鲁棒的视频接收器输入具有电池短路保护功能-电子工程世界

评估和设计支持

电路评估板

CN-0263 电路评估板(EVAL-CN0263-EB1Z)

设计和集成文件

原理图、布局文件、物料清单

电路功能与优势

图1. 鲁棒的差分视频接收器，采用ADA4830-1和ADV7180(未显示所有连接和去耦)

图1所示电路提供了极为鲁棒的解决方案，集成过压(电池短路[STB])保护，可在恶劣环境下接收CVBS视频信号。它采用低成本、低功耗、单极性、差分接收器ADA4830-1 ，可在ADV7180完成数字化前将全差分或伪差分(地参考单端)视频信号转换为单端信号。

ADA4830-1用于消除共模噪声和相位噪声，噪声是由于输入视频信号源与接收电路之间存在地电位差造成的。更重要的是，ADA4830-1和ADV7180 的组合提供了可在恶劣汽车环境下工作的非常鲁棒的输入特性，还可保护与检测电池短路事件，并符合汽车制造商严格的要求。

该鲁棒的接收器电路使用ADA4830-1和ADV7180 ，符合传统、经验证的隔离/独立式低压集成电路架构，例如来自外部并使用放大器电路进行信号调理和保护的ADV7180 。

ADA4830-1(单通道)是一款单芯片高速差动放大器，集成最高18 V的输入过压(电池短路)保护功能，提供宽输入共模电压范围和出色的ESD鲁棒性。它设计用作差分或伪差分CVBS及其它高速视频信号的接收器，适合在恶劣的高噪声环境下工作，如汽车信息娱乐和视觉系统等。

ADA4830-1兼具高速和精密特性，可以精确再现CVBS视频信号，同时抑制不需要的共模误差电压。

凭借STB保护/检测、鲁棒的ESD耐受性和宽输入共模电压范围，ADA4830-1可用作后视摄像头和后座娱乐等系统内的汽车模拟视频接收器。

ADV7180和ADA4830-1完全符合汽车应用标准，非常适合汽车应用中的信息娱乐系统和视觉安全系统。ADV7180和ADA4830-1提供非常小的LFCSP封装，适合空间受限的应用。

电路描述

ADA4830-1是一款单芯片高速差动放大器，专为汽车应用而设计。该设计以传统4 电阻差动放大器为基础，经优化以避免增强该标准放大器应用电路时容易犯的错误。

当检测到输入过压条件时，集成到ADA4830-1 的电池短路保护功能利用快速开关电路，将内部电压节点箝位并保持在安全电平。这种保护使得ADA4830-1 的输入可以直接连接到远程视频源，如后视摄像头等，而不需要昂贵的串联大电容。

像ADV7180等大多数视频解码器都建立在极低的电压处理上，因此输入电压范围有限。ADA4830-1 的信号增益为0.5V/V ，设计用于将视频信号保持在视频解码器允许的输入范围内，通常为1 V p-p或更低。

输入共模电压范围

在一个具有0.5 V/V增益的标准4 电阻差动放大器中，输入共模(CM)范围是内核放大器CM范围的三倍。ADA4830-1的输入共模被扩展至超过地电压±8.5 V(5 V 电源) 。这种极宽的共模电压范围可让ADA4830-1和ADV7180在很大的共模偏置和噪声下工作，而对图像质量不产生任何不利影响。

线路诊断

图1所示的ADA4830-1/ ADV7180组合通过连接ADA4830-1上的STB输出至ADV7180 的其中一个GPIO端口而具有电池短路线路诊断功能。在电池短路事件发生期间，STB输出为逻辑低电平信号。ADV7180读取该低电平并产生一个可被系统微控制器读取的中断。电池短路输出标志(STB引脚)功能与电池短路保护无关。它的作用是表示每个输出的过压状态。由于是被动提供保护，因此始终有效；标志仅表示目前是否发生故障而已。

