CN108134382A - 一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备。模拟视频信号的防过压电路包括：输入端，与输入端相连的输入缓冲模块，与输入缓冲模块相连的防过压模块，以及与防过压模块相连的输出端；其中，输入端用于产生并向输入缓冲模块输入模拟视频电流信号；输入缓冲模块用于将模拟视频电流信号放大；防过压模块用于防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，并且阻隔反向电流；输出端用于输出防过压模块传输的模拟视频电流信号。该电路能够承受长时间的过电压，同时避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。

Description

一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备
技术领域
本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备。
背景技术
模拟视频信号是电视信号、静止图象信号或者可视电视图象信号。通常，模拟视频信号采用同轴电缆传输，传输距离可以达到500米以上。在一些应用场合(如车载视频传输或者电路发生短路)时，模拟视频信号长时间过压传输，因此需要传输电路能承受长时间的过电压。
示例性的，在模拟标清复合视频广播信号(Composite Video Broadcast Signal，CVBS)的传输中，通常采用交流耦合传输的方式，在电路的输出端串接一个220μF或者470μF的电容，以实现隔断直流过压电平，同时保证交流视频信号正常传输的目的。然而，该方案通常需要高耐压的大容值的电解电容来实现，电解电容的体积较大，无法应用在对体积有要求的电路中。并且电解电容通常只能是单向耐压，如果长期应用在负压场合会出现损坏。
发明内容
本发明提供一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备，使电路能够承受长时间的过电压，同时避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。
第一方面，本发明实施例提供了一种模拟视频信号的防过压电路，包括：输入端，与输入端相连的输入缓冲模块，与输入缓冲模块相连的防过压模块，以及与防过压模块相连的输出端；
其中，输入端用于产生并向输入缓冲模块输入模拟视频电流信号；输入缓冲模块用于将模拟视频电流信号放大；防过压模块用于防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，并且阻隔反向电流；输出端用于输出防过压模块传输的模拟视频电流信号。
进一步地，输入缓冲模块包括第一电阻、电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻和开关管；
其中，第一电阻的一端与输入端相连，第一电阻的另一端接地，电容的一端与输入端相连，电容的另一端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端输入第一电压，第三电阻的一端与电容的另一端相连，第三电阻的另一端接地，开关管的基极与电容的另一端相连，开关管的集电极输入第二电压，开关管的发射极与第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端接地。
进一步地，防过压模块包括二极管和第五电阻；
其中，二极管的一端与开关管的发射极相连，二极管的另一端与第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端与输出端相连。
进一步地，输入端为模拟视频信号源，其中，模拟视频信号源的一端与第一电阻的一端相连，模拟视频信号源的另一端接地。
进一步地，输出端为第六电阻，其中，第六电阻的一端与第五电阻的另一端相连，第六电阻的另一端接地。
进一步地，开关管为NPN型高速三极管。
进一步地，二极管为肖特基二极管。
进一步地，第一电压和第二电压均为直流电压，第一电压的取值大小在3V-12V的范围内，第二电压的取值大小在3V-12V的范围内，第一电阻R1的取值大小在100Ω-10kΩ的范围内，电容C的取值大小为大于或者等于10μF。
进一步地，模拟视频信号源的交流电压的大小为2V，第一电阻为1kΩ，电容为10μF，第二电阻为5.6kΩ，第三电阻为200kΩ，第四电阻为1kΩ，第五电阻为70Ω，第六电阻为75Ω，第一电压为3.3V，第二电压为3.3V。
进一步地，开关管的型号为NS3904或者NNS3904，二极管的型号为1N5818。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括第一方面中任一项提供的模拟视频信号的防过压电路。
本发明通过在模拟视频信号的防过压电路中设置输入缓冲模块和防过压模块，能够防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，使电路能够承受长时间的过电压，并且阻隔反向电流，避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。同时，电路中不需要电解电容等体积较大的器件，使得电路能够应用在对体积有要求的场合。
附图说明
图1为现有的模拟视频信号的电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种模拟视频信号的防过压电路的仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
另外，除非明确地描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变形将被理解为暗示包含该元件，但不排除任意其它元件。
还需要说明的是，本发明实施例中用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”等来描述各种组件是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序，这些组件不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个组件与另一组件区分开。并且，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该()”也意图包括复数形式。
