如果看不見，為什么還要測量？

　　多數(shù)人認為肉眼無法觀察到視訊中的差動增益（DG）與差動相位（DP）參數(shù)，──由于振幅太小，加上螢?zāi)涣炼茸兓≌诒蔚粽`差的影響，所以一般無法觀察到DG和DP，既然如此，為何還要測量這些看不見的參數(shù)呢？

　　DG和DP測試用于在檢測非常微小的誤差，以免這些誤差影響到視覺效果。這可確保視訊訊號從訊號源到最終目標經(jīng)過數(shù)百次放大器后仍能保持較高的影像品質(zhì)。對于放大器、類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)位/類比轉(zhuǎn)換器（DAC），可以利用一些簡單的方法評估其DG和DP性能，并在幾個測試點或接近電源軌的位置評估性能。再次強調(diào)，此處檢測的是非常小的誤差，以確保每一級訊號完整性。為了更加瞭解DG、DP誤差的影響，我們首先檢視DG、DP誤差對于放大器、ADC與DAC的影響。

　　簡單來說，我們可以把DG或DP視訊誤差的影響視為從較亮的環(huán)境移動到較暗環(huán)境時的膚色變化。對于採用副載波的電視系統(tǒng)，例如NTSC（北美和日本），DG的變化會直接影響飽和度或色澤的亮麗程度，如同電視機的色度控制。DP誤差則會改變色調(diào)（使得影像偏綠或偏紫），如同電視機的色彩控制。

　　再者，在類似于PAL（歐洲和中國）規(guī)格的副載波電視系統(tǒng)中，DG將直接影響到DP在二階飽和度的結(jié)果。最后，對于高解析（HD）和元件系統(tǒng)而言，DG和通道增益的差別將導(dǎo)致色度變化。雖然美國的NTSC系統(tǒng)并非透過空中無線播送的方式，但工業(yè)與安全視訊監(jiān)控系統(tǒng)仍然受傳統(tǒng)技術(shù)主導(dǎo)。

　　為什么需要DG和DP規(guī)格？

　　我們可以從電視節(jié)目的製作過程來看，多工攝影訊號經(jīng)過切換后，透過特殊設(shè)備傳送、錄影、播放和編輯，最終製成節(jié)目。頻道節(jié)目可能透過微波、光纖或衛(wèi)星系統(tǒng)遠距離傳輸，最終轉(zhuǎn)換成空中廣播電視訊號。有線系統(tǒng)、DVD或衛(wèi)星系統(tǒng)能夠?qū)㈦娨暪?jié)目傳送至每個家庭，讓我們可以在家中觀賞。在整個處理過程中，視訊訊號可能要經(jīng)過數(shù)百個放大器，每個放大器都會在視訊訊號中產(chǎn)生少量的DG和DP，為了保持視訊訊號的完整性，工程師必須設(shè)計高度靈敏的檢測訊號。

　　所有的放大器都具有一定的非線性振幅響應(yīng)特性，利用負反饋可以幫助降低非線性。DG和DP是真正強調(diào)線性度并考慮到頻率響應(yīng)特性的測量。NTSC和PAL電視系統(tǒng)在副載波中傳遞彩色資訊（分別為3.58MHz和4.43MHz）。差動增益被定義為低頻視訊電平或亮度產(chǎn)生變化時，對應(yīng)高頻副載波的幅度變化。在NTSC視訊波形中（圖1所示），3.58MHz副載波疊加在頻率較低的亮度訊號上，具有5級亮度。為了清晰起見，副載波用一個幅度較大的正弦波表示。實際上，在一行中包含了兩百多個副載波週期。

　　圖1：視訊的DG和DP。（白、黑、每個梯級的副載波、參考彩色脈衝、平行同步、一條平行線）

　　差動相位定義為在NTSC和PAL訊號中，低頻視訊訊號電平或亮度變化時所引起的高頻副載波相位變化。色調(diào)或色彩色顯示受制于視訊訊號同步脈衝以及出現(xiàn)在有效視訊影像段副載波之間的相位關(guān)係。為了正確顯示色彩資訊，必須保證精確控制相位。

　　放大器、ADC和DAC具有一個最佳工作點，在此點時的放大器具有最佳線性度，并滿足最高規(guī)格指標或標準。最佳工作點通常位于電源軌的中心位置（圖2），當然，IC設(shè)計人員也可以把它放在所需的其它位置。放大器在最佳工作點時具有最佳反饋控制與最佳線性度。這意味著訊號向電源軌方向偏離時，線性度變差。

　　圖2： 放大器的DG和DP接近電源軌。（正電源軌、負電源軌、未失真正弦波、最佳工作點、在電源軌中間、接近電源軌時頂點訊號開始壓縮、在電源軌產(chǎn)生硬性剪波）

　　在低頻訊號上疊加一個高頻正弦波，可以檢測放大器的整個工作範圍。例如，MAX4389放大器在副載波電視系統(tǒng)中能夠提供低至0.015% （典型值）的DG和0.015°（典型值）的DP。但是，該DG指標還適用于更寬頻帶的電視訊號以及非視訊應(yīng)用，如果我們需要一個10MHz的訊號，可以在MAX4389作用一個7MHz的正弦波并改變直流偏置，對放大器進行測試評估。如果需要作業(yè)于30MHz的頻寬，則需作用一個22MHz的正弦波。

　　典型情況下，選擇一個頻率在2/3到3/4系統(tǒng)頻寬的高頻正弦訊號，正弦波訊號偏置在直流電源電壓的中點（圖2），則可獲得最佳響應(yīng)。當直流電壓改變時，正弦訊號將向電源的一側(cè)偏移，正弦波幅度將產(chǎn)生變化。通常，在接近電源軌時，高頻響應(yīng)將會降低，電晶體的工作電流減少。極端條件下，放大器會超出電流範圍、停止作業(yè)或鉗位。ADC和DAC也會遇到類似問題。

　　隨著晶片復(fù)雜度的提高，它們不再是一個簡單的放大器，電路中可能出現(xiàn)較大的DG和DP誤差。這種高度復(fù)雜的電路中可能包含多工開關(guān)、六個極點的Sallen-Key濾波器（具有叁路或更多的放大器）、視訊緩衝放大器等。MAX7428即為一款這樣的電路，典型DG誤差保持在0.2%，DP誤差僅為0.2°。

　　放大器測試從DG測試開始，而視訊訊號則必須再增加DP以提高測試靈敏度，在多級串聯(lián)的情況下依然保持訊號完整性。ADC、DAC等其它產(chǎn)品中同樣採用DG測試。對于需要較寬頻的應(yīng)用，可透過改變DG測試訊號來滿足頻寬的要求。DG測量是一種通用的測試方法，用于評估不同元件在整個電源電壓範圍內(nèi)的線性度。測量不可見的DG非常有用，它的作用如同一個顯微鏡，可對訊號完整性進行更密切的檢測，以確保在經(jīng)過一長串類比電路后仍保持較好的訊號品質(zhì)。