的高速PCB布局原則，使用實(shí)心接地平面，并在電源引腳附近放置良好的寬帶電源去耦網(wǎng)絡(luò)。推薦使用小尺寸表面貼裝陶瓷電容進(jìn)行去耦，鉭電容用于大容量電源去耦。差分輸出的源端接電阻要盡量靠近輸出引腳，以減少PCB走線引起的負(fù)載電容。大家在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，是否有因?yàn)椴季植缓侠韺?dǎo)致信號(hào)干擾的經(jīng)歷呢，遵循這些原則可以有效避免此類(lèi)問(wèn)題。

容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)

純?nèi)菪载?fù)載會(huì)與放大器的輸出阻抗產(chǎn)生不良的相移，導(dǎo)致脈沖響應(yīng)出現(xiàn)高頻振鈴。為了減少這種影響，應(yīng)在放大器的每個(gè)輸出端串聯(lián)一個(gè)小電阻來(lái)緩沖負(fù)載電容。大多數(shù)應(yīng)用中使用的49.9 Ω源端接電阻可以有效緩沖雜散負(fù)載電容，但要注意不要故意在輸出端添加電容來(lái)引入頻域峰值，以免影響放大器的穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如何選擇合適的串聯(lián)電阻來(lái)緩沖容性負(fù)載，是需要我們仔細(xì)考慮的問(wèn)題。

熱阻與散熱

芯片的最大安全功耗受結(jié)溫上升的限制，為了達(dá)到規(guī)定的熱阻，24引腳LFCSP封裝的暴露焊盤(pán)必須與PCB的接地平面有良好的熱連接，通過(guò)多個(gè)熱過(guò)孔連接到內(nèi)層接地平面。大家在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，要充分考慮芯片的熱阻特性，確保芯片在正常工作溫度范圍內(nèi)。

總之，AD8146/AD8147/AD8148這三款高速差分驅(qū)動(dòng)器在高速視頻傳輸領(lǐng)域具有出色的性能和廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們?cè)?a href="http://m.brongaenegriffin.com/soft/data/61-62/" target="_blank">設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，要充分了解它們的特性、工作原理和應(yīng)用要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高性能的視頻傳輸系統(tǒng)。希望大家在實(shí)際項(xiàng)目中能夠充分發(fā)揮這三款芯片的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的電路。