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假如看不见,为什么还要丈量?

多数人认为肉眼无法观察到视讯中的差动增益(DG)与差动相位(DP)参数,──由于振幅太小,加上萤幕亮度变化往住遮蔽掉误差的影响,所…

  多数人以为肉眼无法观察到视讯中的差动增益(DG)与差动相位(DP)参数,──因为振幅太小,加上萤幕亮度改动往住遮盖掉差错的影响,所以一般无法观察到DG和DP,既然如此,为何还要丈量这些看不见的参数呢?

  DG和DP测验用于在检测十分细小的差错,避免这些差错影响到视觉效果。这可保证视讯信号从信号源到终究目标通过数百次放大器后仍能坚持较高的印象质量。关于放大器、类比/数位转换器(ADC)和数位/类比转换器(DAC),能够使用一些简略的办法评价其DG和DP功能,并在几个测验点或挨近电源轨的方位评价功能。再次着重,此处检测的是十分小的差错,以保证每一级信号完整性。为了愈加瞭解DG、DP差错的影响,咱们首要检视DG、DP差错关于放大器、ADC与DAC的影响。

  简略来说,咱们能够把DG或DP视讯差错的影响视为从较亮的环境移动到较暗环境时的肤色改动。关于採用副载波的电视体系,例如NTSC(北美和日本),DG的改动会直接影响饱和度或色泽的亮丽程度,好像电视机的色度操控。DP差错则会改动颜色(使得印象偏绿或偏紫),好像电视机的颜色操控。

  再者,在类似于PAL(欧洲和我国)标准的副载波电视体系中,DG将直接影响到DP在二阶饱和度的成果。终究,关于高解析(HD)和元件体系而言,DG和通道增益的差别将导致色度改动。尽管美国的NTSC体系并非透过空中无线广播的办法,但工业与安全视讯监控体系仍然受传统技能主导。

  为什么需求DG和DP标准?

  咱们能够从电视节目的製作进程来看,多工拍摄信号通过切换后,透过特别设备传送、录影、播映和修改,终究製成节目。频道节目或许透过微波、光纤或卫星体系远距离传输,终究转换成空中广播电视信号。有线体系、DVD或卫星体系能够将电视节目传送至每个家庭,让咱们能够在家中欣赏。在整个处理进程中,视讯信号或许要通过数百个放大器,每个放大器都会在视讯信号中发生少数的DG和DP,为了坚持视讯信号的完整性,工程师有必要规划高度活络的检测信号。

  一切的放大器都具有必定的非线性振幅呼应特性,使用负反应能够协助下降非线性。DG和DP是真实着重线性度并考虑到频率呼应特性的丈量。NTSC和PAL电视体系在副载波中传递五颜六色资讯(分别为3.58MHz和4.43MHz)。差动增益被界说为低频视讯电平或亮度发生改动时,对应高频副载波的起伏改动。在NTSC视讯波形中(图1所示),3.58MHz副载波叠加在频率较低的亮度信号上,具有5级亮度。为了明晰起见,副载波用一个起伏较大的正弦波表明。实际上,在一行中包括了两百多个副载波週期。

  

  图1:视讯的DG和DP。(白、黑、每个梯级的副载波、参阅五颜六色脉衝、平行同步、一条平行线)

  差动相位界说为在NTSC和PAL信号中,低频视讯信号电平或亮度改动时所引起的高频副载波相位改动。颜色或颜色色显现受制于视讯信号同步脉衝以及呈现在有用视讯印象段副载波之间的相位关係。为了正确显现颜色资讯,有必要保证准确操控相位。

  放大器、ADC和DAC具有一个最佳作业点,在此点时的放大器具有最佳线性度,并满意最高标准目标或标準。最佳作业点一般坐落电源轨的中心方位(图2),当然,%&&&&&%规划人员也能够把它放在所需的其它方位。放大器在最佳作业点时具有最佳反应操控与最佳线性度。这意味着信号向电源轨方向违背时,线性度变差。

  

  图2: 放大器的DG和DP挨近电源轨。(正电源轨、负电源轨、未失真实弦波、最佳作业点、在电源轨中心、挨近电源轨时极点信号开端紧缩、在电源轨发生硬性剪波)

  在低频信号上叠加一个高频正弦波,能够检测放大器的整个作业範围。例如,MAX4389放大器在副载波电视体系中能够供给低至0.015% (典型值)的DG和0.015°(典型值)的DP。可是,该DG目标还适用于更宽频带的电视信号以及非视讯使用,假如咱们需求一个10MHz的信号,能够在MAX4389效果一个7MHz的正弦波并改动直流偏置,对放大器进行测验评价。假如需求作业于30MHz的频宽,则需效果一个22MHz的正弦波。

  典型情况下,挑选一个频率在2/3到3/4体系频宽的高频正弦信号,正弦波信号偏置在直流电源电压的中点(图2),则可取得最佳呼应。当直流电压改动时,正弦信号将向电源的一侧偏移,正弦波起伏将发生改动。一般,在挨近电源轨时,高频呼应将会下降,电晶体的作业电流削减。极点条件下,放大器会超出电流範围、中止作业或钳位。ADC和DAC也会遇到类似问题。

  跟着晶片杂乱度的进步,它们不再是一个简略的放大器,电路中或许呈现较大的DG和DP差错。这种高度杂乱的电路中或许包括多工开关、六个极点的Sallen-Key滤波器(具有叁路或更多的放大器)、视讯缓衝放大器等。MAX7428即为一款这样的电路,典型DG差错坚持在0.2%,DP差错仅为0.2°。

  放大器测验从DG测验开端,而视讯信号则有必要再添加DP以进步测验活络度,在多级串联的情况下仍然坚持信号完整性。ADC、DAC等其它产品中相同採用DG测验。关于需求较宽频的使用,可透过改动DG测验信号来满意频宽的要求。DG丈量是一种通用的测验办法,用于评价不同元件在整个电源电压範围内的线性度。丈量不行见的DG十分有用,它的效果好像一个显微镜,可对信号完整性进行更亲近的检测,以保证在通过一长串类比电路后仍坚持较好的信号质量。

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