基于高速A／D轉換器的視頻數據采集系統
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2 系統硬件設計
視頻采集系統一場圖像時間內的采集數據量決定了成像質量，也就是常說的分辨率或者叫像素。按照我國PAL制式的信號特點，每秒掃描25幀圖像，每一幀圖像又分奇偶兩場，那么，一場圖像的掃描時間就是20 ms。目前市場上的攝像頭，不管是CCD或是CMOS成像的，縱向分辨率基本都在400線的以上。因此推得單行視頻信號的持續時間小于20 ms／400=50μs左右。那么，如何在50μs內對視頻信號進行快速地A／D轉換，得到更多的灰度值數據，以提高橫向分辨率就成為視頻采集系統設計的關鍵問題。
2．1 高速A／D轉換器
TLC5510是美國TI公司生產CMOS，8位高阻抗并行的模數轉換器件(ADC)。它采用+5 V單電源工作，能提供的最大采樣率為20 MSPS。TLC-551O的滿輸入量程是2 V，TLC551OA的滿輸入量程是4 V。TLC5510采用了半閃速結構及CMOS工藝，所以大大減少了器件中比較器的數量，并在高速轉換的同時能夠保持較低的功耗。在推薦的工作條件下，TLC5510的功耗僅為130 mW。
TLC5510模數轉換器內含時鐘發生器、內部基準電壓分壓器、1套高4位采樣比較器、編碼器、鎖存器、2套低4位采樣比較器、編碼器和1個低4位鎖存器等電路。TLC5510的外部時鐘信號CLK通過其內部的時鐘發生器可產生3路內部時鐘，以驅動3組采樣比較器。基準電壓分壓器則可用來為這3組比較器提供基準電壓。輸出A／D信號的高4位由高4位編碼器直接提供，而低4位的采樣數據則由2個低4位的編碼器交替提供。 TLC551O的工作時序如圖2所示。時鐘信號CLK在每一個下降沿采集模擬輸入信號。第N次采集的數據經過2．5個時鐘周期的延遲后送到內部數據總線上。此時如果輸出使能端OE有效，則數據可送至8位數據總線上。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/195048.htm
TLC5510不僅具有高速的A／D轉換功能，還帶有內部采樣和保持電路，從而大大簡化了外圍電路的設計。只需要使用內部基準電阻和VDDA構成基準分壓器即可實現2V的滿量程轉換范圍。因為正常的復合視頻信號最大電壓值不超過2V，所以在本系統設計過程中，將TLC5510的REF-BS端短接至REFB端，REFTS端短接至REFT端，從而獲得2V基準電壓。視屏信號從ANALOGIN引腳輸入，同時采用4MHz的有源晶振提供時鐘信號。通過計算可知，該芯片在單行視頻信號掃描時間內可進行200次的A／D轉換，對于簡單圖像算法而言，橫向分辨率已完全能夠滿足要求。如果提高TLC5510工作時鐘頻率，可以繼續提高橫向分辨率。若使TLC5510工作在極限情況下(20 MHz的采樣率)，橫向分辨率可達到約800個點，也就是30萬像素以上。上電以后，由于將TLC5510的OE引腳接到GND，芯片始終處于低有效狀態，所以A／D轉換將持續工作。8位數據輸出直接接到下一級FIFO存儲器的輸入，由處理器決定存儲器是否將A／D轉換數據寫入。
具體的應用電路如圖3所示。需要注意的是，因為TLC5510的AGND引腳和DGND引腳在內部沒有連接，所以在外部需要連接。建議采用電感或磁珠連接，用以去除模擬地對數字信號的噪聲。同時，在VDDA與AGND，VDDD與DGND引腳之間，應分別使用0．1 μF的電容去耦，建議使用陶瓷電容，并配以10 μF以上的鉭電容儲能。
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