1、联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华双绞线长距离传输视频信号的驱动和接收器的工作原理及性能参数1 概述：在监控系统中常常要把视频信号进行一定距离的传送，有时往往会利用电话线（双绞线）来传，但是在双绞线上传送视频信号，信号跌落很大，
2、而且微分增益、微分相位失真很大，给图像带来严重失真，特别是彩色图像，所以研制一定长距离的双绞线传输视频信号的驱动和接收电路很有用处。2 工作原理21 驱动器原理和作用驱动器作用：这节电路分为两部分，第一部分由 T1 和 T2 组成，主要把从 75 电缆来的单端信号转换成双端信号，供驱动电路放大；第二部分由 T3 和 T4 组成，把平衡视频信号进一步放大驱动（见图 1（b） ）联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品
3、咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华驱动器原理：T 1 作用是反向放大，T 2 作用是跟随放大，这样在其输出形成平衡输出；R3 和 R5 为匹配本节输出和下一节电路的输入用；本节增益为一。T 3 和 T4 实际上是个双跟随器；R 3， R5 是前后级匹配电阻，调 R6 可调节本级增益，R 8，R 10 是与双绞线匹配电阻。22 接收器原理和作用接收器原理和作用：T 5 把经过长距离双绞线传输后的视频信号进行平衡放大和进行双端- 单端的转换（平衡-不
4、平衡转换） ；补偿网络根据双绞线长度不同而进行不同的补偿，T6 把已放大了的视频信号进行整型和缓冲放大输出。R11，R 15 为输入匹配电阻，R 13 调节 T5 的增益；R 16 起到前后级匹配作用，R 17 调节T6 的增益， T5，T 6 的增益都均为 1 左右（见 1（C） ） 。3 元器件的采用31 双绞线驱动器的运算放大器的选用本线路采用了 Elantec 公司的差分线驱动运算放大器作为驱动电路和接收电路，其-3dB 带宽为 63MHZ，正负电源供电，其微分增益误差（DG）为 0。17%，微分相位误差（DP）为 0。06。而驱动器和接收器的双端的转换采用了 Elantec 公司的电
5、流反馈运算放大器（CFA） ，其中相输入阻抗高（2M）,0.1Db AV=2 时的带宽为 50MHZ,-3dB Av=1 时的带宽为 250MHZ.DG 为 0.01%,DP 为 0.01(AV=1 时).3.2 电流反馈放大器的原理(1)CFA 的工作原理CFA 的工作原理如图 2 所示,同相输入端具有很高的输入阻抗,其输入信号通过互补射极跟随器 Q1和 Q2,直接缓冲输出到反相输入端,由于发射极电阻很小,所以反相输入端电阻很小,仅为 10100.Q 1和 Q2的集电极驱动电流镜 Q3和 Q4该电流镜把反相输入的电流传输给高阻节点 T(S),该高阻节点特性用 RT 和 CP 来表示，假设给
6、CFA 同相输入端加一个阶跃进信号，Q 1立即把相应的电流输出给外部反馈电阻，产生一个误差电流 I，Q 3同联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华时把 I 加到高阻节点上，高阻节点电压等于 I 乘以等效阻抗 Rt/Zc，可见 CFA
7、 的开环增益 T（S）是一个阻抗，而不是 VFA（电压反馈放大器）中无量纲的开环增益 A（S） ，所以 CFA 也可称为互阻放大器。因为误差电流 I 不受输入极偏置电流限制，所以以理想 CFA 的 SR 不受限制，可以非常高。电流镜从电源上取得电流供给高阻节点。负反馈环路迫使输出达到某个电压值，该电压值使反向输入的误差电流为 0.CFA 的等效模型和相应的波特图如图 3 图 4 图所示，输入缓冲单元的输出抗阻为 RO，输入误差电流为 1，动用负反馈原理列出节点方程，可得：Vout= 1+R2/R1 Vin 1+jC PP2(1+ RO/R1 + RO/R2 )联系地址：中国广州市天河区五山路
8、265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华在闭环-3dB 带宽 fd处满足 2fdCP R2 (1+ RO/R1 + RO/R2 )=1.当 RO R1,RO R2时,由上式可得:fd = 1 CP R22上式表明 CFA 由内部极点电容 CP和外部反馈电阻 R2决定,
9、而与增益设置电阻 R1无关,由于fd 和 R2成反比，所以制造商常把 CFA 的 R2优化成某个特定值。R2 大于此值，带宽会降低，R2 小于此值，CFA 会由于高频寄生极点而产生振荡，工作不稳定，（2）CFA 的基本特性（a） 由于 CFA 的转换速率不受限制，所以在同样的制造工艺、同样的静态电流条件下，CFA 能比 VFA 获得更高的全功率带宽（FPBW） ，CFA 的全功率带宽和小信号带宽近似相等。（b） 由于 CFA 的反相输入电阻非常小，所以它对反想输入端杂散电容的敏感和度比CFA 小很多。把 CFA 接成反相工作方式（如 I/V 转换器）会很有利。（c） CFA 的闭环带宽由内部极
