OPA360:SC70中具有6dB增益和滤波器的3V视频放大器

特征

● 出色的视频性能

● 内部增益：6dB

● 2-极点重构滤波器

● SAG校正-减小耦合电容器尺寸

-输入范围包括接地-直流耦合输入

●集成电平移位器-直流耦合输出（1）-不需要输出电容器

-铁路到铁路输出

●低静电流：6mA

●关断电流：5uA（最大）

●单电源：2.7V至3.3V

●SC70-6包装：2.0mm x 2.1mm

应用

●数码相机

●照相手机

●机顶盒视频过滤器

说明

OPA360高速放大器针对3V便携式视频应用进行了优化。它专门设计用于与嵌入在视频处理器中的数模转换器（DAC）兼容，如德州仪器的数字媒体处理器系列等。输入共模范围包括GND，这允许视频DAC直流耦合到OPA360。

输出在GND的25mV范围内摆动，在标准后端视频负载（1502）的情况下在V+的300mV范围内波动。内部电平移位电路防止输出因OV输入而饱和，从而防止常见视频电路中的同步脉冲削波。因此，OPA360非常适合直流耦合到视频负载。如果首选交流耦合，OPA360提供凹陷校正功能，可显著减小输出耦合电容器的尺寸。

OPA360通过集成凹陷校正、内部增益设置电阻器（G=2）和2极视频DAC重建滤波器，针对空间敏感应用进行了优化。

在关机模式下，静态电流降低到<5uA，大大降低了功耗，延长了电池寿命。

OPA360采用2mm x 2.1mm的SC70-6封装。

应用程序信息

OPA360视频放大器已针对便携式视频应用进行了优化：

◆内部增益设置电阻器（G=2）减少了视频电路中所需的外部组件的数量。

◆结合了2极滤波器用于DAC信号重建。

◆凹陷校正功能在不影响性能的情况下减小了输出耦合电容器的尺寸。

◆OPA360采用内部电平移位电路，避免了同步脉冲削波，并允许直流耦合输出。

◆关机功能将静态电流降低到5uA以下，这对数码相机（DSC）和照相手机等便携式应用至关重要。

OPA360与数字媒体处理器（DM320/270、DSC25）连接。它已针对数码相机和手机/相机设计的要求进行了优化。

工作电压

OPA360在-40℃至+85℃的温度范围内完全指定为2.7V至3.3V。典型特性中显示了随工作电压或温度显著变化的参数。

应使用100nF陶瓷电容器绕过电源引脚。

输入电压

OPA360系列的输入共模范围从GND延伸到（V+）-1.5V。由于内部增益，输出在有效范围内所需的输入电压范围将受到限制。

输入过压保护

所有OPA360引脚均通过连接到电源的内部ESD保护二极管进行静电保护。如果电流外部限制为10mA，这些二极管将提供输入过驱动保护

启用/关闭

OPA360具有关闭功能，可禁用输出并将静态电流降低到5uA以下。此功能对于便携式视频应用程序（如数码相机和照相手机）特别有用，在这些应用程序中，设备很少连接到电视或其他视频设备。

启用逻辑输入电压参考OPA360 GND引脚。施加到启用引脚的逻辑电平高启用运算放大器。有效逻辑高定义为GND以上2 1.6V。有效逻辑低定义为高于GND≤0.8V。如果启用引脚未连接，内部上拉电路将启用放大器。测试启用引脚电压电平的最小有效逻辑高阈值为1.6V，最大有效逻辑低阈值为0.8V。

内部2极过滤器

OPA360滤波器是Sallen-Key拓扑结构，截止频率为9MHz。这允许视频信号在没有任何可见失真的情况下通过，如图3至图5所示。TI数字媒体处理器中嵌入的视频DAC采样频率为27MHz。在该频率下，衰减通常为21dB，这有效地衰减了采样混叠。

滤波器特性随信号源阻抗略有变化。源阻抗大于5002会降低滤波器性能。对于电流输出视频DAC，通常使用GND电阻来产生电压输出，然后将其施加到OPA360输入端（见图1）。TI的数字媒体处理器，如DM270或DM320，通常使用2002电阻器到GND来转换电流输出信号。2002年的源阻抗不会降低视频性能。

图1:OPA360的滤波器结构

与电阻器并联放置的电容器（图1）产生了一个额外的滤波器极点，提供了额外的阻带衰减。200Ω 源阻抗为67pF的陶瓷电容器在27MHz下提供约28dB的衰减，而不影响通带。

视频表演

行业标准视频测试模式包括：

●多脉冲串——不同测试频率的数据包，用于检查基本频率响应。

●多脉冲——以不同频率调制的脉冲，用于测试视频基带上幅度和群延迟误差的综合测量。

●色度对发光（CCIR17）——测试振幅、相位和一些失真

●50Hz，1/2黑屏-1/2白屏测试信号——测试放大器所需的最坏情况信号摆动。显示了这些测试信号的性能。

图2显示了图3至图13和图16的测试电路。（注：1和2表示与图中标记为1和2的波型对应的测量点。）

图2:图3-13中使用的测试电路

OPA360的频率响应

频率响应测量评估视频系统在不影响其各自振幅的情况下均匀传输不同频率信号分量的能力。图3显示了多爆炸试验模式；图4显示了多脉冲。这些图中的顶部波形显示了完整的测试模式。中间和底部波形是完整波形关键部分的更详细视图。中间波形表示来自视频发生器的输入信号；底部波形是输出到线路的OPA360。

