高清晰度视频所需的信号方案

关键词： 高清晰度 , 视频 , 信号

随着视频市场向高清晰度显示格式(如720p,1080i,1080p)的转移，视频设计人员正在面临严格信噪比(SNR)、视频信号上升/下降时间和过冲要求所提出的设计问题。这些设计问题已引起IC供应商为前端和后端视频驱动器/接收器开发最佳的高性能模拟视频方案。这些方案缩短产品上市时间、节省PCB面积、采用较少的元件和较低的成本。对于数字视频传输，适于手持或消费类应用的超低功率和低EMI方案能提供超长缆线驱动能力而在数字视频数据通路中不需要中继器。

机顶盒或DVD-RW设计中的典型SD/HD(标准清晰度/高清晰度)视频驱动器输出结构将具有标准清晰度或高清晰度内容的单视频输出。  

负载隔离  

对于多连接器输出，用1个宽带模拟开关来隔离相互间负载，以防止来自过加载驱动器的电阻负载。在这种结构中，输出可以驱动两个标准清晰度(SD)元件视频输出或单个高清晰度视频输出。在这样的设计中，建议不采用无源(RLC元件基)滤波器的原因是：LC元件的重建滤波器-3dB带宽是固定的和不可编程的；滤波器的大电容器和电感器会降低视频开关的带宽，使HD视频信号的沿显著恶化。  

基于通路栅结构的视频开关对于电容负载是非常敏感的(就-3dB带宽下降而论)。采用有源滤滤器可以显着地降低这种加载，因为有源滤波器所需的容性元件比其无源等效电路要小(可达几百pF)。在SD模式，可以用连接在视频滤波器输入和输出之间的1个峰值电容器来降低插入损耗和加强图像。对于在4.2MHz附近具有大的插入损耗的编码器，这是特别所希望的。  

例如，在中国国家视频标准中，对于机顶盒视频输出低于4.8MHz明确要求±0.8dB损耗、在4.8MHz和5MHz之间为±1dB。可以用峰值电容器来提高有源滤波器的Q值以补偿该频率范围内的编码器损耗。电容值需要根据专门设计来调节。对于大多数应用，47pF值是良好的选择起点。  

合成视频输入设计  

随着LCD或等离子TV设计中合成视频输入数的增加，传统模拟前端设计用视频开关来选择合成分量输入(如YPbPr或计算机RGB信号)。视频开关通常放置在视频滤波器前面。根据输入信号的格式，SYNC脉冲可能出现在所有信道(在Y信道其大小可低到-286mV)。有时，来自外面缆线输入的SYNC脉冲可以是-500mV或更低。  

大的负电压脉冲妨碍开关完全关断，而通常需要1个DC偏置来提高比地高的信号。没有这种偏置，开关努力使开关完全关断而且构成危险使负信号超过额定值(通常在视频开关中为-500mV)。用电阻分压器(在AC耦合电容器之后)可以产生DC偏置。  

这样的设计方法通常用于平板设计。然而，把开关放在视频滤波器之后。可以实现三方面的提高。首先，消除了用于所有信道的DC偏置电路，这是因为大多数视频滤波器都具有内部嵌位电路；其次，下一级滤波器的高阻抗输入节点允许AC耦合电容器的值降到0.1μF；最后，开关与输入连接器端的高容性节点(包括缆线寄生电容，连接电容和ESD保护器寄生电容)隔离。这种隔离改善了视频信号数据通路-3dB带宽，因为视频滤波器后面的开关只注意下一级A/D转换器的输入电容(3"4pF)。  

TTL引起的瓶颈

传统的小平板显示采用16位或18位TTL技术在LCD控制器和显示之间传输数字视频数据。随着显示分辨率变得更高和显示变得更大，TTL技术成为高速视频数据传输的瓶颈。当控制器和显示之间所用缆线长度大于1米时，这种数据传输是特别重要的。  

对于中型和大型显示，设计人员可选择采用LVDS(低压差分信号传输)接口，这种接口串行化24位或18位RGB并行TTL数据为3信道LVDS或TMDS(传输最小化差分信号传输)串行视频流并在LCD模块端译码串行视频流为TTL并行数据。这里，驱动灵活缆线的收发器需要应对更小电压摆幅，但在接收器端有用匹配终端电阻器可以驱动相当长的缆线。  

用伪电流接口技术解决长缆线或快速串行速度所引起的瓶颈。这种技术的接收器感测差分电压而不是直接感测电流。这样的电压感测接收器，对接收器输入端的容性负载是高度敏感的。  

缆线越长，挂在接收器输入口上的电容就越多。对容性负载的高敏感性意味着中继器需要放置在接收器功能单元的前面，减轻时钟和数据恢复电路的任务。  

电流感测技术  

真正的电流感测技术(如Fairchild公司的电流传输逻辑CTL)消除了所需的中继器。这种技术另外好处是：与LVDS技术相比每个信道功耗低70%，较低的EMI和减小的数据等待时间。

不用中断器的设计对容性负载敏感性是比较小的，而接收器检测电流替代差分电压。另外，解串行器可以有效地译码串行数据而不用PLL基CDR电路，这进一步降低了功耗。

在亚洲，特别是我国，高分辨率模拟和数字视频I/O正在出现在机顶盒、平板显示和汽车仪表中。

高清晰度显示市场呈现出快速增长的趋势，与其相应需要大量模拟产品，要求产品具有低噪声、低EMI和较低的功率。对设计人员重要的是不仅仅要了解各个模拟产品的性能，而且要知道如何使视频信号数据通路最佳化。这样就可以大大地缩短设计周期并使产品更快上市。