满足视频应用需求的宽带数字电位计电路

    在电视应用中，视频信号电平的控制电路的3dB截止频率应大于5MHz，而对监视器应用来说，这个截至频率应大于100MHz。基于CMOS的数字电位计通常不能用于视频设备，因为其频率响应一般小于1MHz。在视频应用中，选择带模拟或数字增益控制的可变增益放大器(VGA)是一个很好的选择。

不过，随着VGA频率范围得以改善，其他参数性能会变差，比如，如果要设计直流补偿低且增益特性严格的高频设备，将会比较困难。在视频应用中，增益大、直流偏移大意味着重新产生黑白电平平衡的难度也越大。

利用数字电位计可以设计出合适的视频电平控制电路。如果希望电位计的阶数更多，一个简单方法是采用两个多路复用器，并用放大器对多路复用器输出信号进行求和。采用求和放大器能使输入信号进行任意加权求和。例如，对两个8输入多路复用器，如果求和加权比为1:8，就可能实现64阶(6位)电位计。不过，对某些应用而言，64阶电位计仍不够精细。

利用诸如AD8111这样的视频开关矩阵，可以构建满足视频应用需求的阶数足够、带宽足够的电位计。

为增加更多阶，可使用诸如ADI公司的AD8111或AD8175这样的视频开关矩阵。这两种器件在从直流到250MHz范围的频率响应为1dB，直流偏移为5mV。这些器件可用作并行输入的8个(或9个)16:1多路复用器。每个输入都经过缓冲，且可以切换至任一输出端。

一个接至输入端的电阻衰减器产生不同视频信号电平，这些电平可施加在矩阵的任意输出。一个用作求和器件的运算放大器将这些输出以相应权重进行混合，从而在输出端得到期望的视频信号增益或衰减。

输入端不同的衰减值与矩阵的不同加权输出值可以在求和放大器S=IW的输出端产生许多信号电平的组合。其中其中S是级数，W是所用的输出数。

例如，通过使用AD8111(16输入、8输出)可以得到168阶(232阶)电位计。这个精度超过了目前的需求。但是，视频信号常常分成红、绿和蓝(RGB)分量，需要分开衰减，这就需要3个独立的电位器。因此，对每种分量使用同一矩阵，每种分量的5级电平都能以2个权重值相混合，结果得到三个25阶电位计(图2)。由于AD8175有附加输出，所以可能提供3个权重值，这样每种颜色分量可以有125阶电位计。

所有这些计算都是建立在假设梯型电阻衰减器由等值电阻组成，且混合比等于所用输入数的基础之上的，因此R1/R3=R9/R13=R21/R24=1。