廣播視頻產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷推動著性能的持續(xù)攀升，其中許多性能指標都超出了已公布的行業(yè)標準。要設計出滿足抖動、眼圖和信號上升/下降等許多行業(yè)要求的產(chǎn)品，就需要各種各樣的組件。視頻信號路徑中的每個組件都可能影響產(chǎn)品的性能。
模擬和混合信號串行數(shù)字接口（SDI）組件，如電纜均衡器、電纜驅(qū)動器、時鐘恢復器、串行器/解串器（SER/DES）等，組成了視頻信號路徑的關鍵部分，它們對SDI視頻質(zhì)量產(chǎn)生關鍵影響，這些組件都有電源要求，尤其是VCC電壓紋波要求，而這些要求經(jīng)常被人們低估或誤解了。關注這一設計參數(shù)可以使產(chǎn)品之間出現(xiàn)很大的差異，其性能或者可以接受，或者非常出色。本文將討論VCC紋波對這些視頻組件性能的影響以及相關的權衡。
圖1：SDI應用系統(tǒng)框圖
如圖1所示的SDI組件VCC紋波規(guī)范通常不會出現(xiàn)在器件的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表當中，因為紋波限制取決于具體產(chǎn)品的特定性能需求。例如，支持多高的視頻數(shù)據(jù)傳輸速率？在產(chǎn)品的輸入端需要多長的電纜？滿足產(chǎn)品的設計規(guī)范需要控制SDI信號路徑每一級上出現(xiàn)的抖動。
一個SDI組件的VCC紋波可能對抖動產(chǎn)生直接的影響，因此最終影響產(chǎn)品的性能。SDI組件的設計人員盡了最大努力使他們的器件能夠耐受電源紋波和噪聲。然而，了解針對這些器件的VCC紋波要求和相關的性能權衡仍然是一個重要的考慮因素。這一點尤其適用于3G數(shù)據(jù)傳輸速率和可實現(xiàn)更長電纜長度的新型組件。
電纜均衡器
電纜均衡器（EQ）是SDI信號路徑的接收組件，可以實現(xiàn)輸入視頻信號的放大和恢復。在一根180米長的電纜（Belden 1694A）上，一個3G視頻信號可能會衰減高達50dB。這意味著，經(jīng)過了180米的電纜到達EQ輸入端后，電纜驅(qū)動器上一個振幅為800mV的信號將會下降約3mV。在為LMH0394和LMH0395（雙輸出）這樣的3G EQ供電時，信噪比（SNR）起著關鍵的作用，這類組件可以恢復經(jīng)過180至200米之后電纜而損耗的信號。
圖2中的曲線顯示了基于視頻信號數(shù)據(jù)速率和所需的視頻電纜長度的最大VCC電源紋波�？v軸表示的是一個對數(shù)坐標，使之更容易解決較長電纜的允許紋波電壓難題。為了達到最大電纜長度，標清（SD）和高清（HD）數(shù)據(jù)速率的紋波電壓限制分別約為58mV和22mV，而190米長電纜的3G紋波電壓限制約為9mV。無論SDI數(shù)據(jù)速率或電纜長度如何，紋波振幅應該≤100mV，以確保實現(xiàn)均衡器的全部功能。
圖2：SDI均衡器的VCC紋波要求
時鐘恢復器和Ser/Des
像時鐘恢復器和Ser/DesSDI這樣的器件集成了鎖相環(huán)（PLL），可以滿足清潔電源的需求。視頻數(shù)據(jù)速率決定了PLL回路帶寬，因此，電源抑制比（PSRR）隨頻率變化。如圖3所示，視頻數(shù)據(jù)速率也就是電源的開關頻率（Fsw）對VCC紋波的影響最大。設計較低Fsw的電源將允許器件的VCC有更多的紋波；這也將實現(xiàn)更高效率的電源解決方案。
圖3：SDI時鐘恢復器和Ser/Des的VCC紋波要求
LMH0302 及LMH0307（雙輸出）的SDI電纜驅(qū)動器有直接端接至VCC的輸出端，如圖4所示。鑒于此，任何VCC上的電源噪聲或紋波都直接傳送到輸出的視頻信號，并會在接收設備的輸入端作為附加抖動顯示出來。像電纜EQ一樣，電纜驅(qū)動器的VCC紋波限制取決于數(shù)據(jù)傳輸速率。從時間的角度看，較慢的數(shù)據(jù)傳輸速率有較大的單位間隔（UI），因此，UI也較大，較大的允許抖動和相應的VCC紋波是可以接受的。
圖5中的曲線顯示了基于一個給定視頻數(shù)據(jù)速率的最大紋波電壓，以及電纜驅(qū)動器對總輸出抖動的相應影響。正如SDI信號路徑中的其他器件那樣，VCC波紋或VCC波紋缺乏是SNR的貢獻者，并由此產(chǎn)生了視頻信號的抖動。綜上所述，電纜驅(qū)動器上的VCC紋波將直接增加視頻信號的SNR，從而造成接收產(chǎn)品EQ的更大抖動。
圖4：LMH0302電纜驅(qū)動器
圖5 SDI電纜驅(qū)動器允許的VCC紋波
本文小結
注重針對SDI系統(tǒng)電源設計的 VCC紋波水平可以實現(xiàn)一個產(chǎn)品的差異化，使其性能可以接受，或?qū)崿F(xiàn)卓越的性能。反之，如果一個產(chǎn)品的抖動水平或電纜長度不是最佳的，就可能值得研究個別 SDI組件的VCC紋波了，看看可以做出怎樣的改善。設計有電壓紋波和噪聲＜10mV的開關模式電源（SMPS）需要一定的細心。在大多數(shù)情況下，穩(wěn)壓器輸出的紋波將會超過10mV。
Simple Switcher易電源電源模塊就是一個明顯的例外。LMZ10503/4/5（3A、4A和5A）及LMZ2206/8/10（6A、8A和10A）等模塊是完全集成的、高效的降壓穩(wěn)壓器，這些器件擁有低輸出紋波和優(yōu)良的熱性能，并符合EN55022（CISPR 22）電磁干擾（EMI）標準。線性壓差穩(wěn)壓器（LDO）可以凈化一個電壓軌，而選擇正確的器件非常重要。LDO的PSRR會隨頻率下降，通常不足以凈化工作頻率Fsw大于100KHz條件下的開關電源紋波。
LP5900及LP3878 LDO可以顯著衰減電源紋波和Fsw大于100KHz的開關電源所產(chǎn)生的噪聲。像這些敏感設計的電源軌濾波也是一個值得考慮的方案。實現(xiàn)VCC紋波小于10mV的后置SMPS濾波器并不是一個簡單的任務，它將涉及器件的選擇和設計兩個方面。 |