10、点电容和外部反馈电阻决定，与增益无关。而 CFA 具有恒定的增益带宽积，增益增加，带宽下降。CFA 带宽与增益无关的物性使它特另适用于可编程增益应用场合。联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华33 差分线接收器和视频运算放大器接收器
11、采用差分线接收器作信号的平衡放大，用视频运算放大器作接受器的输出放大。其3dB 带宽为 150MHZ，输入差分信号最小可低到V；视频运算放大器。4 线性失真41 幅频特性(1) 多波群测试一般测量系统的幅频物性方法采用多波群信号来观察最为直接，由于双绞线间的阻抗为 ZO100，标准交互电容大约为 14PF/ft,在 4MHz 的的衰减为 4.1Db/100m,在采用多波群信号测量时，在 4.8MHZ 处幅度略有下降( 见图 5).(2) 绞合线的回波和 K 指数联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462
12、号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华根据网络理论,可实现网的幅频特性K( )为的偶函数,相频特性()为的奇函数,即 K()=K（） ，（）= （） 。 余弦状的幅频特性与相频物性为 K（）=a+b cos n（） =to.式中，n为正整数，c为截止角频率，a,b为常数，则在通带内频率特性可以表示为K（）=K（ ）e-j()=（a+ b ejn/C+b ejn/C
13、 ）e-jto (1.1)2 2若以ri(t)表示信号ei(t)经传输系数为1、相频特性为t o、截止角频率为 C，为理想低通后的响应，则经传输系数为（1.1）所示网络后的响应为r(t)=ari(t)+b ri(t+n)+bri(t n).(1.2)2 C 2 C若ei(t)的频谱不超过 C，则ri(t)=ri(t-t o).式（1.2）表明输出信号中除了有一个延迟to的主波外,另有两个同极性的回波,一个超前n/ C,另一个滞后n/ C,对2T脉冲来说,fc=fu,而n = n = n = nT 2f 2f即两个回波分别距主波nT，在 1km 绞合线传输视频信号的接收波形中也可以看到类似回波，
14、只是其余弦的系数 b 的幅度和 a 相比较小，大约 b=a/11,即回波的幅度为主波的 3%4%左右，所以 2T 信号的脉冲响应（K P）为 3%4%；用副载波填充的 10T 正弦平方脉冲去测时发现亮度-色增益有一定的不均匀性；我们知道亮度-色增益不均匀性G2（V L-VA）100%。从波形中可以看出 Vb=0.Va=1/ 7V.所以G=-2/7100%.=28.5%.而由于 V1=0 所以亮度-色延时不均匀性为 0，在图像上也可以看到 10T 波中窜入亮度，而彩色却没有错位，所以图像质量尚可以，只是彩色上的亮度稍微亮了些，可以用亮度控制旋钮来改善。5 非线性失真（1）亮度的非线性幅度失真，一
15、般用阶梯波经过一微分电路来进行测量，其失真系数：Dm = Amnx -Amnm 100%从波形上看五节阶梯的微分幅度完全一致，因此 Dm=0（2）色度信号非线性失真（a）微分增益（DG）DG 的测量常用阶梯波叠加副载波的测试信号来测量，经过带通滤波器的副载波波形如图 6：联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623
16、996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华实测：A max=1.02V,ABL=1.0V,Amin=0.98V.所以 DG P= |Amax-ABL| 100% ABL= | 1.02-1.0 | 100%1.0=2%DGn= A min-ABL 100%ABL=0.98-1.0100%1. 0=2%DGPP= A man-Amin 100%ABL=1.02-0.98100%1. 0=4%(b)微分相位（DP）测量 DP 用的测试信号与测量 DG 用的测试信号相同，但必须带彩色同步信号，测出以黑电平出副载波相位作基准的副载波最大相移，即DPP=| max-
17、BL|.DPn=| min- BL|.联系地址：中国广州市天河区五山路 265 号瑞华大厦 25FG产品展示中心: 广州市天河北路 900 号高科大厦四楼安防城 A462 号工厂址: 深圳市白泥坑宝盛工业区 26 栋 2 楼网址:http:/ 电子邮件： 产品咨询和售后服务热线： 86-020-38480651、38480951、38480921、13710623996传真专线： 86-020-3848065312（分机） 联系人: 吴国华DPPP=| max- min|.在实际测量中当测试信号为 NTSC 行时测出的 DP 值为 2.6,当测试信号为 PAL 行时测出的 DP 值为 2.4。同于 PAL 制的逐行倒相作用中，DP 主要造成色饱和度失真，这可以用其他办法进行补偿。为了保证视频信号的高频部分经过双绞线能较好的恢复，在驱动器中和接收器中分别加入了高频预提升和补偿，其补偿特性曲线和衰减特性曲线的相互作用可见图 7。可以根据传输线的不同具体长度进行不同程度的补偿。
