AD8146/AD8147/AD8148：高速視頻驅(qū)動的理想之選

在高速視頻傳輸領(lǐng)域，選擇合適的驅(qū)動芯片至關(guān)重要。今天，我們就來詳細(xì)探討一下Analog Devices推出的AD8146/AD8147/AD8148這三款高速差分驅(qū)動器，看看它們在性能、應(yīng)用等方面有哪些出色的表現(xiàn)。

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產(chǎn)品特性

高速性能卓越

這三款驅(qū)動器均具備高速特性。AD8146和AD8148擁有700 MHz（?3 dB，2 V p-p帶寬），AD8147為600 MHz（?3 dB，2 V p-p帶寬），且在2 V p-p時0.1 dB帶寬可達(dá)200 MHz，壓擺率高達(dá)3000 V/μs。如此高的性能，能夠很好地滿足高速視頻信號傳輸?shù)囊?。各?a target="_blank">工程師在設(shè)計高速視頻系統(tǒng)時，這樣的帶寬和壓擺率可以讓信號在傳輸過程中保持較少的失真，你是否也很期待在實際項目中體驗一下呢？

固定增益與靈活輸入輸出

AD8146和AD8147固定增益為2，AD8148固定增益為4。它們支持差分或單端輸入轉(zhuǎn)差分輸出，還能作為差分轉(zhuǎn)差分接收器使用。這種靈活性使得它們在不同的電路設(shè)計中都能有出色的表現(xiàn)，無論是單端信號還是差分信號，都能輕松處理。

驅(qū)動能力與輸出特性

可以驅(qū)動一或兩條100 Ω UTP電纜，AD8146還具備可調(diào)輸出共模電壓功能。它們擁有內(nèi)部共模反饋網(wǎng)絡(luò)，輸出平衡誤差在50 MHz時可達(dá)?50 dB，能有效抑制偶次諧波并降低輻射電磁干擾（EMI）。AD8147和AD8148還具備片上同步共模編碼功能，以及輸出下拉特性用于線路隔離，在實際應(yīng)用中可以更好地實現(xiàn)信號的傳輸和處理。大家在設(shè)計中是否遇到過因為輸出平衡問題導(dǎo)致信號干擾的情況呢，這些特性或許能為你解決困擾。

低功耗與寬電壓范圍

低功耗是這三款芯片的另一大亮點，以AD8146為例，在5 V電壓下3個驅(qū)動器的功耗僅57 mA。同時，它們的電源電壓范圍寬廣，從+5 V到±5 V，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行電源設(shè)計。

小封裝優(yōu)勢

采用4 mm × 4 mm的LFCSP小封裝，對于空間有限的電路板設(shè)計來說非常友好，能夠有效節(jié)省電路板空間。

應(yīng)用領(lǐng)域

高清視頻傳輸

QXGA或1080p視頻傳輸中，AD8146/AD8147/AD8148憑借其卓越的高速性能和輸出平衡特性，可以確保視頻信號的高質(zhì)量傳輸，減少信號失真和干擾。在如今高清視頻普及的時代，這樣的芯片對于提高視頻顯示質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。

KVM網(wǎng)絡(luò)

在KVM網(wǎng)絡(luò)中，需要可靠的視頻信號傳輸和切換。這三款驅(qū)動器能夠很好地支持KVM網(wǎng)絡(luò)中的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如菊花鏈、星形和點對點連接，為KVM系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。

非屏蔽雙絞線（UTP）視頻傳輸

通過UTP電纜傳輸視頻信號時，這些驅(qū)動器能夠有效驅(qū)動電纜，補(bǔ)償信號傳輸過程中的損耗，并且利用同步共模編碼技術(shù)，將同步信號與視頻信號一起傳輸，減少了物理通道的需求。

差分信號復(fù)用

其輸出下拉特性和可靈活配置的輸入輸出方式，使得它們在差分信號復(fù)用方面表現(xiàn)出色，可以方便地實現(xiàn)多個信號在同一線路上的傳輸。

工作原理與設(shè)計要點

工作原理

與傳統(tǒng)運算放大器不同，每個差分驅(qū)動器有兩個電壓反向變化的輸出。它依靠高開環(huán)增益和負(fù)反饋來使輸出達(dá)到期望電壓。通過兩個反饋回路分別控制差分和共模輸出電壓，內(nèi)部差分反饋控制差分輸出電壓，內(nèi)部共模反饋控制共模輸出電壓，從而實現(xiàn)輸出在寬頻率范圍內(nèi)的高度平衡。這種設(shè)計理念在實際應(yīng)用中是如何發(fā)揮作用的呢，大家可以結(jié)合實際電路來深入理解。

輸入輸出參數(shù)計算

在設(shè)計電路時，我們需要了解一些關(guān)鍵參數(shù)的計算方法。例如，閉環(huán)增益方面，AD8146和AD8147的(R{F})為1.0 kΩ，(R{G})為500 Ω，差分模式增益(frac{V{OUT, d m}}{V{IN, d m}} =frac{R{F}}{R{G}})；AD8148的(R{F})為2.0 kΩ，(R{G})為500 Ω。輸入阻抗的計算則要根據(jù)輸入信號是單端還是差分來確定，對于平衡差分輸入信號，差分輸入阻抗(R{IN, dm}=2 × R{G})；對于單端輸入信號，則有相應(yīng)的計算公式。這些參數(shù)的準(zhǔn)確計算對于電路的性能至關(guān)重要，大家在設(shè)計時一定要仔細(xì)計算。

