低成本視頻信號傳送系統解決方案

許多視頻系統要求信號源位于離顯示器一兩百米以外的地方。以視頻監視系統來說，它的攝像機及顯示器便裝在樓房的兩端，而且相距較遠。這類閉路視頻系統一直都利用同軸電纜將攝像機的視頻信號傳送到顯示器上。然而很多情況下，采用雙絞線傳送信號更好，因為雙絞線比同軸電纜更小、更輕，而且成本低80%。
圖1 是采用雙絞線傳送NTSC制視頻信號的方框圖。這套系統經過多次測試，證實可以利用成本低廉的3 類雙絞線傳送信號，而且即使信號通過300米長的距離，到達顯示屏上的彩色影像仍然非常清晰。這套系統的視頻驅動器及接收器都采用LMH6643 雙組裝運算放大器，可以提供必要的高速AC特性。
圖2 顯示視頻驅動器的詳細電路圖。這款驅動器的電路設計非常簡單，而且成本低廉，可將攝像機的單端輸入信號轉為差分信號，使之可以驅動雙絞線線路。輸入端接收振幅為1 Vpp的NTSC復合視頻信號，而輸出端則用2 Vpp差分信號驅動雙絞線線路。50W源電阻器與兩個運算放大器的輸出串聯在一起，使視頻驅動器輸出電阻可與雙絞線的特性阻抗相匹配。LMH6643具有130MHz典型增益帶寬、130V/ms轉換率、0.01%差分增益以及0.01度差分相位等特性，可以傳送消費產品技術水平的視頻信號。此外，該芯片的輸出電流最高可達±75mA，因此可以輕易驅動100W阻抗的雙絞線線路。
圖3是視頻接收器的電路圖，來自雙絞線的差分輸入信號被轉為1 Vpp的單端輸出信號。運算放大器1將差分信號轉為單端信號，而運算放大器2則為經由300米長雙絞線傳送來的視頻信號提供衰減補償。在運算放大器2的電路圖中，R2 已經過調整，確保系統的整體增益是1(上一個運算放大器的增益大于1，以便補償雙絞線的信號損耗)。C1與R1則負責提供零極功能，以便補償雙絞線高頻信號的衰減。R1、C1及R2的恰當數值可以設定，辦法是先傳送一個頻率為 300KHz的1 Vpp方波，然后將這些元件加以調整，以便輸出最優化的方波。步驟如下：先將R2調整，以便接收器輸出端的方波振幅可以達到1 Vpp(輸出可驅動75W負載)，然后再設定C1與R1，以便優化上升/下降時間以及抑制方波。電路圖中的 R1=3.9KW, C1=68pF 而 R2=3.6KW。
接收器與視頻驅動器一樣，采用簡單及成本低廉的設計，包括雙絞線、視頻驅動器及接收器等在內的系統整體成本極低，可能是成本最低廉的閉路視頻信號傳送系統之一。
圖4 顯示這個系統對傳送方波的響應。線跡1是輸入信號，而線跡2是輸出信號。輸出信號轉換的上升及下降時間為 160ns，但約有5% 過沖。須留意300米長的雙絞線會將信號的輸入延遲1.4ms。系統的差分增益及相位則可利用網絡分析儀HP3577A加以測量。在輸入端輸入0.55Vpp的正弦波測試信號，然后在 3.58MHz的頻率(NTSC參考頻率)下測量增益及相位。若測試信號的直流補償由0 伏轉為1伏，增益會出現-0.028dB的變化(差分增益)，而相位也會出現0.23度的變化(差分相位)。■


圖1 雙絞線視頻系統的結構框圖

圖2 雙絞線視頻驅動器

圖3 雙絞線視頻接收器

圖4：系統方波響應— 通道1：輸入；通道2：輸出