消費電子設備中的視頻IC

　　引言

　　現在，消費者被高質(zhì)量的視頻所包圍，因此不可能再接受有一點(diǎn)"雪花"畫(huà)面的出現。今天消費視頻設備的制造商正尋找為消費者提供經(jīng)濟及高質(zhì)視頻產(chǎn)品的方法。半導體制造商則正在集成以前由分立元件實(shí)現的功能，協(xié)助消費設備制造商提高性能、節省寶貴的電路板空間及降低成本。視頻濾波功能是一個(gè)極佳的例子。視頻濾波能通過(guò)剔除方法 (過(guò)濾掉) 去除會(huì )降低圖像質(zhì)量的無(wú)用信號和高頻偽信號，以改善視頻圖像質(zhì)量。目前，市場(chǎng)上的視頻濾波IC為設計人員提供了緊湊、具成本效益和更可靠的方案來(lái)替代標準的無(wú)源濾波器解決方案，而這些高度集成器件整合的功能如下：

　　* 低通濾波器，其截止頻率可針對標清 (SD)、逐行掃描 (PS) 或高清 (HD) 應用進(jìn)行調整;

　　* 輸出驅動(dòng)器，具有多種增益，能夠驅動(dòng)多個(gè)75W的視頻負載;

　　* 輸入多路復用器，可在多個(gè)視頻輸入之間進(jìn)行切換;

　　* 直流恢復功能;

　　* 片上鉗位/偏置選擇，可處理各種視頻格式 (RGB、YPbPr、YUV、Y/C、CV);

　　* 相比分立元件濾波器的電路板面積節省達50% 以上。

　　集成度和功能

　　今天的消費電子產(chǎn)品能夠處理多個(gè)視頻標準。作為消費者，我們當然希望電視能夠從數碼相機、電纜箱 (cable box)、VCR、DVD播放器、游戲機等設備接收輸入信號，并期望電視可以接收所有這些視頻源而不會(huì )有任何丟失。集成視頻濾波驅動(dòng)器便為消費視頻產(chǎn)品制造商提供這個(gè)能力，通過(guò)集成的解決方案實(shí)現這個(gè)目的?，F在的視頻濾波驅動(dòng)器IC已可處理任何視頻情況。許多視頻濾波驅動(dòng)器，如飛兆半導體的FMS6407，都具有可選的濾波器截止頻率以處理標清 (SD)、逐行掃描 (PS) 或高清 (HD) 視頻信號。而且還集成了輸入偏置/鉗位電路，可以適應各種視頻格式。許多集成視頻濾波驅動(dòng)器甚至還可以提供其它常用的視頻功能。例如，在許多情況下，SYNC信息會(huì )在視頻信號完成DAC轉換過(guò)程之后丟失。這情況一般稱(chēng)作“綠色分量上無(wú)同步信息”(No SYNC on Green)。目前市面上某些視頻濾波驅動(dòng)器具有額外的SYNC輸入端子，提供標準的"綠色同步信號"(SYNC on Green) 輸出。若沒(méi)有集成這一功能，工程師就必須建立 SYNC產(chǎn)生電路來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。

　　這個(gè)集成趨勢可以節省電路板空間、減少元件數目并提高可靠性。以一個(gè)普通電視為例，現今市場(chǎng)上許多電視都為用戶(hù)提供兩個(gè)額外的輸入端子 (輸入1和輸入2)。電視因此必須能夠在三個(gè)輸入端子之間切換。表1 列出了可能的組合方式。每一種視頻標準都以不同的頻率傳輸，故需要不同的低通濾波器：SD以8MHz傳輸、PS 以15MHz，而HD 以 32MHz。視頻格式RGB和YPbPr信號通過(guò)3個(gè)信道傳輸，而CV 和 Y/C則需要2個(gè)。請想想分立元件如要提供所有這些組合所需的元件數目！典型的3階分立LC濾波器需要14個(gè)元件，見(jiàn)圖1。每一個(gè)分立LC濾波器信道都專(zhuān)為一個(gè)截止頻率而設計。為了適應其它視頻標準，便需要設計多個(gè)信道，并且需要額外的分立sync生成和偏置電路來(lái)確保不同視頻格式的正確功能。一個(gè)具有輸入多路復用器并適合于三種視頻標準的集成式3信道視頻濾波驅動(dòng)器能夠輕易取代超過(guò)100個(gè)分立元件，并能節省電路板面積達50%。
集成濾波驅動(dòng)器還能夠提升性能，并提供4階、5階或甚至6階濾波器。更高階的濾波器能增強去除無(wú)用偽信號的能力。比較傳統的3階無(wú)源設計，高階濾波器提供更好的帶內和阻帶濾波器特性，能減少視頻信號中的偽信號，從而提高圖像質(zhì)量。

