利用模拟开关切换视频的技术

引言

RS-170在过去曾是黑白图像的标准，视频被分为多个帧，而标准的帧速率是每秒30 (美国)或25 (欧洲)帧。 广播电视又将每个帧分成两个隔行扫描场。就北美电视而言，每帧1/30秒且采用隔行扫描，则显示图像可达到每秒15750线的行扫描速率。按照惯例，黑电平为极性最负的图像信号，同步头头电平在黑电平之下。信号各部分的直流电平如图1所示。

图1. 黑白图像信号的直流电平

视频有效部分的白电平至黑电平之间为100个IRE单位，因此白电平至同步头为140个IRE单位。如果信号被衰减，则黑白电平的比值以及白电平与同步头的比值将保持不变；不论信号是否被衰减或放大，白色电平与同步头信号的比值总是140个IRE单位。

现今的复合视频基带信号(CVBS)是RS-170的衍生，其白电平至同步头已被设置为1.0V (白电平+0.714，空白0V，同步头-0.286)。 它可以被看作衰减了71%的RS-170

信号，因为所有的IRE值均保持不变。国家电视系统委员会(NTSC)制式修改了部分行幅和场幅，并非常巧妙的将已降低带宽的色度信息添加到实质上相同的基带信号中。由于黑白视频信号已经在过去用于广播，(为了和早期的设备兼容)，黑白信号仍然是任何彩色电视信号制式的一个组成部分。该信息亦称之为Y，或亮度信息。Y由全部的RBG信号合成1。

TSC以及后来的PAL和SECAM均采用了类似的方法。由于Y信号已被用于广播，所以我们需要R-Y和B-Y信号来产生RGB信号。只需借助如下的简单代数操作，即可将RGB从分量信号中提取出来：

Y = R + G + B, R = Y + (R - Y), G = Y + (G -Y), G = Y - R - B

这些操作可以通过一些简单电路的和差运算来实现。对于NTSC和PAL，R-Y (U)和B-Y (V)信息经过调制，从而可以轻松的从基带信号中恢复出来。例如，当观察DVD播放机输出的彩色NTSC基带信号时，该信号看起来非常像RS-170信号。但是，我们可以看到，在同步头后沿带有许多类似“循环振铃”的色同步信号，频率大约为3.58MHz/4.43MHz。 PAL信号看起来也非常相似，只是H和V同步和色同步信号频率有些许的不同。白电平至同步头的标称值是1.0V。

通常，视频电缆的额定阻抗是75。RG-59/RG-6是用于连接视频设备的标准电缆，通常配有RCA复合视频接头。在欧洲，复合电视广播信号均使用SCART接头，该接头整合了复合电视信号和音频信号。

切换CVBS信号

所有制式的CVBS信号带宽均低于6.5MHz。由于输入阻抗低且带宽有限，现今的大部分模拟CMOS开关均可轻松胜任此任务。该信号包含负电平部分，设计师可以使用电容耦合，然后将信号箝位在黑电平。如果不够谨慎，则同步头可能会和色同步信号一同丢失。通常1.0V信号的变化范围在±6dB左右，因此该信号可高达2.0VP-P，此时同步头电压约为-600mV。设计师可以选择一个±5.0V电源的放大器对开关进行偏置，以防止出现问题。如果该信号会被再次传送到另一个CVBS输入端，则设计师必须使用双极性电源供电的方式2。如果信号停留在同一块电路板上，并用于内部显示，则可以考虑更廉价的偏置方案。

应用1：带有缓冲输出的CVBS

假设可提供+5和-5V电源，则几乎总是需要视频运算放大器进行缓冲。CVBS信号被施加至放大器同相输入端上。运算放大器通常设置为+6dB的增益，以使信号按2:1进行放大。然后串入一个75的电阻，以使阻抗匹配。在大部分情况下，输出均是通过一个电容进行AC耦合的。当输出端采用合理的低阻抗终端电阻时，CMOS模拟开关的性能最佳。任何与开关并联的电容均由输入电阻旁路至地。由于CVBS信号必须使用75终端电阻，故可以按照稍高于75的阻抗对电路进行端接。如果使用一个300的电阻作为同相运算放大器的接地端，则使用一个95的电阻可以使输入阻抗理想的匹配至75。如果模拟开关的RON值为35，则大约会有1.0dB的轻微损耗。该损耗可通过稍微调节运算放大器的增益来补偿。如果开关的RON值较高或较低，则可对增益进行相应调节。由于视频运算放大器的输出几乎为零阻抗，其输出亦可同时驱动其它电路。不宜取消该电阻或使用非常高的阻值，此举会使视频失去终端匹配，从而产生辐射。使用95电阻则不会产生任何不良影响，电路可以实现良好端接。图2的开关是一个带视频缓冲器的2:1视频开关的完整电路。该设计采用了±V双极性电源设计。

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