CN101296347A

CN101296347A - 视频信号放大装置

Info

Publication number: CN101296347A
Application number: CNA2007101019132A
Authority: CN
Inventors: 黄广建
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-10-29

Abstract

一种视频信号放大装置，其适用于放大一视频信号的电压。视频信号放大装置包括一信号放大单元以及至少一输出单元。信号放大单元包括一第一晶体管以及一第二晶体管，第一晶体管以及第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，射极随耦器电路推动反馈电路。信号放大单元接收视频信号，并利用射极随耦器电路以及反馈电路将视频信号的电压放大后输出。输出单元耦接于信号放大单元，以接收被放大的视频信号。输出单元包括一输出阻抗匹配电路，输出单元利用输出阻抗匹配电路对被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

Description

视频信号放大装置

技术领域

本发明涉及一种信号放大装置，尤其涉及一种视频信号放大装置，该视频信号的电压放大与输出端口扩充机制更具弹性。

背景技术

目前，数字视讯设备与产品正快速成长，其应用包括了影像通讯、保全监控以及娱乐应用等范畴。包括数字影碟播放机(DVD player)、机上盒(Set-up box)等视讯设备中，进行译码的影像处理器的输出端必须再串接视频信号放大电路，以增加译码出的视频信号功率，从而优化影像的输出品质。一般的视讯设备具有不同的视讯输出端口，例如，CVBS、RGB、S-VIDEO、VGA、YPbPr等。而基于功能整合化的趋势，部分设备同时设有多种输出端口，以增加后端设备信号连接的弹性。而视讯输出端口的扩充需求进一步突显了视频信号放大机制的重要性。

一般而言，视讯设备多采取集成电路厂商所制作的视讯放大器芯片，作为电压信号放大与扩充信号输出端口的机制。视讯放大器芯片的运用虽可减少硬件电路所占用的面积，与减少相关研发与测试的需求。然而，视讯放大器芯片的价格较高，而造成视讯设备的成本耗费。另一方面，视讯放大器具有固定的输出端口数量，倘若采用的放大器输出端口数量与需求的输出端口数量未互相匹配，则将造成功能闲置。再者，若将视讯放大器视为产品的必要元件，则产品制程极易被放大器芯片的交货期等因素所限制。

本发明有鉴于上述缺陷，从而提出本发明，利用低价并容易取得的晶体管来实现放大视频信号电压的目的，可降低产品成本需求，并使视频信号的电压放大与输出端口扩充机制更具弹性，以符合实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种视频信号放大装置，藉由晶体管所构成，可降低视频信号电压放大机制的成本，并使其设计更具弹性。

本发明揭示一种视频信号放大装置，其适用于放大一视频信号的电压。该视频信号放大装置包括一信号放大单元以及至少一输出单元。该信号放大单元包括一第一晶体管以及一第二晶体管，该第一晶体管以及该第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，该射极随耦器电路推动该反馈电路。该信号放大单元接收该视频信号，并利用该射极随耦器电路以及该反馈电路将该视频信号的电压放大后输出。该输出单元耦接于该信号放大单元，以接收该被放大的视频信号。该输出单元包括一输出阻抗匹配电路，该输出单元利用该输出阻抗匹配电路对该被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

本发明更揭示另一种视频信号放大装置，其适用于放大一视频信号的电压，该视频信号放大装置包括多个信号放大单元以及多个输出单元。该多个信号放大单元分别包括一第一晶体管以及一第二晶体管，该第一晶体管以及该第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，该射极随耦器电路推动该反馈电路。该多个信号放大单元分别接收该视频信号，并利用个别的射极随耦器电路以及反馈电路将该视频信号的电压放大后输出。该多个输出单元分别对应耦接于该多个信号放大单元，以接收该被放大的视频信号。该多个输出单元分别包括一输出阻抗匹配电路，该多个输出单元利用个别的输出阻抗匹配电路对该被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及图式中加以阐述。

附图说明

图1为本发明所揭示视频信号放大装置之一具体实施例的系统架构示意图；

图2为本发明所揭示视频信号放大装置的第一电路实例；

图3为本发明所揭示视频信号放大装置的第二电路实例；

图4为本发明所揭示视频信号放大装置的第三电路实例；

图5为本发明所揭示视频信号放大装置的第四电路实例；

图6为本发明所揭示视频信号放大装置的另一具体实施例的系统架构示意图；

图7为本发明所揭示视频信号放大装置的第五电路实例。

图中符号说明

10、20、30、40、60：视频信号放大装置

11、61：输入阻抗匹配电路

110、610：滤波器

13、43、631～63N：信号放大单元

15、251～25N、351～35N、451～45N、651～65N：输出单元

17、67：影像处理器

IN：输入端口

OUT、OUT1～OUTN：输出端口

Q1、Q11～Q1N：第一晶体管

Q2、Q21～Q2N：第二晶体管

Q31～Q3N：第三晶体管

Q2’：第四晶体管

C1、C11～C1N、C21～C2N：电容

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R11～R1N、R21～R2N、R51～R5N、R61～R6N、R71～R7N：电阻