共模控制與同步

AD8146允許用戶通過三個(VOCM)輸入引腳獨立控制三個共模輸出電平，且(VOCM)引腳具有330 MHz的小信號帶寬和內(nèi)部固定增益1。AD8147和AD8148采用同步共模技術(shù)，將水平和垂直同步脈沖嵌入三個共模輸出中，通過SYNC LEVEL輸入引腳控制同步脈沖的幅度，在實際應(yīng)用中可以有效減少物理通道需求。在使用同步共模技術(shù)時，要注意同步脈沖幅度的限制，特別是在低正電源應(yīng)用中，可能需要外部限幅電路。

典型應(yīng)用電路分析

RGB視頻信號傳輸

在KVM網(wǎng)絡(luò)中傳輸RGB視頻信號時，AD8146可以將單端視頻信號轉(zhuǎn)換為差分信號進(jìn)行傳輸，其內(nèi)部固定增益可以自動補(bǔ)償源和負(fù)載端接的損耗。通過合理的電路設(shè)計，如使用合適的電阻進(jìn)行端接，可以確保信號在UTP電纜中穩(wěn)定傳輸。大家在設(shè)計這類電路時，要注意電阻的選擇和布局，以達(dá)到最佳的信號傳輸效果。

視頻同步共模編碼

在計算機(jī)視頻應(yīng)用中，為了減少物理通道數(shù)量，AD8147和AD8148可以將垂直和水平同步信號編碼到輸出共模信號中。通過設(shè)置SYNC LEVEL輸入引腳的電壓，可以控制編碼同步信號的幅度。這種編碼方案可以使RGB顏色信號和同步信號在同一電纜中傳輸，并且通過差分和共模信號的正交性，在接收器端可以將它們分離。大家可以思考一下，這種編碼方案在實際應(yīng)用中還可以有哪些拓展和優(yōu)化呢。

驅(qū)動雙UTP電纜

每個驅(qū)動器能夠驅(qū)動兩條雙端接的電纜，形成100 Ω的差分負(fù)載。雖然驅(qū)動100 Ω負(fù)載時帶寬會有小幅度影響，但通過合理的電路設(shè)計和參數(shù)調(diào)整，仍然可以滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。在設(shè)計這類電路時，可以參考數(shù)據(jù)手冊中的典型電路和性能曲線，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

作為接收器使用

AD8146不僅可以作為差分驅(qū)動器，還可以作為差分轉(zhuǎn)差分接收器使用。在作為接收器時，通過合理的端接電阻和(VOCM)引腳的使用，可以將接收到的信號進(jìn)行處理，同時保護(hù)后續(xù)的更復(fù)雜設(shè)備，如差分交叉點開關(guān)。在使用AD8146作為接收器時，要注意端接電阻的選擇和布局，以確保信號的準(zhǔn)確接收和處理。

設(shè)計注意事項

布局與電源去耦

在設(shè)計PCB時，要遵循標(biāo)準(zhǔn)的高速PCB布局原則，使用實心接地平面，并在電源引腳附近放置良好的寬帶電源去耦網(wǎng)絡(luò)。推薦使用小尺寸表面貼裝陶瓷電容進(jìn)行去耦，鉭電容用于大容量電源去耦。差分輸出的源端接電阻要盡量靠近輸出引腳，以減少PCB走線引起的負(fù)載電容。大家在PCB設(shè)計過程中，是否有因為布局不合理導(dǎo)致信號干擾的經(jīng)歷呢，遵循這些原則可以有效避免此類問題。

容性負(fù)載驅(qū)動

純?nèi)菪载?fù)載會與放大器的輸出阻抗產(chǎn)生不良的相移，導(dǎo)致脈沖響應(yīng)出現(xiàn)高頻振鈴。為了減少這種影響，應(yīng)在放大器的每個輸出端串聯(lián)一個小電阻來緩沖負(fù)載電容。大多數(shù)應(yīng)用中使用的49.9 Ω源端接電阻可以有效緩沖雜散負(fù)載電容，但要注意不要故意在輸出端添加電容來引入頻域峰值，以免影響放大器的穩(wěn)定性。在實際設(shè)計中，如何選擇合適的串聯(lián)電阻來緩沖容性負(fù)載，是需要我們仔細(xì)考慮的問題。

熱阻與散熱

芯片的最大安全功耗受結(jié)溫上升的限制，為了達(dá)到規(guī)定的熱阻，24引腳LFCSP封裝的暴露焊盤必須與PCB的接地平面有良好的熱連接，通過多個熱過孔連接到內(nèi)層接地平面。大家在設(shè)計散熱方案時，要充分考慮芯片的熱阻特性，確保芯片在正常工作溫度范圍內(nèi)。

總之，AD8146/AD8147/AD8148這三款高速差分驅(qū)動器在高速視頻傳輸領(lǐng)域具有出色的性能和廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們在設(shè)計相關(guān)電路時，要充分了解它們的特性、工作原理和應(yīng)用要點，結(jié)合實際需求進(jìn)行合理設(shè)計，以實現(xiàn)高性能的視頻傳輸系統(tǒng)。希望大家在實際項目中能夠充分發(fā)揮這三款芯片的優(yōu)勢，設(shè)計出優(yōu)秀的電路。