消費(fèi)電子設(shè)備中的視頻IC

　　引言

　　現(xiàn)在，消費(fèi)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(xiàn)。今天消費(fèi)視頻設(shè)備的制造商正尋找為消費(fèi)者提供經(jīng)濟(jì)及高質(zhì)視頻產(chǎn)品的方法。半導(dǎo)體制造商則正在集成以前由分立元件實(shí)現(xiàn)的功能，協(xié)助消費(fèi)設(shè)備制造商提高性能、節(jié)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(hào)和高頻偽信號(hào)，以改善視頻圖像質(zhì)量。目前，市場(chǎng)上的視頻濾波IC為設(shè)計(jì)人員提供了緊湊、具成本效益和更可靠的方案來(lái)替代標(biāo)準(zhǔn)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(duì)標(biāo)清 (SD)、逐行掃描 (PS) 或高清 (HD) 應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整;

　　* 輸出驅(qū)動(dòng)器，具有多種增益，能夠驅(qū)動(dòng)多個(gè)75W的視頻負(fù)載;

　　* 輸入多路復(fù)用器，可在多個(gè)視頻輸入之間進(jìn)行切換;

　　* 直流恢復(fù)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(jié)省達(dá)50% 以上。

　　集成度和功能

　　今天的消費(fèi)電子產(chǎn)品能夠處理多個(gè)視頻標(biāo)準(zhǔn)。作為消費(fèi)者，我們當(dāng)然希望電視能夠從數(shù)碼相機(jī)、電纜箱 (cable box)、VCR、DVD播放器、游戲機(jī)等設(shè)備接收輸入信號(hào)，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(qū)動(dòng)器便為消費(fèi)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(xiàn)這個(gè)目的?，F(xiàn)在的視頻濾波驅(qū)動(dòng)器IC已可處理任何視頻情況。許多視頻濾波驅(qū)動(dòng)器，如飛兆半導(dǎo)體的FMS6407，都具有可選的濾波器截止頻率以處理標(biāo)清 (SD)、逐行掃描 (PS) 或高清 (HD) 視頻信號(hào)。而且還集成了輸入偏置/鉗位電路，可以適應(yīng)各種視頻格式。許多集成視頻濾波驅(qū)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(hào)完成DAC轉(zhuǎn)換過(guò)程之后丟失。這情況一般稱作“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(qū)動(dòng)器具有額外的SYNC輸入端子，提供標(biāo)準(zhǔn)的"綠色同步信號(hào)"(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(shì)可以節(jié)省電路板空間、減少元件數(shù)目并提高可靠性。以一個(gè)普通電視為例，現(xiàn)今市場(chǎng)上許多電視都為用戶提供兩個(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(biāo)準(zhǔn)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(hào)通過(guò)3個(gè)信道傳輸，而CV 和 Y/C則需要2個(gè)。請(qǐng)想想分立元件如要提供所有這些組合所需的元件數(shù)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濾波器信道都專為一個(gè)截止頻率而設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)其它視頻標(biāo)準(zhǔn)，便需要設(shè)計(jì)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(fù)用器并適合于三種視頻標(biāo)準(zhǔn)的集成式3信道視頻濾波驅(qū)動(dòng)器能夠輕易取代超過(guò)100個(gè)分立元件，并能節(jié)省電路板面積達(dá)50%。
集成濾波驅(qū)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(qiáng)去除無(wú)用偽信號(hào)的能力。比較傳統(tǒng)的3階無(wú)源設(shè)計(jì)，高階濾波器提供更好的帶內(nèi)和阻帶濾波器特性，能減少視頻信號(hào)中的偽信號(hào)，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(yīng)出現(xiàn)頻率波動(dòng)。當(dāng)使用分立元件時(shí)，要獲得穩(wěn)定連貫的視頻性能，便需要對(duì)濾波器頻率進(jìn)行調(diào)校。若采用集成解決方案便可免除了這項(xiàng)耗時(shí)的工序。許多集成視頻濾波驅(qū)動(dòng)器的頻率響應(yīng)都有 <±10% 的波動(dòng)。這和分立電容及電感元件的標(biāo)準(zhǔn)±20% 容限形成鮮明的對(duì)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(wěn)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(shè)備是集成視頻濾波驅(qū)動(dòng)器的新興市場(chǎng)。當(dāng)手持設(shè)備與電視、顯示器或打印機(jī)相連時(shí)，象數(shù)碼相機(jī)和可攜式攝像機(jī)等就需要額外的驅(qū)動(dòng)能力。這方面最大最新的市場(chǎng)首推蜂窩電話。幾年前，將相機(jī)功能加到手機(jī)中是不可思議的事?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上大約40% 的手機(jī)都包含了相機(jī)功能，許多甚至還能拍攝視像。2006年，美國(guó)的手機(jī)用戶更能夠在手機(jī)上收看多達(dá)20個(gè)電視頻道。估計(jì)2006年制造的手機(jī)約10% 都擁有視頻功能。因此，處理由手機(jī)至電視或外部顯示器的復(fù)合視頻信號(hào)的濾波及驅(qū)動(dòng)器件遂應(yīng)運(yùn)而生。

　　針對(duì)視頻手機(jī)市場(chǎng)的視頻濾波驅(qū)動(dòng)器的明顯要求是：以最低的成本實(shí)現(xiàn)最佳的尺寸、功耗和復(fù)合視頻功能。飛兆半導(dǎo)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)。

　　隨著越來(lái)越多的消費(fèi)設(shè)備需要處理視頻信號(hào)，市場(chǎng)對(duì)高性能及低成本視頻IC的需求正不斷增長(zhǎng)?，F(xiàn)在，高性能視頻IC的終端市場(chǎng)不再局限于高端廣播和專業(yè)視頻應(yīng)用。例如，集成視頻濾波驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)已設(shè)計(jì)于多種消費(fèi)設(shè)備中，包括蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、DVD播放器、機(jī)頂盒和數(shù)字電視等。目前，市場(chǎng)上的視頻濾波IC能為設(shè)計(jì)人員提供緊湊、具成本效益及更可靠的方案，以替代標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)；

　　* 無(wú)需分立濾波器所需要的調(diào)階功能以消除波動(dòng)；

　　* 信道間的性能一致性；

　　* 減少元件數(shù)目；

　　* 無(wú)外部頻率選擇元件或時(shí)鐘；

　　* 連續(xù)時(shí)間低通濾波器；

　　* 強(qiáng)大的ESD保護(hù)功能。