色度与亮度增益不等（或相对色度水平）是视频信号中不同频率的色度和亮度分量的增益比的变化。常见的测试模式是测试模式CCIR 17中的脉冲，如图5所示。如图3和图4所示，顶部波形显示了完整的测试模式；中间和底部波形是全波形关键部分的更详细视图，中间波形表示来自视频发生器的输入信号，底部波形是OPA360输出到线路的波形。

图3:多脉冲串（CCIR 18）测试模式（PAL）

图4:多脉冲测试模式（PAL）

图5:CCIR 17测试模式（PAL）

增益误差最常见的表现是色度信息的衰减或泄漏。这在图片中显示为不正确的颜色饱和度。延迟失真会导致颜色模糊或出血，特别是在图片中物体的边缘。它也可能导致尖锐发光转变的产生不佳。

图3至图5中的所有波形均采用OPA360的凹陷校正功能。图3至图5显示，OPA360在整个视频频率范围内不会造成明显的失真或增益变化。

内部电平转换

许多嵌入在数字媒体处理器中的常见视频DAC，如TI的TMS320DM270和新的OMAP2420处理器，都在单个电源（非负电源）上运行。通常，这些视频DAC输出的同步脉冲的最低点对应于0V。在0V输入下，普通单电源运算放大器的输出在电压>0V时饱和。这种效应会截断同步脉冲的尖端，从而降低视频信号的完整性。OPA360采用内部电平移位电路来避免削波。输入信号通常偏移约60mV。这完全在OPA360的线性输出电压范围内，标准为150Ω 视频加载。图6显示了电平转换器的功能。

图6:内部电平移位器，将输入信号移位约60mV，以防止同步尖端削波

当OPA360的输出直流耦合到视频负载时，电平移位功能特别有用。然而，当采用凹陷校正时，它也是有帮助的。偏移有助于将视频信号移近正轨，因此即使使用一个33µF的小耦合电容器，输出也远远超出了OPA360的饱和极限。图7显示了OPA360的输出摆动，在3.0V电源下运行，带有22µF的凹陷校正电容器和33µF的输出耦合电容器。测试信号是一个50Hz的信号，用于产生1/2黑、1/2白的屏幕。这种视频模式是最难显示的模式之一，因为它是关于信号摆动的最差情况信号。在正常运行中，这样的最坏情况信号极不可能出现。任何其他信号的摆动范围都较低。请注意，在图7中，视频信号的白色和黑色部分都没有被削波。

图7:3V电源下33F的输出摆动

输出摆动到GND（同步脉冲）

图8显示了通过将输入同步脉冲的尖端设置为轻微的负电压，OPA360的真实输出摆动能力。即使输出同步尖端为8mV，输出也不会显示同步脉冲的削波。

图8:输入同步提示为-30mV（输出显示无削波迹象）

弧垂校正

凹陷校正通过两个小输出耦合电容器提供出色的视频性能。它消除了传统的220µF大输出电容器。传统的220µF电路（图9a）在5Hz下产生一个低频极（-3dB频率）。如果将该电容器做得小得多，则临界50至100Hz范围内的过度相移会产生场倾斜，这会干扰电视接收机中同步信号的正确恢复。

OPA360凹陷校正电路（图9b）在20Hz区域产生振幅响应峰值。这种少量的峰值（几十分之一dB）可以补偿临界50Hz至100Hz范围内的相位响应，大大减少场倾斜。请注意，需要两个更小、成本更低的电容器。

图9:带凹陷校正的传统视频电路与OPA360

为了获得良好的性能，可以使用22µF的凹陷校正和47µF的耦合电容器。图10和图11显示了具有220µF耦合电容器的标准视频电路和具有凹陷校正的OPA360的比较。

图10显示，22µF/47µF的组合仅导致50Hz、1/2黑-1/2白视频信号的倾斜稍大。未观察到视频质量下降。

图10:配备220 F电容器（顶部迹线）的标准视频电路与配备22 F和47 F电容器的OPA360

使用22µF/67µF组合可以实现与使用标准220µF耦合电容器实现的场倾斜等效的场倾斜，见图11。这些电容值经过优化——大于22µF的凹陷校正电容器并不能提供显著的改善。较小的校正电容器将导致更高的倾斜。

图11:220 F标准视频电路（顶部轨迹）与配备22 F和67 F电容器的OPA360

电源电压与耦合电容

输出电压摆动是耦合电容器值的函数。凹陷校正电容值的影响很小。耦合电容器越小，输出摆幅越大。因此，为了用非常小的耦合电容器（22µF和33µF）来适应大的信号摆动，可能需要更高的电源电压。

如图7所示，33µF耦合电容器的输出摆幅已经非常接近a3V电源的饱和极限。随着时间和温度的推移，电容器的值可能会略有变化，这反过来可能会迫使输出饱和。使用50Hz、1/2黑1/2白屏幕测试信号作为最坏情况分析，3V电源可以与低至47µF的耦合电容器一起使用。