模拟视频信号是电视信号、静止图象信号或者可视电视图象信号，可支持(美国)国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，NTSC)、逐行倒相(Phase Alteration Line，PAL)和顺序与存色彩电视系统(Sequentiel CouleurAMemoire，SECAM)三种制式。根据三基色原理，利用R(红)、G(绿)、B(蓝)三色不同比例的混合可以表示各种色彩。摄像机在拍摄图像时，通过光敏器件(如电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD))，将光信号转换为RGB三基色电信号。由于摄像机中的原始信号和电视机、监视器里的最终信号都是RGB信号，因此使用RGB信号作为视频信号的传输和记录方式无疑会有较高的图像质量。但在实际应用中往往不是这样，因为一则这会极大地加宽视频信号带宽，增加相关设备成本；二则这也与现行的黑白电视不兼容。为此三基色信号会按一定比例组合成亮度(Y)和色度(U，V)信号。为了使U、V和Y能在一个频带内传输，达到黑白/彩色视频信号接收兼容的目的，还需将这两个色度信号进行正交幅度调制后，在模拟视频信号的电路中传输。
图1示出了现有的模拟视频信号的电路的结构示意图，该电路包括输入端，与输入端相连的电解电容，与电解电容相连的输出端。为了电路能承受长时间的过电压，电解电容的大小通常为220μF或者470μF。然而，电解电容的体积较大，无法应用在对体积有要求的电路中。并且电解电容通常只能是单向耐压，如果长期应用在负压场合会出现损坏。
为了解决上述问题，现有的模拟视频信号的电路可以将电解电容替换为集成芯片或者保护器件(如瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)或者稳压管)。然而，将电解电容替换为集成芯片的方法成本高，并且由于模拟高清视频技术出现的时间不长，目前市面上只有用于模拟CVBS信号的芯片，无法应用于模拟高清视频信号的电路；将电解电容替换为TVS或者稳压管的方法只适用于短时间的过压保护，或者防止一些浪涌脉冲损坏，如果应用于长时间的过压场合，会出现器件由于过热而损坏的情况。
本发明实施例提供一种模拟视频信号的防过压电路及电子设备，使电路能够承受长时间的过电压，同时避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。
图2为本发明实施例提供的一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图，该电路可应用在模拟视频传输接口(Transport Video Interface，TVI)信号，模拟高清视频传输接口(High Definition Transport Video Interface，HDTVI)信号，模拟同轴高清解决方案(Analog High Definition，AHD)信号，模拟复合视频接口(Composite VideoInterface，CVI)信号，模拟高清复合视频接口(High Definition Composite VideoInterface，HDCVI)信号，模拟CVBS信号的电路中。该电路包括：输入端10，与输入端10相连的输入缓冲模块11，与输入缓冲模块11相连的防过压模块12，以及与防过压模块12相连的输出端13。
其中，输入端10用于产生并向输入缓冲模块11输入模拟视频电流信号；输入缓冲模块11用于将模拟视频电流信号放大；防过压模块12用于防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，并且阻隔反向电流；输出端13用于输出防过压模块12传输的模拟视频电流信号。
通过设置输入缓冲模块11和防过压模块12，输入缓冲模块11能够连接输入端10和防过压模块12，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用；防过压模块12能够防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，使电路能够承受长时间的过电压，并且阻隔反向电流，避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。
具体的，结合图2，图3为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图，输入缓冲模块11(如图3中虚线框所指示部分)包括第一电阻R1、电容C、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和开关管Q；
其中，第一电阻R1的一端与输入端10相连，第一电阻R1的另一端接地，电容C的一端与输入端10相连，电容C的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端输入第一电压，第三电阻R3的一端与电容C的另一端相连，第三电阻R3的另一端接地，开关管Q的基极与电容C的另一端相连，开关管Q的集电极输入第二电压，开关管Q的发射极与第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端接地。
具体的，第一电阻R1为前级负载电阻；电容C用于隔离前级的模拟视频电流信号中的直流成分，只保留交流成分通过；第二电阻R2和第三电阻R3用于向开关管Q提供直流偏置，保证开关管Q工作在合适的直流偏置状态；第四电阻R4用于输出端13悬空时提供负载。
可选的，开关管Q为NPN型高速三极管。
进一步可选的，第一电阻R1的取值大小在100Ω-10kΩ的范围内，电容C的取值大小为大于或者等于10μF。
进一步地，结合图3，图4为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图，防过压模块12(如图4中虚线框所指示部分)包括二极管D和第五电阻R5。
其中，二极管D的一端与开关管Q的发射极相连，二极管D的另一端与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与输出端13相连。
具体的，二极管D能保证正常的模拟视频电流信号通过。当在输出端13接入过载电压时，PN结处于反偏状态，使电路能够承受长时间的过电压，并且阻隔反向电流，避免了反向电流对电路造成损害的问题。第五电阻R5与二极管D串联分压，实现阻抗匹配的作用。
可选的，二极管D为肖特基二极管。
进一步地，结合图4，图5为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图，输入端10(如图5中虚线框所指示部分)为模拟视频信号源V，其中，模拟视频信号源V的一端与第一电阻R1的一端相连，模拟视频信号源V的另一端接地。
