THS8135：高性能视频DAC的技术解析与应用指南

引言

在当今的电子设备中，视频处理技术的发展日新月异，对于高分辨率、高质量视频输出的需求也越来越高。德州仪器（TI）推出的THS8135是一款专为视频/图形应用优化的10位240-MSPS视频DAC，它不仅具备出色的性能，还提供了丰富的功能和灵活的配置选项。本文将对THS8135进行详细的技术解析，帮助电子工程师更好地了解和应用这款器件。

文件下载：THS8135PHP.pdf

产品概述

关键特性

• 高速转换：采用三个10位D/A转换器，支持240-MSPS的高速操作，能够满足高分辨率视频处理的需求。
• 灵活的同步和消隐控制：支持双电平（EIA）或三电平（SMPTE）同步生成，可在绿色/亮度通道或所有通道上插入同步信号。同时，消隐电平可针对RGB或YPbPr分量输出进行配置，适用于不同的输入代码范围。
• 多种输入数据格式：支持3x10位4:4:4、2x10位4:2:2或1x10位4:2:2（ITU-R.BT656）多路复用YCbCr/GBR输入数据格式，方便与各种视频DSP/ASIC接口。
• 低功耗设计：采用3.3-V模拟和1.8-V数字电源供电，实现了低功耗运行。
• 直接驱动负载：能够直接驱动双端75-Ω负载，输出标准视频电平。

应用领域

• 高清电视（HDTV）：适用于HDTV机顶盒、接收器和显示器，提供高质量的视频输出。
• 高分辨率图像处理：在高分辨率图像显示和处理系统中发挥重要作用。

详细技术分析

功能模块

THS8135主要由三个10位D/A转换器和额外的电路组成，用于双电平/三电平同步和消隐电平生成。其功能模块包括：

• 同步生成：通过SYNC和SYNC_T控制输入，可在AGY通道或所有三个通道上叠加额外的电流，生成双电平或三电平同步脉冲。
• 消隐生成：BLANK控制输入可将所有通道的输出幅度固定到消隐电平，其位置取决于RGB与YCbCr颜色空间配置以及输入代码范围。
• 通用DAC模式：在不需要同步嵌入的应用中，可选择通用DAC模式，该模式不添加直流偏置，仅支持全量程操作。

模式选择

THS8135提供视频DAC模式和通用DAC模式，可通过SYNC和SYNC_T的设置进行选择。具体模式选择如下表所示：	SYNC	BLANK	SYNC_T	操作模式和DAC输出
1	1	1	通用DAC模式，消隐覆盖无效
1	0	1	通用DAC模式，消隐覆盖有效，无直流偏置
1	1	0	视频DAC模式，消隐覆盖无效
1	0	0	视频DAC模式，消隐覆盖有效，有直流偏置
0	X	0	视频DAC模式，插入负同步
0	X	1	视频DAC模式，插入正同步

配置信号

在视频DAC模式下，M1和M2配置信号在SYNC发生L->H或H->L转换后的第二个CLK上升沿采样。根据SYNC的极性，M1和M2的解释不同：

• M1：当SYNC从H->L时，M1被解释为BLNK_INT，设置全量程或视频（ITU-R.BT601）输入代码范围；当SYNC从L->H时，M1被解释为M1_INT，设置设备操作模式。
• M2：当SYNC从H->L时，M2被解释为INS3_INT，设置同步插入模式；当SYNC从L->H时，M2被解释为M2_INT，设置设备操作模式。

输入数据格式

THS8135支持多种输入数据格式，包括3x10位4:4:4、2x10位4:2:2和1x10位4:2:2（ITU-R.BT656）。不同格式的数据输入方式和时钟频率有所不同：

• 3x10位4:4:4：数据从G、B、R输入通道在CLK的每个上升沿时钟输入，所有三个DAC以CLK的全时钟速度运行。
• 2x10位4:2:2：Y通道和Cr通道在CLK的每个上升沿采样，Cr通道携带Cb-Cr样本序列。
• 1x10位4:2:2（ITU-R.BT656）：数据从Y通道在CLK的每个上升沿时钟输入，Y通道携带Cb-Y-Cr-Y样本序列。

输出幅度控制

通过连接到FSADJ引脚的电阻RFS，可控制所有三个输出通道（包括同步）的电流驱动。在所有操作模式下，这些电流驱动器的相对幅度保持不变，确保视频与同步的比例为7:3。

与THS8133的兼容性

THS8135是THS8133的功能升级版，两者引脚兼容。但在电源供应、设备配置和DAC输出等方面存在一些差异：

• 电源供应：THS8135的模拟电源为3.3 V，数字电源为1.8 V，而THS8133的电源供应不同。
• 设备配置：THS8135在视频模式下对M1和M2进行采样，而THS8133对M1进行连续解释。
• DAC输出：THS8135的消隐电平位置与THS8133不同，以适应全量程和缩减量程配置。

电气特性

电源供应

在不同的时钟频率和输入条件下，THS8135的模拟和数字电源电流以及功耗有所不同。例如，在CLK = 240 MSPS时，RGB模式下的模拟电源电流为89 - 100 mA，数字电源电流为38 - 41 mA，功耗为373 - 394 mW。

数字输入特性

包括高电平输入电流、低电平输入电流、输入电容、数据和控制输入的建立时间和保持时间等参数。

模拟输出特性

• DAC分辨率：10位。
• 积分非线性（INL）：在不同模式下的最大值为-2/1.5 LSB。
• 差分非线性（DNL）：在不同模式下的最大值为±1 LSB。
• 电源抑制比（PSRR）：在DC时为38.5 dB。
• 串扰（XTALK）：在1 MHz时为-63 dB，在30 MHz时为-39 dB。

封装和订购信息

THS8135采用PHP（S-PQFP-G48）PowerPAD™塑料四方扁平封装，提供两种可订购的设备：THS8135PHP和THS8135PHPG4。具体的封装信息和订购详情可参考文档中的表格。

总结

THS8135是一款功能强大、性能出色的视频DAC，具有高速转换、灵活的同步和消隐控制、多种输入数据格式等优点。它不仅适用于高清电视和高分辨率图像处理等视频应用，还提供了通用DAC模式，满足不同的应用需求。电子工程师在设计过程中，可以根据具体的应用场景和要求，合理配置THS8135的各项参数，充分发挥其性能优势。同时，需要注意与THS8133的兼容性问题，确保设计的顺利进行。

你在使用THS8135的过程中遇到过哪些问题？或者你对它的哪些特性最感兴趣？欢迎在评论区分享你的经验和想法。