高清晰度視頻所需的信號(hào)方案

關(guān)鍵詞： 高清晰度 , 視頻 , 信號(hào)

隨著視頻市場(chǎng)向高清晰度顯示格式(如720p,1080i,1080p)的轉(zhuǎn)移，視頻設(shè)計(jì)人員正在面臨嚴(yán)格信噪比(SNR)、視頻信號(hào)上升/下降時(shí)間和過(guò)沖要求所提出的設(shè)計(jì)問(wèn)題。這些設(shè)計(jì)問(wèn)題已引起IC供應(yīng)商為前端和后端視頻驅(qū)動(dòng)器/接收器開(kāi)發(fā)最佳的高性能模擬視頻方案。這些方案縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、節(jié)省PCB面積、采用較少的元件和較低的成本。對(duì)于數(shù)字視頻傳輸，適于手持或消費(fèi)類應(yīng)用的超低功率和低EMI方案能提供超長(zhǎng)纜線驅(qū)動(dòng)能力而在數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通路中不需要中繼器。

機(jī)頂盒或DVD-RW設(shè)計(jì)中的典型SD/HD(標(biāo)準(zhǔn)清晰度/高清晰度)視頻驅(qū)動(dòng)器輸出結(jié)構(gòu)將具有標(biāo)準(zhǔn)清晰度或高清晰度內(nèi)容的單視頻輸出。  

負(fù)載隔離  

對(duì)于多連接器輸出，用1個(gè)寬帶模擬開(kāi)關(guān)來(lái)隔離相互間負(fù)載，以防止來(lái)自過(guò)加載驅(qū)動(dòng)器的電阻負(fù)載。在這種結(jié)構(gòu)中，輸出可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)元件視頻輸出或單個(gè)高清晰度視頻輸出。在這樣的設(shè)計(jì)中，建議不采用無(wú)源(RLC元件基)濾波器的原因是：LC元件的重建濾波器-3dB帶寬是固定的和不可編程的；濾波器的大電容器和電感器會(huì)降低視頻開(kāi)關(guān)的帶寬，使HD視頻信號(hào)的沿顯著惡化。  

基于通路柵結(jié)構(gòu)的視頻開(kāi)關(guān)對(duì)于電容負(fù)載是非常敏感的(就-3dB帶寬下降而論)。采用有源濾濾器可以顯著地降低這種加載，因?yàn)橛性礊V波器所需的容性元件比其無(wú)源等效電路要小(可達(dá)幾百pF)。在SD模式，可以用連接在視頻濾波器輸入和輸出之間的1個(gè)峰值電容器來(lái)降低插入損耗和加強(qiáng)圖像。對(duì)于在4.2MHz附近具有大的插入損耗的編碼器，這是特別所希望的。  

例如，在中國(guó)國(guó)家視頻標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于機(jī)頂盒視頻輸出低于4.8MHz明確要求±0.8dB損耗、在4.8MHz和5MHz之間為±1dB?？梢杂梅逯惦娙萜鱽?lái)提高有源濾波器的Q值以補(bǔ)償該頻率范圍內(nèi)的編碼器損耗。電容值需要根據(jù)專門設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，47pF值是良好的選擇起點(diǎn)。  

合成視頻輸入設(shè)計(jì)  

隨著LCD或等離子TV設(shè)計(jì)中合成視頻輸入數(shù)的增加，傳統(tǒng)模擬前端設(shè)計(jì)用視頻開(kāi)關(guān)來(lái)選擇合成分量輸入(如YPbPr或計(jì)算機(jī)RGB信號(hào))。視頻開(kāi)關(guān)通常放置在視頻濾波器前面。根據(jù)輸入信號(hào)的格式，SYNC脈沖可能出現(xiàn)在所有信道(在Y信道其大小可低到-286mV)。有時(shí)，來(lái)自外面纜線輸入的SYNC脈沖可以是-500mV或更低。  

