三倍和四倍RGB放大器在3.3V上提供完全性能

来源：analog 发布时间：2023-12-25

摘要： LT6550和LT6551 3.3V三倍和四倍高速放大器使驱动RGB和组件视频电缆的紧凑解决方案成为可能。

LT6550和LT6551 3.3V三倍和四倍高速放大器使驱动RGB和组件视频电缆的紧凑解决方案成为可能。这些电压反馈放大器驱动50欧姆或75欧姆双端电缆，并预先配置为固定增益2，从而消除6或8个外部增益设置电阻。

使用较低电源电压的工业趋势增加了对信号处理特性的要求。例如，3.3V视频放大器不仅需要高转换速率和快速的稳定时间，而且还必须具有宽的输入和输出电压摆幅范围，以避免剪辑视频波形的任何部分。电流反馈放大器不能使用，因为它们在低电源下缺乏足够的信号摆幅，而且它们需要地面上的输入信号。

LT6550和LT6551是真正的电压反馈放大器，具有110MHz (-3dB)带宽，340V/μs转换速率和快速稳定时间，使其成为低电压，高分辨率，RGB视频处理的理想选择。

LT6550和LT6551的工作电压从3V到12.6V，并且完全指定在单个3.3V和5V电源上，LT6550也完全指定在±5V电源上。这两个部件都采用紧凑型10引脚MSOP封装，在工业温度范围内保证性能。

放大器的特点

图1中的框图显示了LT6550和LT6551之间的区别。LT6551四轴电路设计用于单电源操作，反馈返回地面。LT6550三极具有单独的V(EE)引脚，可用于单电源或分路电源。

这些器件具有内部反馈电阻和流过引脚，简化了PC板布局，并通过最小化输入到输出的杂散电容提高了性能。该放大器具有轨对轨输出和包括接地在内的输入共模范围。图2显示了驱动150欧姆负载与电源电压的输出摆幅。在单个3.3V电源上，输入电压范围从地延伸到1.55V，在驱动150欧姆负载时，输出通常摆动到电源电压的400mV范围内。表1总结了主要的性能规范。

表1 典型性能指标(T(A) = 25℃)
参数	条件	典型的Values@3.3V / 0 v	典型值@ 5V/0V
3 db带宽	R(l) = 150欧姆	90兆赫	110兆赫
0.25dB增益平坦度	R(l) = 150欧姆	30兆赫	30兆赫
输出电压摆幅高	R(l) = 150欧姆	2.5 v最低	3.5 v最低
输出电压摆幅低	I(SINK) = 10mA	200 mv最大	200 mv最大
转换速率	R(l) = 150欧姆	250 v /μs	340 v /μs
沉淀时间:3%	V(OUT) = 1.5V步长，R(L) = 150欧姆	20纳秒	20纳秒
通道分离	在10MHz的所有频道之间	-60分贝	-60分贝
微分增益	R(l) = 150	0.09%	0.05%
微分相位	R(l) = 150	0.09°	0.05°
每通道供电电流		8.5马	9.5马

图3显示了LT6551的一个通道的简化示意图。电阻R(F)和R(G)提供2的内部增益。(LT6550三组是增益设置电阻R(G)的轻微变化，连接到单独的接地引脚)。输入级由晶体管Q1到Q8和电阻R1组成。这种拓扑结构允许在低电源电压下实现高压转率。晶体管Q3和Q4是AB类偏置，晶体管Q5和Q6也是。输入级跨导由这些晶体管和电阻R1的1/g(m)推导而来。输入级驱动PNP和NPN电流镜的折叠级联退化电阻Q9至Q12，将差分信号转换成单端输出。在每个放大器的正负输入端都有背靠背的串联二极管D1到D4，将差分输入电压限制在±1.4V。当输入差分电压超过±1.4V时，R(IN)限制通过这些二极管的电流。互补驱动发电机向从轨道到轨道摆动的输出晶体管提供电流。

RGB视频应用

RGB(红、绿、蓝)视频格式需要三个信号，分别代表各自颜色的幅度，加上定时信号(同步)，有时与绿色分量结合在一起。

当视频放大器驱动双端50欧姆或75欧姆电缆时，从电缆远端的视频输出比放大器的输出低6dB。出于这个原因，这些视频放大器配置为闭环增益+2。每个RGB通道的黑色(所有三种颜色的最低输出)到白色(最高)电压范围约为700mV，同步脉冲通常比黑色电平低300mV，导致总电压范围为1.0V。这意味着对于直流耦合应用，放大器的输出在驱动150欧姆负载时需要至少摆幅2.0V，输入范围应大于1.0V。LT6550和LT6551的设计就是为了满足这些要求。

图4显示了一个3.3V供电的RGB电缆驱动器应用程序，它可以处理任何通道上的其他同步信息。使用直流耦合输入可以在保证的2.3V可用输出范围内精确控制信号摆幅。对于需要单独同步输出的应用程序，可以利用LT6551的第四个通道，如图4所示。

交流耦合s -视频分配器

S-video格式将亮度信号(Y)与色度子载波信号(C)分离，通常是交流耦合的。交流耦合应用要求通过允许3.2V的复合输出摆幅或2.5V的同步剥离视频输出摆幅来适应信号中的图像内容偏移。

图5显示了一个交流耦合的亮度和色度通道视频电缆驱动器，它提供双Y和C输出端口。LT6551从单个5V电源工作，提供3.3V的保证输出摆幅，由输入电阻网络建立的偏置点如图所示。色度信号是一种没有图像内容偏移的彩色子载波信号，因此可以很好地适应相同的偏置方案。

缓冲的RGB到色差矩阵

高性能消费产品需要生成YP(b)P(r)亮度和色度分量信号，通常来自标准RGB源内容。YP(b)P(r)格式在基带有一个亮度信号和两个加权色差信号。即使使用固定的内部增益电阻，如图6所示连接的两个LT6550也很容易实现所需的转换矩阵方程(也如图6所示)。为了进行转换，第二个LT6550的Y通道输入是来自第一个LT6550的2倍放大RGB信号的简单加权和，从而产生2Y信号。第二个LT6550的Y通道输出被反馈到其反馈电阻的公共引脚。该配置隐式地为两个色差通道执行所需的Y减法函数，并将Y通道输出级设置为所需的单位增益。

色差信号的必要缩放由它们各自的输出端电阻网络被动地完成。由于该电路自然产生双极色差信号(电缆负载时±0.35V)，最简单的实现是用±3.3V分路电源为电路供电。该电源配置的可用输出摆幅约为5.6V，电路可以轻松处理具有复合同步和各种直流偏置的视频。由于Y通道通常需要合并同步，因此要么所有RGB信号都可以包含同步，要么可以在Y信号求和节点中引入1.8mA门控电流接收器以添加同步。