具体实施方式

本案利用晶体管所构成的电压信号放大电路，作为视频信号的电压放大机制，以取代藉由视讯放大器芯片放大视频信号的习用技术。首先，请参阅图1，该图为本发明所揭示的视频信号放大装置之一具体实施例的系统架构示意图。

如图1所示，视频信号放大装置10适用于放大一影像处理器17所输出的视频信号的电压。视频信号放大装置10包括了一输入阻抗匹配电路11、一信号放大单元13以及一输出单元15。输入阻抗匹配电路11耦接于影像处理器17与信号放大单元13之间，作为影像处理器17的输出端与信号放大单元13的输入端间的阻抗匹配，以避免信号在阻抗不同的区块间传输，因阻抗不匹配而造成信号的传输损失与劣化。信号放大单元13包括了一第一晶体管以及一第二晶体管，第一晶体管与第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，射极随耦器电路推动反馈电路，而反馈电路的输出信号再反馈至射极随耦器电路。信号放大单元13接收视频信号，并利用射极随耦器电路以及反馈电路将视频信号的电压放大后输出。输出单元15耦接于信号放大单元13，以接收被放大的视频信号。输出单元15包括一输出阻抗匹配电路，输出单元15利用输出阻抗匹配电路对被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

接着，请参阅图2，该图为本发明所揭示视频信号放大装置10的第一电路实例。如图2所示，输入阻抗匹配电路11由滤波器110、电阻R1、R2以及电容C1所共同构成；信号放大单元13由第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电阻R3、R4、R5、R6、R7所共同构成，其中，第一晶体管Q1、电阻R3、R4、R6构成一射极随耦器电路，而第二晶体管Q2、电阻R5、R7构成一反馈电路；输出单元15由电阻R11以及电容C11、C21所共同构成。

视频信号由输入端口IN输入阻抗匹配电路11，由电阻R1、R2与滤波器110进行影像处理器17与信号放大单元13间的阻抗匹配，与撷取视频信号的必要频带，并由交流信号耦合电容C1隔绝直流成分，进而再输入信号放大单元13。

信号放大单元13由第一晶体管Q1所构成的射极随耦器电路与第二晶体管Q2所构成的反馈电路共同组成，其中，第一晶体管Q1与第二晶体管Q2分别为一NPN型双载子接面晶体管与一PNP型双载子接面晶体管，电阻R3、R4、R5、R6为配合第一晶体管Q1与第二晶体管Q2所设置的偏压、负载电阻。如图2所示，第一晶体管Q1的集极耦接于第二晶体管Q2的基极，以推动第二晶体管Q2；而第二晶体管Q2的集极输出端再透过电阻R7耦接于第一晶体管Q1的射极，从而可对由第一晶体管Q1基极端输入的视频信号作电压放大。

被放大的视频信号进一步输出到输出单元15，输出单元15中，输出阻抗匹配电路由电阻R11与电容C11、C21所构成，作为信号放大单元13与一外接系统间的阻抗匹配，以将放大的视频信号透过输出端口OUT输出。又，一般视讯系统的传输阻抗为75欧姆，因此，电阻R11以及电容C11、C21一般被设计为一75欧姆阻抗匹配电路。

又，滤波器110设置于视频信号放大装置10的电路中，以撷取视频信号的必要频带。图2中，滤波器110被设置在输入阻抗匹配电路11内，然于其它实务应用中，滤波器110亦可被设置于其它单元内，例如，可设置于输出单元15中，与电阻11或电容C21串接。

特别提出的是，本发明利用射极随耦器电路作为输入信号阻抗转换的缓冲电路，并利用反馈电路作电压信号放大，其中，反馈电路的输出信号进一步反馈至射极随耦器电路，以调整输出信号的电压增益与频宽范围。图2中，第一晶体管Q1与第二晶体管Q2分别为一NPN型双载子接面晶体管与一PNP型双载子接面晶体管为例，构成射极随耦器电路与反馈电路，从而放大视频信号的电压。本发明可自由运用NPN型或PNP型的晶体管来实现信号放大单元13，图2的晶体管种类与架构为一实例，然其并非用以限制本发明的范围。

