手持設備視頻輸出信號的質(zhì)量分析

人類(lèi)是容易被視覺(jué)所引導的，所以存在一個(gè)高分辨率的等離子電視市場(chǎng)也就不奇怪了。盡管這些40英寸平面龐然大物的價(jià)格是陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示設備的10倍，消費者仍愿意為新技術(shù)帶來(lái)的分辨率和對比度的提升而付賬。

　　同樣的，消費者對手持設備中的視頻和顯示器的預期也在逐步提高。手機、PDA，甚至像iPod這樣的MP3播放器也能提供像幾年前的大尺寸顯示設備那樣清晰的影像。今天的便攜設備配備了更明亮、更華麗、更好操作的顯示器，但是它們易受噪聲的干擾，因而降低了視頻信號的質(zhì)量。

　　當視頻輸出信號的總體質(zhì)量穩步提升的時(shí)候，由噪聲和電子干擾引起的顯示錯誤也愈發(fā)明顯。同時(shí)，當手機、微波爐和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的使用越來(lái)越廣泛，潛在的干擾源也變的越來(lái)越強大和普遍。使手機變得如此流行的便利性條件也同樣的對其他無(wú)線(xiàn)設備起作用。

　　這些趨勢給那些希望給便攜設備集成高質(zhì)量視頻的設計者帶來(lái)了很大的挑戰。消費者的高預期，多種格式的兼容性，有限的電池壽命，用戶(hù)的不合理操作和多種的外部信號干擾，這些都意味著(zhù)今天的視頻驅動(dòng)器必需要有多種特性和對抗多種干擾源的能力。

　　單芯片集成的趨勢使得手持設備變的小巧而可靠，并具備了多種功能?，F在的視頻驅動(dòng)器的尺寸已經(jīng)小于1mm3，但仍然能提供高質(zhì)量、無(wú)明顯干擾的視頻輸出信號。除了半導體制造技術(shù)的進(jìn)步之外，小尺寸的芯片和表面貼裝芯片的流行也意味著(zhù)更多的高科技元件能做成最小的體積。表面貼裝芯片比過(guò)孔式模型有更多的優(yōu)勢，比如能用取放機器進(jìn)行簡(jiǎn)單的自動(dòng)組裝，在節省空間的雙面電路板設計方面提供更多的靈活性。

　　采用較少的元件是另一個(gè)節省空間和能量的趨勢，它能使便攜設備在變小的同時(shí)延長(cháng)了電池壽命。片上全集成系統意味著(zhù)外部的電阻、電容和電感都已對系統工作毫無(wú)幫助了。舉例來(lái)說(shuō)，集成的濾波器可以節省一打外部元件，一個(gè)三階濾波器就能省下14個(gè)元件。此外，同多種視頻信號的兼容意味著(zhù)多個(gè)濾波器要并存，它們要保持自己的操作模式。此外，集成濾波器的容差(tolerance)是分立器件的一半，使操作更可靠、更穩定。

　　這些濾波器需要以一種對用戶(hù)來(lái)說(shuō)切換過(guò)程就像是透明的或無(wú)痕跡的方式來(lái)切換。從8MHz的標準分辨率輸出到15MHz 逐行掃描或32MHz高分辨率輸出的轉換意味著(zhù)視頻信號突然被置于一種完全不同的帶寬接口，因此，濾波器必須進(jìn)行相應的補償。像RGB這樣的3通道信號與Y/C這樣的2通道信號要求的濾波器就不同。市場(chǎng)上存在如此多的不同信號格式，目前的問(wèn)題是芯片是否能支持客戶(hù)需要的所有這些格式，切換過(guò)程會(huì )不會(huì )存在問(wèn)題。

