模擬視頻的系統帶寬與分辨率

簡介

確保最佳畫質是視頻系統設計師的終極目標。隨著高清電視的到來，圖像分辨率以及視頻信號帶寬大幅增高。由于視頻系統傾向于支持多種分辨率和接口，因此，設計工程師必須仔細考慮系統帶寬要求，以確保信號不失真。

本應用筆記將概要介紹在確定系統帶寬時使用的視頻類術語，以及它們與3 dB帶寬之間的關系。

系統帶寬定義

一般而言，3 dB帶寬是衡量系統帶寬的一種指標。假設有一 個低通頻率響應，則3 dB帶寬可定義為輸出功率在直流下下降至輸出功率一半時的頻率。與直流相比，這相當于輸出 電壓下降29.3%。

對于視頻應用，3 dB帶寬意義不大，因為，它并不直接反映視頻信號組分的衰減。有關視頻的文獻提到增益平坦度這個術語，表示信號幅度在通帶內允許的最大下降值。測試已揭示，人眼無法分辨1%以下的亮度變化，這相當于通帶內的信號下降0.1 dB，簡單說就是0.1 dB增益平坦度。一種 自由度較大的方式允許信號下降6%左右，這相當于0.5 dB 的增益平坦度。

以下各部分將描述0.1 dB和0.5 dB增益平坦度規格與3 dB帶 寬之間的關系。例子假定的是巴特沃茲頻率響應，這也是最常見的響應。

低通頻率響應

低通巴特沃茲響應的傳遞函數|HLP(f)|通過以下等式計算：

其中： fC 為截止頻率。 f為信號頻率。 n為系統階數。

圖2展示的是在n=1至5時，fC = 1 MHz情況下的低通巴特沃茲響應。

低通濾波器的衰減可以通過以下等式計算：

以最大視頻頻率(fMAX)替代f，則截止頻率fC與最大視頻頻率fMAX之比可以表示為:

如果AdB為0.1 dB或0.5 dB，根據兩個視頻增益平坦度規格，不同系統階下的截止頻率與最大視頻頻率之比如表1所示。

圖3和圖4展示了在1 MHz 0.5 dB和0.1 dB增益平坦度規格下 的低通頻率響應。另外，我們有意把衰減軸限制為−3 dB，以突出3 dB帶寬，使其為各坐標圖與頻率軸的交集。

高通頻率響應