视频滤波器主要是一个无源的LC电路,集成了放大器与RC滤波器后,获得尺寸更小、更高效的设计。在开始问世时价格非常昂贵,是一种主要面向视频广播应用、性能极高的元件,后来才逐渐发展为适用于机顶盒等成本敏感的消费电子方案。
以FMS6403为例来说明视频滤波器的原理,它是飞兆半导体公司针对电视、机顶盒和DVD播放机对扩展滤波器的需要而设计的新一代滤波器,具有逐行扫描能力。它由三个截止频率分别为30MHz、15MHz和8MHz的6阶滤波器构成。这些滤波器可旁路,这样带宽只受输出放大器的限制。
图1:FMS6403功能框图。
在每个滤波器通道都有一个2:1多路器。这三个滤波器都用于YPbPr和RGB信号。根据RGB_SEL控制输入设置直流箝位电平。当RGB同步脉冲顶部都箝位到250mV时,YPbPr同步脉冲顶部分别被箝位到250mV、1.125V和1.125V。同步箝位时序来自Y/G输入或外部SYNC_IN引脚。8MHz和15MHz滤波器设置支持双电平同步,而30MHz滤波器设置和旁路模式支持三电平同步。所有通道都接受交流耦合1Vpp信号。增益可选0dB或6dB,这样在1Vpp输入时,输出信号在负载为交流或直流耦合时,可达到1Vpp或2Vpp。输入信号为1.5Vpp,输出信号为2.5Vpp。
其一是可以作为视频处理器输出端上数模转换器之后的重建滤波器;
其二是在机顶盒和DVD设备中用作视频处理器输入端上的抗混叠滤波器(anti-aliasing filter)。
抗混叠滤波器:这一类器件被放置在 ADC 之前,用来衰减信号中 Nyquist 频率以上的 成分,即高于 ADC 采样率一半的信号分量。这些滤波器频率响应的过渡带通常都设计得尽 可能陡,目的是尽可能将截止频率以上的信号统统滤掉。对 ITU-601 以及其他应用来说,这 样的性能是通过将模拟滤波器、数字滤波器以及过采样 ADC 结合运用来实现的。而对 PC 图像之类的应用,少量的滤波就足够了。
重建滤波器:也被称作(sin x)/x 或零阶保持校正器,这类器件被放置在 DAC 之后,用 来消除由采样带来的叠影,并不是为了消除 DAC 时钟串扰。重建滤波器很少有象抗混叠滤 波器那样的选择性,因为 DAC 的保持功能也有滤波的作用--这种作用降低了对选择性的要 求,但给响应带来了损失。现有的视频信号制式包括 RGB、分量视频、复合视频和 RGB PC 图像等。
所有应用与制式都希望视频滤波器能达到"线性相位",这是群延时(不同频率的延时) 特性所要求的。所需的相位线性度取决于具体的应用与视频制式。例如,抗混叠滤波器与分 量制式比重建应用与复合视频的要求更严格。各种应用与制式的要求由 NTSC、PAL/DVB、 ITU、SMPTE 和 ESA 规定。
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