電纜等化器、電纜驅動器、時脈重整器(Reclocker)、串列解串列器(SERDES)等串列數位介面(SDI)元件是視訊訊號路徑中不可或缺的關鍵元件，為避免影響SDI視訊品質，須特別注意每個元件的電源V<sub>CC</sub>漣波，並適當進行效能權衡。
廣播視訊產品的效能不斷地持續提升，其中許多都已超出現今行業界的標準。要設計出滿足抖動、眼圖(Eye Timing)和訊號上升/下降等許多業界要求的產品，需要各式各樣的元件。
視訊訊號路徑中的每個元件都可能影響產品的效能。類比和SDI元件，如電纜等化器、電纜驅動器、時脈重整器、串列解串列器等，是組成視訊訊號路徑的關鍵部分。
由於其對SDI視訊品質的影響，這些元件都有對電源的要求，特別是VCC電壓漣波要求，而這些要求經常被人們低估或誤解。關注此一設計參數，可以使產品間出現很大的差異，其效能不是可被接受，就是非常出色。本文將討論VCC漣波對這些視訊元件效能的影響問題和相關的折衷權衡。
如圖1所示的SDI元件VCC漣波規範通常不會出現在產品裝置的產品資料表中，因為漣波限制取決於具體產品的特定效能需求，例如支援多高的視訊資料傳輸速率、在產品的輸入端需要多長的電纜(電纜長度)等，滿足產品的設計規範須要控制SDI訊號路徑每一層級上所產生的抖動。
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| 圖1 SDI區塊示意圖範例 |
一個SDI元件的VCC漣波可能對抖動產生直接的影響，因而最終影響產品的效能。SDI元件的設計人員盡最大努力使其元件能夠耐受電源漣波和雜訊。然而，了解這些裝置的VCC漣波要求和相關的效能權衡，仍然是一項重要的考慮因素。這一點尤其適用於第三代行動通訊(3G)資料傳輸速率和可實現更長電纜長度的新型元件。
電纜等化器漣波須小於100毫伏特
電纜等化器(EQ)是SDI訊號路徑的接收元件，可以作為輸入視訊訊號的放大和恢復。在一條180公尺(m)長的電纜(Belden 1694A)上，一個3G視訊訊號可能會衰減高達50分貝(dB)。這代表經過180公尺的電纜到達EQ輸入端後，電纜驅動器上一個振幅為800毫伏特(mV)的訊號將會衰減到約3毫伏特。在為LMH0394和LMH0395(雙輸出)這樣的3G電纜等化器供電時，訊噪比(SNR)扮演關鍵的作用，這類元件可以恢復經過180～200公尺電纜後而損耗的訊號。
圖2中的曲線表示基於視訊訊號資料速率和所需視訊電纜長度的最大VCC電源漣波。縱軸表示的是一個對數座標，使之更容易解決較長電纜可允許漣波電壓的難題。為了達到最大電纜長度，標準畫質(SD)和高畫質(HD)資料速率的漣波電壓限制分別約為58毫伏特和22毫伏特，而190公尺長電纜的3G漣波電壓限制約為9毫伏特。無論SDI資料速率或電纜長度如何，漣波振幅應該≦100毫伏特，以確保實行等化器的全部功能。
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| 圖2 SDI等化器的VCC漣波要求 |
時脈重整器/串列解串列器要求更乾淨電源
時脈重整器和串列解串列器等SDI裝置已整合鎖相迴路(PLL)，因此會有更乾淨電源(Clean Power)的明顯需求。視訊資料速率決定PLL迴路頻寬，因此電源供應抑制率(PSRR)隨頻率轉降。
如圖3所示，視訊資料速率也就是電源的開關頻率(FSW)對VCC漣波的影響最大。設計較低FSW的電源，將允許裝置的VCC有更多的漣波，也就會達到更高效率的電源解決方案。
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| 圖3 SDI時脈重整器和串列解串列器VCC漣波要求 |
電纜驅動器VCC漣波取決資料傳輸率
德州儀器(TI)的LMH0302及LMH0307(雙輸出)的SDI電纜驅動器有直接端接至VCC(圖4)，因此任何VCC上的電源雜訊或漣波都直接傳送到輸出的視訊訊號，並會在接收產品(Receiving Product)的輸入端作為附加抖動顯示出來。如同電纜等化器，電纜驅動器的VCC漣波限制取決於資料傳輸速率。從時間的角度看，較慢的資料傳輸速率有較大的單位間隔(UI)，因此，UI也較大，較大的允許抖動和相應的VCC漣波是可以接受的。
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| 圖4 LMH0302電纜驅動器 |
圖5中的曲線表示基於一個給定視訊資料速率的最大漣波電壓，以及電纜驅動器對總輸出抖動的相應影響。正如SDI訊號路徑中的其他裝置，VCC漣波是訊噪比的主要來源，並且造成視訊訊號的抖動。綜合以上所述，電纜驅動器上的VCC漣波將直接影響視訊訊號的訊噪比，從而造成接收產品等化器的更大抖動。
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| 圖5 SDI電纜驅動器所允許VCC漣波比較 |
SDI電源設計有利產品差異
總結來說，注重SDI元件電源設計的VCC漣波水準可以達到產品差異化，使其效能是可被接受甚或卓越效能。反之，如果一個產品的抖動水準或可達到的電纜長度並非最佳，就必須好好研究個別SDI元件的VCC漣波以做改善。設計有電壓漣波和雜訊小於10毫伏特的開關模式電源(SMPS)需要一定的細心與關注。在大多數情況下，電壓調節器輸出的漣波將會超過10毫伏特。
不過，德州儀器SIMPLE SWITCHER電源模組LMZ10503/4/5(3安培、4安培和5安培)及LMZ2206/8/10(6安培、8安培和10安培)等模組是全面整合、高效率的降壓電壓調節器，其擁有低輸出漣波和優異的熱效能，並符合EN55022(CISPR 22)電磁干擾(EMI)標準。低壓降穩壓器(LDO)可以清除電壓軌，而選擇正確的元件非常重要。LDO的PSRR會隨頻率下降，通常不足以清除操作頻率FSW>100KHz條件下的開關電源漣波。
而LP5900及LP3878的低壓降穩壓器可以顯著減少電源供應漣波和FSW>100KHz的開關電源所產生的雜訊。像這些敏感設計的電源軌濾波也是一個值得考慮的方案。執行VCC漣波小於10毫伏特的後置SMPS濾波器並不是一個簡單的任務，它將涉及元件的選擇和設計兩個方面。
(本文作者任職於德州儀器)