进一步地，结合图5，图6为本发明实施例提供的另一种模拟视频信号的防过压电路的结构示意图，输出端13为第六电阻R6，其中，第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端相连，第六电阻R6的另一端接地。
具体的，第六电阻R6是模拟视频信号的后级设备的输入阻抗。
结合图6可知，由于电路中均采用普通的电阻、电容等器件，不存在电解电容等体积较大的器件，使得电路能够应用在对体积有要求的场合。
进一步地，第一电压和第二电压均为直流电压，第一电压的取值大小在3V-12V的范围内，第二电压的取值大小在3V-12V的范围内。
通常在电路的实现中，为了降低成本，通常向第二电阻R2的另一端和开关管Q的集电极输入相同的电压值，即第一电压和第二电压的取值相等，这样只需要将第二电阻R2的另一端和开关管Q的集电极连接在同一个电源上即可。
在一种可能的实现方式中，模拟视频信号源V的交流电压的大小为2V，第一电阻R1为1kΩ，电容C为10μF，第二电阻R2为5.6kΩ，第三电阻R3为200kΩ，第四电阻R4为1kΩ，第五电阻R5为70Ω，第六电阻R6为75Ω，第一电压为3.3V，第二电压为3.3V。开关管的型号为NS3904或者NNS3904，二极管的型号为1N5818。
可以理解的是，上述可能的实现方式只是本发明实施例提供的一种可以实现本发明有益效果的方式，图6中的各个器件的取值也可以根据实际电路需求进行调整，本发明实施例对此不作具体限制。
图7为本发明实施例提供的一种模拟视频信号的防过压电路的仿真图，其中，电路中的各个器件的取值选取上述可能的实现方式所提供的数值。从图7中可以看到，在10Hz-100MHz的频率范围内，模拟视频信号的防过压电路的输出电压均稳定在1V左右，输出视频信号均能通过。
本发明实施例提供一种模拟视频信号的防过压电路，包括：输入端，与输入端相连的输入缓冲模块，与输入缓冲模块相连的防过压模块，以及与防过压模块相连的输出端；其中，输入端用于产生并向输入缓冲模块输入模拟视频电流信号；输入缓冲模块用于将模拟视频电流信号放大；防过压模块用于防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，并且阻隔反向电流；输出端用于输出防过压模块传输的模拟视频电流信号。通过在模拟视频信号的防过压电路中设置输入缓冲模块和防过压模块，能够防止放大后的模拟视频电流信号损坏电路，使电路能够承受长时间的过电压，并且阻隔反向电流，避免了反向电流对电路造成损害的问题，提升了电路的稳定性。同时，电路中不需要电解电容等体积较大的器件，使得电路能够应用在对体积有要求的场合。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括具有上述实施例中所描述的任意一项特征的模拟视频信号的防过压电路。
上述电子设备可实现本发明任意实施例所提供的模拟视频信号的防过压电路相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种模拟视频信号的防过压电路，其特征在于，包括：输入端，与所述输入端相连的输入缓冲模块，与所述输入缓冲模块相连的防过压模块，以及与所述防过压模块相连的输出端；
其中，所述输入端用于产生并向所述输入缓冲模块输入模拟视频电流信号；所述输入缓冲模块用于将所述模拟视频电流信号放大；所述防过压模块用于防止放大后的所述模拟视频电流信号损坏所述电路，并且阻隔反向电流；所述输出端用于输出所述防过压模块传输的所述模拟视频电流信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输入缓冲模块包括第一电阻、电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻和开关管；
其中，所述第一电阻的一端与所述输入端相连，所述第一电阻的另一端接地，所述电容的一端与所述输入端相连，所述电容的另一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端输入第一电压，所述第三电阻的一端与所述电容的另一端相连，所述第三电阻的另一端接地，所述开关管的基极与所述电容的另一端相连，所述开关管的集电极输入第二电压，所述开关管的发射极与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述防过压模块包括二极管和第五电阻；
其中，所述二极管的一端与所述开关管的发射极相连，所述二极管的另一端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端与所述输出端相连。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述输入端为模拟视频信号源，其中，所述模拟视频信号源的一端与所述第一电阻的一端相连，所述模拟视频信号源的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述输出端为第六电阻，其中，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第六电阻的另一端接地。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述开关管为NPN型高速三极管。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述二极管为肖特基二极管。
8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一电压和所述第二电压均为直流电压，所述第一电压的取值大小在3V-12V的范围内，所述第二电压的取值大小在3V-12V的范围内，所述第一电阻R1的取值大小在100Ω-10kΩ的范围内，所述电容C的取值大小为大于或者等于10μF。
9.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述模拟视频信号源的交流电压的大小为2V，所述第一电阻为1kΩ，所述电容为10μF，所述第二电阻为5.6kΩ，所述第三电阻为200kΩ，所述第四电阻为1kΩ，所述第五电阻为70Ω，所述第六电阻为75Ω，所述第一电压为3.3V，所述第二电压为3.3V。
10.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述开关管的型号为NS3904或者NNS3904，所述二极管的型号为1N5818。
11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的模拟视频信号的防过压电路。
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