THS8135：高性能视频DAC的卓越之选

在当今的电子世界中，视频处理技术不断发展，对于高性能视频数模转换器（DAC）的需求也日益增长。TI（德州仪器）的THS8135便是一款在视频应用领域表现出色的通用型高速DAC，下面我们就来深入了解一下它。

文件下载：THS8135PHPG4.pdf

一、产品概述

THS8135是一款专为视频/图形应用优化的通用型三通道高速DAC。它采用3.3V模拟电源和1.8V数字电源供电，最高采样率可达240MSPS。该器件由三个10位DAC以及用于双电平/三电平同步和消隐电平生成的额外电路组成。

1. 主要特性

• 三通道10位D/A转换器：能够提供高精度的数模转换，满足视频信号处理的需求。
• 240-MSPS高速操作：支持高速数据处理，适用于高分辨率视频应用。
• 可配置消隐电平：支持YPbPr/RGB配置，可针对全量程（0 - 1023）或符合ITU - R.BT601标准的视频输入代码范围进行正确定位。
• 通用三DAC模式：适用于非视频应用，增加了产品的通用性。
• 直接驱动双端75 - Ω负载：可直接输出标准视频电平，简化了电路设计。
• 多种输入数据格式：支持3x10 Bit 4:4:4、2x10 Bit 4:2:2或1x10 Bit 4:2:2（ITU - R.BT656）复用YCbCr/GBR输入数据格式。
• 同步生成功能：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。
• 内部电压基准：提供稳定的电压基准，保证转换精度。
• 低功耗运行：采用3.3V模拟和1.8V数字电源供电，降低了功耗。

2. 应用领域

• 高清电视（HDTV）机顶盒/接收器/显示器：为高清视频显示提供高质量的信号转换。
• 高分辨率图像处理：满足高分辨率图像的处理需求。

二、功能特性详解

1. 同步生成

通过SYNC和SYNC_T控制输入，可根据INS3_INT的设置在AGY通道或所有三个通道上叠加额外电流，生成双电平负向脉冲或三电平脉冲。用户通过正确的时序输入，可在模拟输出上插入包含水平同步、垂直同步、前后锯齿和均衡脉冲的复合同步格式。

2. 消隐生成

BLANK控制输入可将所有通道的输出幅度固定为消隐电平，不受数据输入端口值的影响。消隐电平的位置因RGB和YCbCr颜色空间配置以及全量程和缩减量程（ITU - R.BT601）输入代码范围配置而异。

3. 通用DAC模式与视频DAC模式

• 视频DAC模式：为R、G、B和Y通道提供额外的直流偏置，为负同步插入提供余量，但可能会导致额外的功耗，并可能影响DAC输出的直流耦合。
• 通用DAC模式：不添加任何直流偏置，不支持同步插入，仅支持全量程操作。在该模式下，对于全范围视频输入，DAC输出合规性更高，可达1.286Vpp（标称双75 - Ω终端负载），适用于复合视频（NTSC/PAL/SECAM）的D/A转换。

通过SYNC和SYNC_T的设置组合可控制通用DAC模式和视频DAC模式的选择。用户在使用视频DAC模式时，需确保在同步插入周期外将SYNC_T保持为低电平，以防止进入通用DAC模式。

4. 颜色空间和输入格式化配置

输入数据可通过3x10b GBR或YCbCr输入端口提供。对于4:2:2采样数据，可通过2x10位或1x10位复用输入端口输入。内部解复用器将输入样本路由到相应的DAC。根据M1_INT和M2_INT信号，可确定输入格式化的可能配置，同时颜色空间选择也会决定消隐电平的位置。

5. 全量程或缩减量程ITU.BT601模式选择

在视频DAC模式下，BLNK_INT可设置DAC输出上生成的消隐电平，可对应全量程代码范围或符合ITU - R.BT601的缩减量程代码范围。通用DAC模式下，BLNK_INT控制不可用，设备始终假设全量程输入代码范围。

6. DAC操作

模拟输出驱动器的驱动电平可通过连接到FSADJ引脚的电阻RFS进行用户修改。所有电流源幅度（视频、消隐和同步）均来自内部电压基准，确保同步、消隐和视频的相对幅度始终保持其标称关系。

