德州仪器TVP7001：视频与图形数字化的理想之选

在当今数字化的时代，视频和图形处理技术日新月异，对于高性能数字化设备的需求也日益增长。德州仪器（TI）的TVP7001作为一款功能强大的视频和图形数字化器，为工程师们提供了一个优秀的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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产品概述

TVP7001是一款用于数字化RGB或YPbPr色彩空间中视频和图形信号的完整解决方案。它支持高达165MHz的像素速率，能够用于PC图形数字化，最高可达UXGA（1600×1200）分辨率、60Hz屏幕刷新率的VESA标准，同时也适用于数字电视格式的数字化，包括高达1080p的HDTV。此外，它还可以使用10位ADC对CVBS和S视频信号进行数字化。

关键特性

模拟通道

• 增益与输入控制：具有-6dB至6dB的模拟增益，配备模拟输入多路复用器（MUXs），可通过I2C接口配置内部模拟视频开关，支持多达10个视频输入，可实现多种输入配置，如多达10个可选的独立复合视频输入、2个可选的RGB图形输入以及3个可选的YPbPr视频HD/SD输入。
• 自动视频钳位：内部钳位电路可将交流耦合的视频/图形信号恢复到固定的直流电平，通过I2C子地址0x10可选择底部电平或中间电平钳位，同时可通过I2C钳位起始和宽度寄存器调整内部钳位时间。
• 可编程增益放大器（PGA）：能够将0.5 - 2Vpp的电压输入信号缩放至10位A/D输出代码范围，具有4位粗增益控制和8位精细增益控制，可独立调整RGB通道的增益。
• 可编程偏移控制和自动电平控制（ALC）：支持RGB独立的可编程偏移控制，包括6位粗偏移和10位精细偏移。ALC电路可将信号电平维持在精细偏移I²C寄存器中设定的值，由像素平均滤波器和反馈回路组成，可通过I2C寄存器地址0x26启用或禁用。
• A/D转换器：所有ADC分辨率为10位，最高可运行至165MSPS，所有A/D通道从片上锁相环（PLL）接收频率在12MHz至165MHz之间的相同时钟，内部生成所有ADC参考电压，也可使用外部采样时钟。

PLL

• 像素时钟生成：完全集成的模拟PLL用于生成像素时钟，可从HSYNC输入生成12 - 165MHz的像素时钟。
• 低抖动设计：可调整PLL环路带宽以实现最小抖动，具有5位可编程子像素精确采样相位定位功能。
• COAST信号支持：COAST信号可使PLL在没有HSYNC信号或HSYNC周期紊乱时保持相同频率运行，在垂直同步期间或HSYNC不可用时非常有用。

输出格式化器

支持RGB/YCbCr 4:4:4和YCbCr 4:2:2输出模式，可减少电路板走线，提供专用的DATACLK输出，便于锁存输出数据。

系统特性

• I2C接口：采用行业标准的正常/快速I2C接口，具有寄存器回读功能。
• 封装优势：采用节省空间的TQFP - 100引脚封装，以及热增强型PowerPAD™封装，散热性能更好。

应用领域

TVP7001的应用范围非常广泛，包括但不限于以下领域：

• 显示设备：LCD TV/监视器/投影仪、DLP TV/投影仪、PDP TV/监视器。
• 机顶盒：PCTV机顶盒。
• 图像处理：数字图像处理、视频捕获/视频编辑。
• 转换设备：扫描速率/图像分辨率转换器、视频会议。
• 数字化设备：视频/图形数字化设备。

电气特性

电源供应

在不同的时钟频率下，TVP7001的电源电流和总功耗有所不同。例如，在78.75MHz时，3.3V电源电流（IA33VDD）为60mA，总功耗（PTOT）为746 - 901mW；在162MHz时，IA33VDD为95mA，PTOT为936 - 1200mW。在掉电模式下，总功耗（PDOWN）仅为1mW。

模拟和数字接口

• 模拟接口：输入电压范围为0.5 - 2.0Vpp，输入阻抗为500kΩ。
• 数字逻辑接口：输入电容为10pF，输入阻抗为500kΩ，输出电压高（VOH）为0.8IOVDD，输出电压低（VOL）为0.2IOVDD。

A/D转换器

转换速率为12 - 165MSPS，DC差分非线性（DNL）和DC积分非线性（INL）在不同位数和频率下有不同的指标，如8位、162MHz时，DNL为±0.5LSB，INL为±1LSB；10位、110MHz时，DNL为±0.5LSB，INL为±1LSB。信号 - 噪声比（SNR）在10MHz、1.0VP - P、110MSPS时为52dB，模拟带宽设计为500MHz。

PLL

时钟抖动为500ps，相位调整为11.6度，VCO频率范围为12 - 165MHz。

时序要求

时钟、视频数据和同步时序

DATACLK的占空比为50%，上升时间和下降时间均为1ns，输出延迟时间为1.5 - 3.5ns。

I2C主机端口时序

总线空闲时间（t1）为1.3µs，（重复）START条件的建立时间（t2）和保持时间（t3）均为0.6µs，STOP条件的建立时间（t4）为0.6ns，数据建立时间（t5