　　交流耦合的視頻信號輸出方式

　　直流耦合的視頻信號輸出方式

　　由于存在大量需要支持的選項，因此，產(chǎn)品中一些不常用的功能也要消耗一部分能量，無(wú)論它是濾波器還是外置的同軸電纜驅動(dòng)器。再加上產(chǎn)品功能、產(chǎn)品特性以及消費者的需求已遠遠超過(guò)了電池技術(shù)的發(fā)展速度，因此，效率對于任何手持設備來(lái)說(shuō)都是一個(gè)關(guān)鍵因素?，F在的鋰離子電池技術(shù)比過(guò)去的鎳氫和鎳鎘電池技術(shù)有了相當的提高，但是誰(shuí)會(huì )花大量時(shí)間討論手機還有多少電量剩余呢?用戶(hù)肯定對那些由于不能在規定的時(shí)間間隔內持續供電而不得不再充電的現象不滿(mǎn)意。

　　對于一個(gè)系統設計者，在選擇電池容量上他可能無(wú)能為力，但是他可以選擇效率更高的元器件。顯而易見(jiàn)，芯片在工作狀態(tài)時(shí)，需要關(guān)注它的功耗，但這些器件在待機狀態(tài)的功耗也同樣重要。眾多器件都存在待機功耗，即使單個(gè)器件的待機功耗很小，但加起來(lái)整個(gè)系統的待機功耗也會(huì )使電池使用時(shí)間大打折扣。幸運的是，目前市場(chǎng)上的視頻驅動(dòng)器待機功耗非常低，在不工作時(shí)，電流只有250μA。

　　與其他便攜設備相比，手機由于在物理結構上存在的問(wèn)題而給其設計提出了額外的挑戰。盡管越來(lái)越多的新功能使手機更實(shí)用也更貴重，人們卻會(huì )毫不猶豫的在認為不能使用MP3播放器和數碼相機的惡劣環(huán)境中使用手機。這就給穩健度提出了比以前更高的要求。

　　電子產(chǎn)品的穩健度的確更重要了。和從前相比，現在的便攜產(chǎn)品芯片密度更大、功耗更低、體積也更小，然而也更容易遭到電擊的破壞。一個(gè)人僅僅從地毯上走過(guò)就可能產(chǎn)生幾千瓦的電荷，這些電荷也很容易轉移到他拿著(zhù)的移動(dòng)設備里。雖然可能產(chǎn)生的電火花電流很低，但其極高的電壓對小型設備是極其危險的。因此，對于像視頻驅動(dòng)器芯片等和外界相連接的部件，帶有集成的保護功能或外加保護電路是非常必要的。具有高質(zhì)量的保護功能的設備至少要能夠承受12kV的高壓。

　　盡管對視頻驅動(dòng)器有如此高的要求，若最終的視頻信號沒(méi)能達到消費者的期待一切努力就白費了。為了保持盡可能高的視頻輸出質(zhì)量，視頻驅動(dòng)器需要完成可重構濾波器的功能。噪聲只有降到 -20dB(可視水平)以下才能使其不被察覺(jué)，這可以通過(guò)3～6階濾波器來(lái)實(shí)現。

　　噪聲的種類(lèi)包括人為的高頻外界電磁干擾和低頻振蕩產(chǎn)生的邊帶擺動(dòng)等。外界的EMI可能源于附近的任何無(wú)線(xiàn)設備，甚至是微波爐。我們周?chē)目臻g里充滿(mǎn)了無(wú)線(xiàn)電信號，所以系統的設計一定要能適應最?lèi)毫拥沫h(huán)境。設備內部的信號串擾也是個(gè)問(wèn)題，尤其是對于像手機和GPS接收器這樣本身的操作中也包含傳輸和接收信號的設備，它們需要提供高質(zhì)量的視頻顯示。由于人眼對這些噪聲的影響非常敏感，在所有視頻應用中對濾波器的要求都是很苛刻的。

　　最終用戶(hù)也許永遠不能理解滿(mǎn)足他們對更多功能、更長(cháng)的電池壽命、更好的兼容性和更清晰的音視頻的要求有多么困難。幸運的是，器件生產(chǎn)商和芯片設計師一如既往的努力為系統設計師提供更高性?xún)r(jià)比的部件。