深度解析NXP MC44BS373CA音频视频调制器

作为一名电子工程师，在设计VCR、机顶盒等设备时，音频视频调制器是关键组件之一。今天，我将详细介绍NXP的MC44BS373CA音频视频调制器，希望能为大家在相关设计中提供有价值的参考。

文件下载：MC44BS373CAD.pdf

一、产品概述

MC44BS373CA是一款多标准的PAL/SECAM/NTSC调制器，适用于VCR、机顶盒等设备。它通过片上高速 (I^{2}C) -兼容总线接收器设置频道，采用锁相环（PLL）在整个UHF范围内调谐调制器。该调制器集成了声音副载波振荡器，并使用第二个PLL产生4.5、5.5、6.0和6.5 MHz的副载波频率，这些频率可通过总线选择。

二、产品特性亮点

2.1 集成与低外部组件

• 采用集成式片上可编程UHF振荡器，无需外部变容二极管、电感器或调谐组件，极大地降低了外部组件数量，简化了设计。
• 能够在21 - 69频道的UHF频段工作，通过内部分频器也可实现VHF范围（30 - 450 MHz）的操作。

2.2 电气性能优越

• TVOUT输出电平典型值为82 dBµV，相比MC44BC373/4C有显著提升，并且视频信号信噪比提高了3 dB。
• 高速读写 (I^{2}C) 总线兼容（800 kHz）， (I^{2}C) 总线兼容5V和3.3V，且在QFN20封装中， (I^{2}C) 地址可通过引脚选择（四种选择）。

2.3 调制功能丰富

• 调制标准可通过控制位在正调制和负调制之间选择，画面与声音的比例也可通过总线进行调整。
• 集成了片上视频测试图案发生器，可与1 kHz音频测试信号配合使用，方便测试。

2.4 其他特性

• 具有低功耗可编程调制器待机模式，在开机PLL锁定期间有瞬态输出抑制功能。
• 逻辑输出端口由总线控制，同时具备静电放电保护功能，最低可达4 kV。

三、引脚与功能结构

3.1 引脚说明

• 提供16引脚（SO16NB）和20引脚（QFN20）两种封装。不同封装的引脚功能有所差异，例如QFN20封装有额外的芯片地址选择引脚（CAS）和声音辅助输入引脚（AUXIN）。详细的引脚功能可参考数据表中的表格。
• 我们在设计时，要根据具体的应用需求和电路布局来选择合适的封装。

3.2 功能结构

• 主要由高速 (I^{2}C) -兼容总线部分、PLL部分和调制器部分组成。PLL部分用于合成UHF/VHF输出频道频率，调制器部分接收音频和视频输入，对UHF/VHF载波进行调制。
• 片上包含视频测试图案发生器和音频测试信号，可处理多种标准系统（B/G、I、D/K、L、M/N）。

四、关键参数与特性

4.1 最大额定值与热阻

• 最大额定值包括电源电压（6V）、工作环境温度范围（ - 20°C至 + 85°C）、存储温度范围（ - 65°C至150°C）等。在使用时，必须严格遵守这些参数，避免设备损坏。
• 不同封装的结到环境热阻不同，SO16NB封装为102°C/W，QFN20封装为120°C/W。在进行散热设计时，要充分考虑这些热阻参数。

4.2 电气与高频特性

• 电气特性包括工作电源电压范围（4.5 - 5.5V）、总电源电流、总待机模式电源电流等。这些参数会影响设备的功耗和稳定性。
• 高频特性方面，TVOUT输出电平典型值为82 dBµV，UHF振荡器频率范围为460 - 880 MHz，VHF范围可从UHF振荡器内部分频得到（45 - 460 MHz）。同时，还给出了各种谐波和杂散的相关指标。在设计高频电路时，要关注这些特性对信号质量的影响。

4.3 视频与音频特性

• 视频特性包括视频带宽、视频输入电平、视频信噪比、微分相位、微分增益等。例如，视频信噪比在使用CCIR Rec.567加权滤波器时典型值为56 dB。这些参数直接影响视频的质量，在视频处理电路设计中要重点考虑。
• 音频特性包括画面与声音比例、音频调制深度、音频输入电阻、音频频率响应、音频失真、音频信噪比等。例如，音频调制深度在不同调制方式下典型值为76 - 84%。在音频电路设计中，要根据这些特性来优化音频信号的处理。

五、工作模式与编程

5.1 工作模式

• 上电设置：上电时，设备有默认的配置，如UHF振荡器在频道E36（591.25 MHz），峰值白限幅开启，声音频率为5.5 MHz等。
• 电源供应：三个 (V_{CC}) 引脚必须同时供电，以确保所有内部模块正确偏置。
• 待机模式：可通过设置 (OSC = 1) 、 (SO = 1) 和 (ATT = 1) 将设备设置为待机模式，此时调制器进入低功耗状态。
• 系统L或B/G选择：通过SYSL引脚可以在系统L和系统B/G之间切换，不同系统的视频调制极性、视频调制深度和声音调制方式有所不同。
• 瞬态输出抑制：在上电或UHF振荡器上电时，为减少对其他频道的干扰，声音和视频调制器会在263 ms的超时期间关闭，之后再开启输出。

5.2 (I^{2}C) 编程

• 通过 (I^{2}C) 总线可以对设备的各种参数进行编程，包括声音设置（如声音副载波频率、画面与声音比例、声音振荡器开关等）、视频设置（如系统L/B/G选择、峰值白限幅开关、测试图案信号开关等）、UHF设置（如UHF振荡器开关、调制器输出衰减等）和其他设置（如声音PLL参考频率、逻辑输出端口状态等）。
• 在编程时，要根据具体需求正确设置相应的位。例如，要将画面与声音比例设置为16 dB，可将PS位设置为1。

六、应用电路与布局

6.1 应用电路

• 提供了SO16NB和QFN20封装的单声道和立体声应用电路图。在设计应用电路时，要注意一些关键的元件选择和布局要求，如晶振电容Cx的值取决于晶体特性，RF PLL环路滤波器组件应尽量靠近电源引脚，电源去耦电容应尽量靠近地。
• 对于立体声应用，音频信号已经在基带立体声编码器中编码，不需要创建预加重，此时可以移除预加重电容。若需要增加FM偏差，可以用100 nF的电容替换原预加重电容。

6.2 评估板布局

• 给出了SO16NB和QFN20封装的评估板PCB布局和原理图。在进行实际的PCB设计时，可以参考这些布局来优化布线和元件放置，以减少干扰和提高性能。

七、总结与思考

MC44BS373CA音频视频调制器具有丰富的功能和优越的性能，在VCR、机顶盒等设备设计中具有很大的应用潜力。在使用过程中，我们要充分了解其各项参数和特性，合理选择封装和应用电路，正确进行编程和布局设计。同时，在实际应用中，我们也可以思考如何进一步优化电路，提高设备的稳定性和性能。大家在使用这款调制器时，有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区交流讨论。