输入ESD保护

保护ADA4830-1输入的架构采用了双向非对称闭锁电压的全新技术。它不受电池短路影响，并且具有超过8 kV HBM等级的ESD鲁棒性。对于高达15kV的额外ESD保护，推荐使用外部瞬态抑制器。

共模噪声抑制

ADA4830-1集成的片内电阻内部匹配良好，增加了宽频率范围的共模抑制(CMR)性能。图2表示ADA4830-1 CMR 与频率的关系，低频时的典型值为65 dB ，可在共模噪声较大的情况下恢复视频信号。

图2. 不同输入共模电压下的CMR与频率响应的关系

共模误差，无论是直流偏置还是交流信号，都会降低视频图像质量。图3和图4显示白色背景下的单个巨大黑色条纹。图3表示500 kHz 、1 V p-p共模噪声信号对视频图像质量的影响。图4表示加入了ADA4830-1输入级以去除共模噪声的增强视频图像质量。

图3. 加入1 V p-p、500 kHz共模噪声、旁路ADA4830-1后，视频显示的黑色条纹

图4. ADA4830-1抑制1 V p-p、500 kHz共模噪声后，视频显示的黑色条纹

ADV7180 自动检测与全球NSTC 、PAL和SECAM标准兼容的标准模拟基带电视信号，并将其转换为与8位ITU-R.656接口标准兼容的4:2:2分量视频数据。针对具有真8位数据分辨率的消费电子应用，精确的10位模数转换可以提供专业品质的视频性能。三个模拟视频输入通道接受标准复合视频信号、S-视频信号或分量视频信号，支持较宽范围的消费视频源。自动增益控制(AGC)和箝位复位电路使输入视频信号峰峰值范围可达到1.0 V。

印刷电路板(PCB)布局考量

在任何注重精度的电路中，必须仔细考虑电路板上的电源和接地回路布局。PCB应尽可能隔离数字部分和模拟部分。本PCB采用4层板堆叠而成，具有较大面积的接地层和电源层多边形。有关布局和接地的详细论述，请参见MT-031指南；有关去耦技术的信息，请参见MT-101指南。

通过10 μF和0.1 μF电容对ADV7180的电源进行去耦。此外，采用0.1 μF和22 μF 电容对ADA4830-1进行去耦，以适当抑制噪声并减小纹波。这些电容应尽可能靠近相应器件，以确保0.1 μF 电容具有低ESR值。对于所有高频去耦，建议使用陶瓷电容。

确保电源走线尽可能宽，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的毛刺效应。通过数字地将时钟及其它快速开关数字信号屏蔽起来，使之不影响电路板的其它器件。

常见变化

若需要多个通道，则ADA4830-1 提供2通道版本，即ADA4830-2 。

电路评估与测试

该电路使用EVAL-CN0263-EB1Z 电路板，其中包含要评估的电路，如本笔记所述。电路板还包括ADV7391视频编码器，可用于重建输入视频信号。若需有关输出电路的介绍，请参考CN-0264 电路笔记。Cypress USB微控制器用于配置EVAL-CN0263-EB1Z板并向/从该板加载软件。

设备要求

需要以下设备：

• 带USB端口的Windows® XP 、Windows Vista®(32位)或Windows® 7(32位)PC。

• Astrodesign VG-828可编程视频信号发生器。

• 用作单通道和共模误差电压的视频源。本电路笔记中的测试采用AD8137差分放大器，它将单端视频从VG-828转换为差分视频，并为AD8137 的VOCM 输入施加500kHz 、1 V p-p共模信号。加入共模电压情况下的输出差分信号施加于评估板的输入端。

• Hewlett-Packard 3314A 函数发生器。

• Agilent E3631A 电源。

• EVAL-CN0263-EB1Z 电路板。

• CN-0263评估软件。

• 电源：7.5 V或7.5 V壁式电源适配器。

• 视频显示器，用于观察EVAL-CN0263-EB1Z 电路板的模拟视频输出。

开始使用