基于AD8108的宽频带低串扰视频切换矩阵的设计.doc

基于AD8108的宽频带低串扰视频切换矩阵的设计 摘要：介绍了一种宽频带低串扰视频切换矩阵的设计.该矩阵采用美国ADI公司的AD8108作为宽频带视频切矩阵的信号切换芯片,采用AT89C51作为微控制器完成矩阵切换的控制和外围界面的维护实现的视频切换矩阵具有325MHz的带宽能力和低通道间串扰、低进出串扰的特性，同时具有-98dB的高进出隔离度，完全可以满足各行业中对高性能视频和VGA信号的切换需求。 随着多媒体技术的发展，现实应用中对视频切换的要求也越来越高。在有线电视系统、高质量视频监控系统和大屏幕显示系统中，高质量视频和VGA信号要求使用宽带宽、低干扰的切换矩阵系统来完成信号源的切换过程。以前的切换矩阵使用的大多是机械式或是电子开关式的，它们的缺点通常是通道带宽不能通过高质量高分辨车的信源，并且存在强的串扰现象。1 AD8108芯片简介AD8l08是一种8×8的高速无交叉切换开关芯片，传输带宽可达325MHz。芯片输入口使用NPN差分输入管，并带有150电阻对输入信号进行缓冲，加上无阻塞式的传输，使得AD8108能达到高性能的视频应用效果。AD8108具有01dB的增益平坦度和002002度的差分增益差分相位错误率，而串扰抑制仅为-83dB。通过串行或并行输入的控制信号可以对AD8108实现切换控制。串口控制数据的输出可以方便地结合多个AD8108芯片来生成更大规模的视频切换矩阵。AD8108芯片可应用在高速信号切换矩阵中，实现对复合视频（NTSC，PAL，SECAM）、分量视频(YUV，RGB)、压缩视频(MPEC，Wavelet)和HDB3数字视频的切换。通常计算机的VGA信号可以转换成R、C、B、H、V，等五路信号，然后通过AD8108组成的切换矩阵进行切换。AD8108芯片的信道切换时间小于25ns，并且仅有小于l的信号耗损。图1 2 视频切换矩阵的硬件原理宽带宽低串扰视频切换矩阵系统主要由三片AD8108芯片、两片可编程逻辑器件ispMACH4A5和一片AT89C51微控制器组成。AD8108芯片内部集成了8×8的矩阵切换单元，用于对输入输出信号进行切换。两片ispMACH4A5模拟AD808芯片的切换过程，用于对同步数字逻辑进行切换。而AT89C51芯片作为微控制器用于对切换矩阵各单元进行切换控制以及用于构成人机界面和构建RS232串行通信接口。视频切换矩阵系统的硬件原理图如图1所示。图中的三片AD810S芯片分别完成R、G、B信号的8路输入和8路输出的切换，Rin1-8、Cin1-8和Bin1-8表示R、G和B信号8路输入。Rout1-8、Gout1-8和Bout1-8表示R、G和B信号的8路输出，对AD8108切换芯片的控制有串行输入控制和并行输入控制两种。AD8108芯片通过芯片内的32个寄存器对8路输入和8路输出运行切换控制。在串行输入控制时。AD8108的Dl脚通过CLK脚信号的下降沿驱动，依次传输OUT7D3、OUT7D2OUT0D1、OUT0D0信号到芯片内的32个寄存器中由寄存器控制输入信号和输出信号的对应切换关系。而并行输入控制则通过D0、D1、D2、D3信号管脚和A0、A1、A2信号管脚来完成。A0、A1、A2信号定义要控制的输出信道，D0、Dl、D2选择这一信道对应的输入切换信道，而D3则控制由A0、A1、A2信号指定的输出信道的开通和关闭。在AD8108中，CE信号用来选中芯片。RST用来对AD8108芯片进行初始化，但这个初始化没有对寄存器内容进行初始化，而仅仅对切换矩阵输出状态进行初始化，使得所有通道输出处于禁止状态，而寄存器中切换逻辑仍置于一个随机的排列中：UPDATE信号用于将寄存器内的信息置于切换矩阵上，使得设置的矩阵切换逻辑起作用。而DO管脚则用于多个AD8108芯片之间的串联控制。在实现了R、G、B信号切换之后，可由两片可编程逻辑芯片ispMACH4A5对H、V信号进行切换。由于H信号和V信号是同步的数字逻辑信号，这里采用15ns上升时间的数字可编程逻辑器件来完成H、V信号的切换，以保证数字同步逻辑的沿同步。图1中的ispMACH4A5(1)完成H信号的8×8切换，ispMACH4A5(2)完成V信号的8×8切换。ispMACH4A5芯片的SPAR、CLK、DI、DO、UPDATE、CE、RST、D3：0和A2：0信号的连接和AD8108芯片连接相一致，同时在ispMACH4A5中组建了与AD8108逻辑一致的切换矩阵逻辑。AD8108和ispMACH4A5中的CE信号连接在一起是将R、G、B、H、V捆绑起来一起控制，以完成对VCA信号的五路信号R、G、B、H、V的同步切换过程。 当然，R、G、B、H、V电可以分开进行单独控制以形成更多组合和更细的切换。