大的負(fù)電壓脈沖妨礙開(kāi)關(guān)完全關(guān)斷，而通常需要1個(gè)DC偏置來(lái)提高比地高的信號(hào)。沒(méi)有這種偏置，開(kāi)關(guān)努力使開(kāi)關(guān)完全關(guān)斷而且構(gòu)成危險(xiǎn)使負(fù)信號(hào)超過(guò)額定值(通常在視頻開(kāi)關(guān)中為-500mV)。用電阻分壓器(在AC耦合電容器之后)可以產(chǎn)生DC偏置。  

這樣的設(shè)計(jì)方法通常用于平板設(shè)計(jì)。然而，把開(kāi)關(guān)放在視頻濾波器之后?？梢詫?shí)現(xiàn)三方面的提高。首先，消除了用于所有信道的DC偏置電路，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)視頻濾波器都具有內(nèi)部嵌位電路；其次，下一級(jí)濾波器的高阻抗輸入節(jié)點(diǎn)允許AC耦合電容器的值降到0.1μF；最后，開(kāi)關(guān)與輸入連接器端的高容性節(jié)點(diǎn)(包括纜線寄生電容，連接電容和ESD保護(hù)器寄生電容)隔離。這種隔離改善了視頻信號(hào)數(shù)據(jù)通路-3dB帶寬，因?yàn)橐曨l濾波器后面的開(kāi)關(guān)只注意下一級(jí)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電容(3"4pF)。  

TTL引起的瓶頸

傳統(tǒng)的小平板顯示采用16位或18位TTL技術(shù)在LCD控制器和顯示之間傳輸數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。隨著顯示分辨率變得更高和顯示變得更大，TTL技術(shù)成為高速視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。當(dāng)控制器和顯示之間所用纜線長(zhǎng)度大于1米時(shí)，這種數(shù)據(jù)傳輸是特別重要的。  

對(duì)于中型和大型顯示，設(shè)計(jì)人員可選擇采用LVDS(低壓差分信號(hào)傳輸)接口，這種接口串行化24位或18位RGB并行TTL數(shù)據(jù)為3信道LVDS或TMDS(傳輸最小化差分信號(hào)傳輸)串行視頻流并在LCD模塊端譯碼串行視頻流為TTL并行數(shù)據(jù)。這里，驅(qū)動(dòng)靈活纜線的收發(fā)器需要應(yīng)對(duì)更小電壓擺幅，但在接收器端有用匹配終端電阻器可以驅(qū)動(dòng)相當(dāng)長(zhǎng)的纜線。  

用偽電流接口技術(shù)解決長(zhǎng)纜線或快速串行速度所引起的瓶頸。這種技術(shù)的接收器感測(cè)差分電壓而不是直接感測(cè)電流。這樣的電壓感測(cè)接收器，對(duì)接收器輸入端的容性負(fù)載是高度敏感的。  

纜線越長(zhǎng)，掛在接收器輸入口上的電容就越多。對(duì)容性負(fù)載的高敏感性意味著中繼器需要放置在接收器功能單元的前面，減輕時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的任務(wù)。  

電流感測(cè)技術(shù)  

真正的電流感測(cè)技術(shù)(如Fairchild公司的電流傳輸邏輯CTL)消除了所需的中繼器。這種技術(shù)另外好處是：與LVDS技術(shù)相比每個(gè)信道功耗低70%，較低的EMI和減小的數(shù)據(jù)等待時(shí)間。

不用中斷器的設(shè)計(jì)對(duì)容性負(fù)載敏感性是比較小的，而接收器檢測(cè)電流替代差分電壓。另外，解串行器可以有效地譯碼串行數(shù)據(jù)而不用PLL基CDR電路，這進(jìn)一步降低了功耗。

在亞洲，特別是我國(guó)，高分辨率模擬和數(shù)字視頻I/O正在出現(xiàn)在機(jī)頂盒、平板顯示和汽車儀表中。

高清晰度顯示市場(chǎng)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，與其相應(yīng)需要大量模擬產(chǎn)品，要求產(chǎn)品具有低噪聲、低EMI和較低的功率。對(duì)設(shè)計(jì)人員重要的是不僅僅要了解各個(gè)模擬產(chǎn)品的性能，而且要知道如何使視頻信號(hào)數(shù)據(jù)通路最佳化。這樣就可以大大地縮短設(shè)計(jì)周期并使產(chǎn)品更快上市。