最初,視頻濾波器是被放大器包圍的無源LC電路。通過將放大器與RC濾波器組合,可以實現更小,更高效的設計。此外,在1960年代開發的靈敏度分析和預失真方法克服了較差的性能,這種性能使早期的視頻濾鏡失去了良好的聲譽。
本文檔介紹了過濾器的基本原理及其特性。更重要的是,顯示了視頻應用的過濾器設計指南,以及如何將其改進。
用于PC的高性能運算放大器和專用軟件可實現寬帶有源濾波器的設計,但這些優勢不能滿足任何特定應用的要求。對于視頻濾波器,特定的應用和信號格式為每個電路設計增加了細微差別。
相位線性度和群延遲
濾波器的相位線性度指定為包絡延遲或群延遲(GD)與頻率的關系。平坦的組延遲表示所有頻率都延遲了相同的量,從而在時域中保留了波形的形狀。因此,絕對群延遲不如群延遲的變化那么重要。不應將稱為通道間差異的單獨規范指定為“時間重合”,不要將其與群時延相混淆。
盡管視頻不希望這樣做,但是可以接受多少組延遲變化,為什么?答案取決于應用程序和視頻格式。例如,ITU-470非常寬松地規定了復合視頻的組延遲。但是,ITU-601嚴格規定了它,以確保世代的穩定性,包括MPEG-2壓縮以及在序列化之前控制相位抖動。
抗混疊濾波器的設計對于抗混疊濾波器,選擇性由ITU-601模板確定,如圖1所示。指定的帶寬為5.75MHz±0.1dB,在6.75MHz處的插入損耗為12dB,在8MHz處的插入損耗為40dB,并且在0.1dB帶寬上具有±3ns的群時延變化。僅對于模擬濾波器而言,這樣的性能太難了,但是4倍過采樣將要求修改為27MHz時的12dB和32MHz時的40dB。
使用軟件或歸一化曲線8,可以發現具有-3dB帶寬8.45MHz的5極Butterworth濾波器可以滿足選擇性的要求,但不能滿足群延遲的要求。對于后者,需要一個延遲級,為此,重要的運算放大器參數是0.1dB,2VP-P帶寬9。該數字應用于方程式1和2以獲得準確的設計。此應用的原理圖基于4倍過采樣(圖2),曲線顯示了其增益和群延遲特性。
接下來考慮PC視頻。VESA未指定用于抗鋸齒或重建過濾器的模板。XGA分辨率(85 Hz時為1024 x 768)具有94.5MHz的采樣率和47.25MHz的奈奎斯特頻率。對于在奈奎斯特頻率下大于35dB的衰減,可以使用20MHz 4極巴特沃斯濾波器的勞赫(Rauch)實現。同樣,選擇MAX4450 / MAX4451是因為它們具有出色的瞬態響應和大信號帶寬(2VP-P為175MHz)。
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