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利用整合滤波器实现高质量模拟视讯重建

时间:2015-08-20  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

  为了反映镜像边带没有衰减的效果,图3b和3c示意了奈奎斯特频率和频率频率处的频谱重迭。这些迭加的镜像边带讯号(图3d)与视讯讯号相较具有随机的相位差。图4表示我们需要避免的影像误差。‘边缘摆动’是高频边缘干扰,它重迭在视讯讯号上,具有随机变化的相位。摩尔效应是频率、视讯讯号频率之间相互作用的结果。

模拟讯号和数字讯号之间的转换波形

  图4. 较差的视讯滤波器引起的影像干扰。

  重建滤波器

  从图5可以看出重建滤波器的作用,利用参考书中提供的定理可以很容易理解频谱大电流电感工厂混迭。通常,在频域,频率和放大倍数都采用对数刻度,重建滤波器的频响特性表现为平滑曲线。然而,为了说明边带重迭的位置,我们用线性坐标表示频率和放大倍数。为了表示低通滤波器在同样刻度坐标下的衰减特性,从滤波器频响曲线可以看出:对于有用的视讯讯号衰减很少,对于镜像频率衰减较大。图5b和5c显示了混迭效应,但是应该注意到,与图3d相较,图5d中的镜像频率被显著衰减。

适当的重建滤波器透过对视讯讯号平滑滤波减少了频谱混迭

  图5. 适当的重建滤波器透过对视讯讯号平滑滤波减少了频谱混迭。

  消费性产品对于成本非常敏感,庆幸的是它们使用的模拟和数字转换器非常少。在典型的家庭视讯信道中,如视讯转换盒功率电感+电视构成的信道中只使用一个DAC和一个ADC(图6)。该系统的衰减为20dB(小于讯号的10%),这是可以接受的。视讯转换盒和LCD电视通常都有至少12dB的低频镜像边带衰减。两个具有12dB衰减的滤波器加起来可以产生24dB的镜像抑制。故与20dB衰减的要求相较提供了足够的设计余量。

用于家庭电视系统的视讯重建滤波器和抗混迭滤波器

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  图6. 用于家庭电视系统的视讯重建滤波器和抗混迭滤波器。

  图6左侧是视讯转换盒或DVD的架构图,芯片上系统(SOC)包含了DAC,输出经过低通滤波器(例如MAX7443)进行视讯重建。滤波器芯片还包含75Ω同轴电缆驱动器,驱动讯号在电缆上的传输。图6右侧用于讯号接收,讯号在经过抗混迭滤波器后送入电视SOC的ADC。

  通常消费者要面对多个系统设备,其中包括新设备。假如影像质量劣化,常常归咎于‘新添加的设备’。然而,这种结论往往并不正确。例如,假如消费者更换了一台新的DVD设备。如果现有的LCD电视的输入滤波器较差(2dB的衰减),旧的DVD播放器刚好具备非常好的输出滤波器(18dB衰减),而新的DVD的滤波特性较差或没有滤波器(6dB甚至更低衰减)。由此可见,旧的DVD和LCD电视能够提供20dB的衰减,而新的组合只有8dB衰减。虽然LCD电视对视讯误差负有更大的责任,但消费者还是决定退还新购置的DVD播放器。

  请注意奈奎斯特定理非常关键,因为在LCD电视重新对DVD模拟讯号数字化之前,必须把高于奈奎斯特频率的视讯成分和噪声消除掉。假如高于奈奎斯特频率的信息仍然存在,它将混合到低频讯号中,混迭到视讯讯号中,因而降低视讯讯号的影像质量。

  解决方案

  然而,视讯转换盒、DVD播放器和电视厂商如何避免他们的产品出现‘售后缺陷’?

  首先,需要提供设计要求的滤波特性。有些制造商可能使用分离的电感、电容组成滤波器。然而,这些滤波器参数受限于生产中的误差,板上可能安装错误的组件。量产时,可能会把原来要求270pF的电容错误地选择成标有‘270’的卷带盘,这些电容的实际容值为27pF。因而导致滤波器透过不需要的高频成分,造成设备的影像失真。出于成本考虑,最终的生产测试不会对每个参数进行测试,多数情况下并不测试滤波器的频宽。

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