三、引脚功能

引脚名称	引脚编号	I/O	描述
ABPb	45	O	模拟蓝色或Pb电流输出，可直接驱动双端75 - Ω同轴电缆
AGY	41	O	模拟绿色或Y电流输出，可直接驱动双端75 - Ω同轴电缆
ARPr	43	O	模拟红色或Pr电流输出，可直接驱动双端75 - Ω同轴电缆
AVDD	40, 44	I	模拟电源（3.3V），所有AVDD引脚必须连接
AVSS	42, 46	I	模拟地
BCb0 - BCb9	10 - 1	I	蓝色或Cb像素数据输入，索引0表示最低有效位
BLANK	23	I	消隐控制输入，低电平有效。CLK上升沿锁存BLANK。断言时，ARPr、AGY和ABPb输出驱动到消隐电平
CLK	26	I	时钟输入。CLK上升沿锁存RCr0 - 9、GY0 - 9、BCb0 - 9、BLANK、SYNC和SYNC_T
COMP	39	O	补偿终端，需在COMP和AVDD之间连接0.1 - µF电容器
DVDD	12	I	数字电源（1.8V）
DVSS	11	I	数字地
FSADJ	38	I	满量程调整控制，每个输出通道的满量程电流驱动由连接在该终端和AVSS之间的电阻RFS的值决定
GY0 - GY9	36 - 27	I	绿色或Y像素数据输入，索引0表示最低有效位
M1	47	I	操作模式控制1，在视频DAC模式下，SYNC转换后CLK的第二个上升沿锁存M1
M2	48	I	操作模式控制2，在视频DAC模式下，SYNC转换后CLK的第二个上升沿锁存M2
RCr0 - RCr9	13 - 22	I	红色或Cr像素数据输入，索引0表示最低有效位
SYNC	24	I	同步控制输入，低电平有效。CLK上升沿锁存SYNC。断言时，根据INS3_INT的值，AGY输出或所有三个输出驱动到同步电平
SYNC_T	25	I	同步三电平控制，高电平有效。CLK上升沿锁存SYNC_T。断言时，SYNC为低时生成正同步；禁用时，SYNC为低时生成负同步
VREF	37	O	DAC的电压基准，提供标称1.2V的内部电压基准，需在VREF和AVSS之间连接0.1 - µF陶瓷电容器

四、电气特性

1. 电源特性

在不同的时钟频率和工作模式下，模拟和数字电源的工作电流和功耗有所不同。例如，在CLK = 240MSPS，AVDD = 3.3V，DVDD = 1.8V的RGB模式下，模拟电源工作电流为89 - 100mA，数字电源工作电流为38 - 41mA，功耗为373 - 394mW。

2. 数字输入特性

数字输入的高电平输入电流、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都有明确的规定，以确保数字信号的正确传输和处理。

3. 模拟输出特性

• DAC分辨率：10位。
• 积分非线性（INL）：在不同模式下有不同的取值范围，如在RGB全量程视频模式下，INL为 - 1.1/0.9 LSB至 - 2/1.5 LSB。
• 差分非线性（DNL）：在不同模式下，DNL一般在±0.4 - ±1 LSB之间。
• 电源纹波抑制比（PSRR）：在f = DC时，PSRR为38.5dB。
• 通道间串扰（XTALK）：在f = 1MHz时，串扰为 - 63dB；在f = 30MHz时，串扰为 - 39dB。

五、与THS8133的对比及兼容性

1. 电源供应

THS8135是THS8133的功能超集，并且引脚兼容。但两者的电源供应水平有所不同，THS8135使用3.3V模拟电源和1.8V数字电源，而THS8133的电源供应需根据具体情况调整。

2. 设备配置

在视频模式下，THS8135在SYNC转换后CLK的第二个上升沿对M1和M2进行采样，M1根据SYNC转换极性被解释为M1_INT或BLK_INT。而THS8133的M1信号不进行采样，仅被解释为M1_INT，且不提供缩减量程输入代码范围配置。

3. DAC输出

THS8135的消隐电平位置与THS8133不同，这是为了适应全量程和缩减量程配置。当DAC输出交流耦合时，输出视频波形通常不会改变，接收端的钳位电路会将信号恢复到适当的直流电平。

4. 模式差异

THS8133不提供通用DAC模式，而THS8135通过特定的控制信号组合引入了通用视频模式。

六、总结

THS8135作为一款高性能的视频DAC，具有丰富的功能和出色的电气特性。它不仅适用于视频应用，还可用于非视频应用，为工程师提供了更多的选择。其与THS8133的兼容性也使得在升级或替换设备时更加方便。在实际设计中，工程师可以根据具体的应用需求，合理配置THS8135的工作模式和参数，以实现最佳的性能。你在使用THS8135的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。