滿足視頻應用需求的寬帶數字電位計電路

在電視應用中，視頻信號電平的控制電路的3dB截止頻率應大于5MHz，而對監視器應用來說，這個截至頻率應大于100MHz。基于CMOS的數字電位計通常不能用于視頻設備，因為其頻率響應一般小于1MHz。在視頻應用中，選擇帶模擬或數字增益控制的可變增益放大器(VGA)是一個很好的選擇。

不過，隨著VGA頻率范圍得以改善，其他參數性能會變差，比如，如果要設計直流補償低且增益特性嚴格的高頻設備，將會比較困難。在視頻應用中，增益大、直流偏移大意味著重新產生黑白電平平衡的難度也越大。

利用數字電位計可以設計出合適的視頻電平控制電路。如果希望電位計的階數更多，一個簡單方法是采用兩個多路復用器，并用放大器對多路復用器輸出信號進行求和。采用求和放大器能使輸入信號進行任意加權求和。例如，對兩個8輸入多路復用器，如果求和加權比為1:8，就可能實現64階(6位)電位計。不過，對某些應用而言，64階電位計仍不夠精細。

利用諸如AD8111這樣的視頻開關矩陣，可以構建滿足視頻應用需求的階數足夠、帶寬足夠的電位計。

為增加更多階，可使用諸如ADI公司的AD8111或AD8175這樣的視頻開關矩陣。這兩種器件在從直流到250MHz范圍的頻率響應為1dB，直流偏移為5mV。這些器件可用作并行輸入的8個(或9個)16:1多路復用器。每個輸入都經過緩沖，且可以切換至任一輸出端。

一個接至輸入端的電阻衰減器產生不同視頻信號電平，這些電平可施加在矩陣的任意輸出。一個用作求和器件的運算放大器將這些輸出以相應權重進行混合，從而在輸出端得到期望的視頻信號增益或衰減。

輸入端不同的衰減值與矩陣的不同加權輸出值可以在求和放大器S=IW的輸出端產生許多信號電平的組合。其中其中S是級數，W是所用的輸出數。

例如，通過使用AD8111(16輸入、8輸出)可以得到168階(232階)電位計。這個精度超過了目前的需求。但是，視頻信號常常分成紅、綠和藍(RGB)分量，需要分開衰減，這就需要3個獨立的電位器。因此，對每種分量使用同一矩陣，每種分量的5級電平都能以2個權重值相混合，結果得到三個25階電位計(圖2)。由于AD8175有附加輸出，所以可能提供3個權重值，這樣每種顏色分量可以有125階電位計。

所有這些計算都是建立在假設梯型電阻衰減器由等值電阻組成，且混合比等于所用輸入數的基礎之上的，因此R1/R3=R9/R13=R21/R24=1。