基于高速A／D转换器的视频数据采集系统
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2 系统硬件设计
视频采集系统一场图像时间内的采集数据量决定了成像质量，也就是常说的分辨率或者叫像素。按照我国PAL制式的信号特点，每秒扫描25帧图像，每一帧图像又分奇偶两场，那么，一场图像的扫描时间就是20 ms。目前市场上的摄像头，不管是CCD或是CMOS成像的，纵向分辨率基本都在400线的以上。因此推得单行视频信号的持续时间小于20 ms／400=50μs左右。那么，如何在50μs内对视频信号进行快速地A／D转换，得到更多的灰度值数据，以提高横向分辨率就成为视频采集系统设计的关键问题。
2．1 高速A／D转换器
TLC5510是美国TI公司生产CMOS，8位高阻抗并行的模数转换器件(ADC)。它采用+5 V单电源工作，能提供的最大采样率为20 MSPS。TLC-551O的满输入量程是2 V，TLC551OA的满输入量程是4 V。TLC5510采用了半闪速结构及CMOS工艺，所以大大减少了器件中比较器的数量，并在高速转换的同时能够保持较低的功耗。在推荐的工作条件下，TLC5510的功耗仅为130 mW。
TLC5510模数转换器内含时钟发生器、内部基准电压分压器、1套高4位采样比较器、编码器、锁存器、2套低4位采样比较器、编码器和1个低4位锁存器等电路。TLC5510的外部时钟信号CLK通过其内部的时钟发生器可产生3路内部时钟，以驱动3组采样比较器。基准电压分压器则可用来为这3组比较器提供基准电压。输出A／D信号的高4位由高4位编码器直接提供，而低4位的采样数据则由2个低4位的编码器交替提供。 TLC551O的工作时序如图2所示。时钟信号CLK在每一个下降沿采集模拟输入信号。第N次采集的数据经过2．5个时钟周期的延迟后送到内部数据总线上。此时如果输出使能端OE有效，则数据可送至8位数据总线上。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/195048.htm
TLC5510不仅具有高速的A／D转换功能，还带有内部采样和保持电路，从而大大简化了外围电路的设计。只需要使用内部基准电阻和VDDA构成基准分压器即可实现2V的满量程转换范围。因为正常的复合视频信号最大电压值不超过2V，所以在本系统设计过程中，将TLC5510的REF-BS端短接至REFB端，REFTS端短接至REFT端，从而获得2V基准电压。视屏信号从ANALOGIN引脚输入，同时采用4MHz的有源晶振提供时钟信号。通过计算可知，该芯片在单行视频信号扫描时间内可进行200次的A／D转换，对于简单图像算法而言，横向分辨率已完全能够满足要求。如果提高TLC5510工作时钟频率，可以继续提高横向分辨率。若使TLC5510工作在极限情况下(20 MHz的采样率)，横向分辨率可达到约800个点，也就是30万像素以上。上电以后，由于将TLC5510的OE引脚接到GND，芯片始终处于低有效状态，所以A／D转换将持续工作。8位数据输出直接接到下一级FIFO存储器的输入，由处理器决定存储器是否将A／D转换数据写入。
具体的应用电路如图3所示。需要注意的是，因为TLC5510的AGND引脚和DGND引脚在内部没有连接，所以在外部需要连接。建议采用电感或磁珠连接，用以去除模拟地对数字信号的噪声。同时，在VDDA与AGND，VDDD与DGND引脚之间，应分别使用0．1 μF的电容去耦，建议使用陶瓷电容，并配以10 μF以上的钽电容储能。
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