再者，所述的第一晶体管Q1与第二晶体管Q2的频率响应应在100MHz以上，以符合视频信号的频率需求。此外，视频信号的电压增益由第一晶体管Q1与第二晶体管Q2所共同决定。为了确认此机制的效能，本案发明人采用适当的晶体管与电阻、电容等元件，依据图2所揭示的电路结构来作连接，以对视频信号的电压作两倍放大，经过实际量测其电气特性之后，能完全符合相关视讯产品规范的要求。

依据图1与图2所揭示的系统架构与电路实例为基础，视频信号放大装置10可被进一步设计变化为多种电路型态，以符合实际应用的需求。

请参阅图3，该图为本发明所揭示视频信号放大装置20的第二电路实例，图3进一步扩充视频信号的输出端口。如图3所示，视频信号放大装置20包括了多个输出单元251、252、…、25N，输出单元251包括了一由电阻R11以及电容C11、C21所构成的输出阻抗匹配电路，输出单元252包括了一由电阻R12以及电容C12、C22所构成的输出阻抗匹配电路，…，以此类推。输出单元251～25N同时耦接于第二晶体管Q2的集极，以接收被放大的视频信号，并分别对接收的视频信号作阻抗匹配后，从而将放大的视频信号透过输出端口OUT1、OUT2、…、OUTN输出。

更进一步，请参阅图4，该图为本发明所揭示视频信号放大装置30的第三电路实例。图4与图3类似，图4的视频信号放大装置30包括了多个输出单元351、352、…、35N。图4与图3的不同之处在于各个输出单元351、352、…、35N除了分别包括一输出阻抗匹配电路之外，又另外包括有一射极随耦器电路，所述的射极随耦器电路耦接于信号放大单元13与各个输出单元351、352、…、35N之间，作为各个输出单元351、352、…、35N输入端的缓冲电路，以提升系统效能。如图4所示，输出单元351除了包括一电阻R11以及二电容C11、C21所构成的输出阻抗匹配电路之外，亦包括一第三晶体管Q31与一电阻R21，第三晶体管Q31与电阻R21即构成所述的射极随耦器电路，被放大的视频信号由第三晶体管Q31的基极输入，并由第三晶体管Q31的射极输出至电阻R11。其余各个输入单元352～35N均相同。

接着，请参阅图5，该图为本发明所揭示视频信号放大装置40的第四电路实例。图5中，视频信号放大装置40包括了多个输出单元451、452、…、45N。此外，信号放大单元43还包括了一或多个第四晶体管Q2’，第四晶体管Q2’为一PNP型双载子接面晶体管，并与第二晶体管Q2并联，进一步增加视频信号的功率，以符合负载增加的需求。

又，请参阅图6，该图为本发明所揭示视频信号放大装置60的另一具体实施例的系统架构示意图。如图6所示，视频信号放大装置60包括了一输入阻抗匹配电路61、多个信号放大单元631～63N以及多个输出单元651～65N，其中N为一大于1的整数。又，信号放大单元631、632、…、63N分别对应耦接于输出单元651、652、…、65N。图6中，影像处理器67输出一视频信号，输入阻抗匹配电路61耦接于影像处理器67与信号放大单元631～63N之间，以作为影像处理器67的输出端与信号放大单元631～63N的输入端间的阻抗匹配。

各个信号放大单元631、…、63N与图1的信号放大单元13相同，均分别包括了一第一晶体管以及一第二晶体管，第一晶体管与第二晶体管构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，射极随耦器电路推动反馈电路。信号放大单元631、…、63N分别接收视频信号，并利用个别的射极随耦器电路与反馈电路将视频信号的电压放大后输出。输出单元651、…、65N分别耦接于信号放大单元631、…、63N，以接收被放大的视频信号。各个输出单元651、…、65N分别包括一输出阻抗匹配电路，输出单元651、…、65N利用个别的输出阻抗匹配电路对被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

请参阅图7，该图为本发明所揭示视频信号放大装置60的第五电路实例，该图为图6的视频信号放大装置60之一电路实例。其中，输入阻抗匹配电路61、各个信号放大单元631～63N以及各个输出单元651～65N的电路结构，分别与图2的输入阻抗匹配电路11、信号放大单元13以及输出单元15的电路结构大致相同，因此，在此便不再作赘述。又，本发明可依据实际需求，将图3、4、5、7所揭示的电路实例进一步组合应用。

