原创 三相视频多路放大器加倍音视频源选择器的通道

 随着典型家庭娱乐系统中音频和视频(A/V)源数量的日益增多(如VCR、DVD、机顶盒等)，人们需要一种简单方法来选择想要的音频或视频源。但目前使用的附加式机械开关既笨重又容易磨损，导致开关性能随时间的推移逐渐下降。

      固态模拟开关可以解决这个问题，但是当开关通断动作使交流耦合电容充电和放电时，无源开关会产生令人厌烦的砰砰声。如果使用三相4:1多路复用器，工程师可以设计出结构简单、能大大降低开关瞬态噪声、并具有卓越性能的A/V源选择多路复用器。

      图1显示的基本4:1 A/V多路复用器利用Intersil公司的EL4342 4:1视频多路放大器，从4个外部音频/视频源(包含复合视频通道和立体声左右通道)中选择任何一个。

      该电路利用通道A选择4个复合视频源中的1个，利用通道B和C选择立体声左右通道。由采用二进制编码的通道控制逻辑输入S0和S1，完成输入选择。逻辑输入兼容TTL电平，开关时间为20ns，适用于复杂的多路复用器功能中的高速数字控制。

      高阻抗(HiZ)逻辑输入通过把输出放大器置于高阻状态，使三个信道全部无效。除了提供音频静音和视频空白功能之外，HiZ状态可让其它多路放大器共享同一输出，从而使输入源扩展到超过4:1的基本配置。

      图1：A/V源选择器的通路中没有机械开关，它可选择四个外部音频/视频信号中的任一个。

      多路复用器工作在双5V电源下，将允许视频输入和输出进行直流耦合，从而可在输出上保持复合视频源(视频、直流同步和黑色电平)。电阻R1a到电阻R4a是输入端接电阻。为实现精确的视频电缆端接，可以采用75Ω的输入端接和输出后向端接，但前提是允许6dB的吞吐量损失。

      如果不能忽略6dB的损耗，则可将75Ω输入端接电阻提高到10kΩ。许多视频电缆并没有受控的75Ω特征阻抗，因此将端接电阻提高到10kΩ可在不降低视频信号品质的情况下把增益恢复到单位增益。 

      在音频输入通道增加电容耦合(从C1b, c到C4b, c)，可以将放大器与音频源中可能存在的多余直流信号隔离开来。电阻R1b～R4b和R1c～R4c设定期望的输入阻抗并构成高通滤波器。4.7μF电容和10kΩ电阻形成一个截止频率为20Hz(3dB)的高通滤波器。使用大容量交流耦合电容的缺点是，当通道被连接到选择器输出端时可能会产生听得见的“砰砰”声。当音频源和接收器输入端之间存在直流电压差时，就可能发生这种情况。

       图2：利用该电路可让图1中的电路工作在单电源下。

      当交流耦合电容在开关过程中被充电和放电时，低阻抗多路开关能使输出端出现瞬态信号。对于这种情况，高阻抗输入缓存使交流耦合电容具有恒定阻抗，从而消除充放电时的瞬态信号。

      利用图2中的电路，这种A/V多路复用器适合工作在单+5V电源下。输入端的10kΩ/10kΩ电阻分压器提供2.5V的输入直流偏置，并把放大器输出电压范围的中心置于2.5V到1V之间。在音频通道的输出端，10kΩ/10kΩ电阻分压器将输出交流耦合电容器上的偏置电压保持为2.5 V。因此，直流分量不会随着该多路复用器进入/退出高阻抗状态而改变(反之亦然)。 

      视频通道输入必须采用交流耦合方式，如果电视或监视器没有配备这种方式，可能需要加入直流恢复电路。此时，频率响应和总谐波失真加噪声(THD+N)性能与双±5V电路相同。

      然而，放大器电源电压的降低将使放大器的输出范围相应下降，从双电源时的5.5V(峰峰值)下降到1.5V(峰峰值)。此时，复合视频通道仍有足够的裕度，而且音频通道中的THD将提高到大约2V(峰峰值)或者更高。