　　集成在一塊芯片上還可提高濾波器的可靠性。無(wú)源元件的龐大容限會(huì )造成濾波器響應出現頻率波動(dòng)。當使用分立元件時(shí)，要獲得穩定連貫的視頻性能，便需要對濾波器頻率進(jìn)行調校。若采用集成解決方案便可免除了這項耗時(shí)的工序。許多集成視頻濾波驅動(dòng)器的頻率響應都有 <±10% 的波動(dòng)。這和分立電容及電感元件的標準±20% 容限形成鮮明的對比。如果未經(jīng)篩選，分立LC濾波器可能具有超過(guò) ±20%的頻率波動(dòng)。LC濾波器性能會(huì )隨時(shí)間變化，但集成濾波器則具有穩定一致及不會(huì )隨時(shí)間改變的濾波頻率。

　　掌中視頻

　　手持式設備是集成視頻濾波驅動(dòng)器的新興市場(chǎng)。當手持設備與電視、顯示器或打印機相連時(shí)，象數碼相機和可攜式攝像機等就需要額外的驅動(dòng)能力。這方面最大最新的市場(chǎng)首推蜂窩電話(huà)。幾年前，將相機功能加到手機中是不可思議的事?，F在，市場(chǎng)上大約40% 的手機都包含了相機功能，許多甚至還能拍攝視像。2006年，美國的手機用戶(hù)更能夠在手機上收看多達20個(gè)電視頻道。估計2006年制造的手機約10% 都擁有視頻功能。因此，處理由手機至電視或外部顯示器的復合視頻信號的濾波及驅動(dòng)器件遂應運而生。

　　針對視頻手機市場(chǎng)的視頻濾波驅動(dòng)器的明顯要求是：以最低的成本實(shí)現最佳的尺寸、功耗和復合視頻功能。飛兆半導體的 FMS6151 是目前市面上最小型的視頻濾波器，其尺寸僅為1.45mm x 1.0mm x 0.55mm，足可以與一粒鹽粒相媲美 (見(jiàn)圖2)。

　　隨著(zhù)越來(lái)越多的消費設備需要處理視頻信號，市場(chǎng)對高性能及低成本視頻IC的需求正不斷增長(cháng)?，F在，高性能視頻IC的終端市場(chǎng)不再局限于高端廣播和專(zhuān)業(yè)視頻應用。例如，集成視頻濾波驅動(dòng)器現已設計于多種消費設備中，包括蜂窩電話(huà)、數碼相機、DVD播放器、機頂盒和數字電視等。目前，市場(chǎng)上的視頻濾波IC能為設計人員提供緊湊、具成本效益及更可靠的方案，以替代標準的無(wú)源濾波器解決方案，它們的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

　　* 增加的功能組和功能性；

　　* 可選的截止頻率，可處理多種視頻標準；

　　* 無(wú)需分立濾波器所需要的調階功能以消除波動(dòng)；

　　* 信道間的性能一致性；

　　* 減少元件數目；

　　* 無(wú)外部頻率選擇元件或時(shí)鐘；

　　* 連續時(shí)間低通濾波器；

　　* 強大的ESD保護功能。