藉由以上实例详述，当可知悉本发明所揭示的视频信号放大装置利用低价格、易取得的晶体管放大视频信号的电压；并且，基于此一概念，更进一步提供了数种电路设计方案。由此可见，本发明为一易于配合实际需求的视频信号放大与输出端口扩充的机制。相较于已知技术，本发明的视频信号放大装置可降低产品成本，并使视频信号的电压放大与输出端口扩充机制更具弹性。

以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及图式而已，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的专利范围。

Claims

1.一种视频信号放大装置，其特征在于适用于放大一视频信号的电压，该视频信号放大装置包括：

一信号放大单元，包括一第一晶体管以及一第二晶体管，该第一晶体管以及该第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，该射极随耦器电路推动该反馈电路，该信号放大单元接收该视频信号，并利用该射极随耦器电路以及该反馈电路将该视频信号的电压放大后输出；以及

至少一输出单元，耦接于该信号放大单元，以接收该被放大的视频信号，该输出单元包括一输出阻抗匹配电路，该输出单元利用该输出阻抗匹配电路对该被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

2.如权利要求1所述的视频信号放大装置，其特征在于该第一晶体管以及该第二晶体管分别为一NPN型双载子接面晶体管以及一PNP型双载子接面晶体管。

3.如权利要求2所述的视频信号放大装置，其特征在于该第一晶体管的集极耦接于该第二晶体管的基极，该第二晶体管的集极耦接于该第一晶体管的射极。

4.如权利要求3所述的视频信号放大装置，其特征在于该信号放大单元还包括至少一第四晶体管，该第四晶体管为一PNP型双载子接面晶体管，该第四晶体管与该第二晶体管并联。

5.如权利要求1所述的视频信号放大装置，其特征在于还包括一滤波器，该滤波器设置于该视频信号放大装置的电路中，以撷取该视频信号的必要频带。

6.如权利要求1所述的视频信号放大装置，其特征在于该视频信号由一影像处理器所输出，该视频信号放大装置还包括一输入阻抗匹配电路，该输入阻抗匹配电路耦接于该影像处理器以及该信号放大单元之间。

7.如权利要求1所述的视频信号放大装置，其特征在于该输出单元还包括一射极随耦器电路，该射极随耦器电路耦接于该信号放大单元以及该输出阻抗匹配电路之间。

8.如权利要求7所述的视频信号放大装置，其特征在于该射极随耦器电路包括有一NPN型双载子接面晶体管。

9.一种视频信号放大装置，其特征在于适用于放大一视频信号的电压，该视频信号放大装置包括：

多个信号放大单元，分别包括一第一晶体管以及一第二晶体管，该第一晶体管以及该第二晶体管分别构成一射极随耦器电路以及一反馈电路，该射极随耦器电路推动该反馈电路，该多个信号放大单元分别接收该视频信号，并利用该射极随耦器电路以及该反馈电路将该视频信号的电压放大后输出；以及

多个输出单元，分别对应耦接于该多个信号放大单元，以接收该被放大的视频信号，该多个输出单元分别包括一输出阻抗匹配电路，该多个输出单元利用个别的输出阻抗匹配电路对该被放大的视频信号作阻抗匹配后输出。

10.如权利要求9所述的视频信号放大装置，其特征在于该第一晶体管以及该第二晶体管分别为一NPN型双载子接面晶体管以及一PNP型双载子接面晶体管。

11.如权利要求10所述的视频信号放大装置，其特征在于该第一晶体管的集极耦接于该第二晶体管的基极，该第二晶体管的集极耦接于该第一晶体管的射极。

12.如权利要求11所述的视频信号放大装置，其特征在于该多个信号放大单元更分别包括至少一第四晶体管，该第四晶体管为一PNP型双载子接面晶体管，该第四晶体管与该第二晶体管并联。

13.如权利要求9所述的视频信号放大装置，其特征在于还包括一滤波器，该滤波器设置于该视频信号放大装置的电路中，以撷取该视频信号的必要频带。

14.如权利要求9所述的视频信号放大装置，其特征在于该视频信号由一影像处理器所输出，该视频信号放大装置还包括一输入阻抗匹配电路，该输入阻抗匹配电路耦接于该影像处理器以及该多个信号放大单元之间。

15.如权利要求9所述的视频信号放大装置，其特征在于该多个输出单元分别包括一射极随耦器电路，该射极随耦器电路耦接于该信号放大单元以及多个输出单元个别的输出阻抗匹配电路之间。

16.如权利要求15所述的视频信号放大装置，其特征在于该射极随耦器电路包括有一NPN型双载子接面晶体管。