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揭秘HDTV的“內(nèi)芯”世界-分量模擬接口AD9883A
AD9883A特性
AD9883A內(nèi)部包含具有300MHz輸入帶寬的8位140MSPS ADC、PLL和可編程的增益、復(fù)位、嵌位控制,用戶只需要提供3.3V的電源、模擬輸入、Hsync和COAST信號(hào)。140MSPS的采樣轉(zhuǎn)換率最高支持1280×1024(75Hz刷新)分辨率的信號(hào)。
AD9883A包含所需的輸入緩沖器,信號(hào)直流恢復(fù)(采樣)、復(fù)位、增益(亮度和對(duì)比度)調(diào)整、像素時(shí)鐘發(fā)生器、采樣相位控制和輸出數(shù)據(jù)格式化,所有的控制都可以由雙線制串行總線控制。由于電路設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔,芯片受物理和電子環(huán)境的影響很小。其典型功率為500mW,使用溫度范圍為0~70℃。
AD9883A所有的數(shù)字輸入為3.3V CMOS電平,但5V的輸入電平也不會(huì)對(duì)芯片造成任何損壞。AD9883A 有紅、綠和藍(lán)三個(gè)高阻抗模擬輸入腳,它們的有效信號(hào)電平為0.5~1.0VP-P,信號(hào)一般先通過(guò)DVI連接器、15針D型連接器、RCA同軸連接端子或BNC連接器。AD9883A的內(nèi)部功能如圖1所示,它在PCB上的位置應(yīng)盡量接近實(shí)際輸入,信號(hào)必須通過(guò)適配電阻(一般為75Ω)連到芯片。
圖1 AD9883A內(nèi)部功能框圖
AD9883A特殊引腳功能要點(diǎn)
輸出
HSOUT:輸出行同步經(jīng)過(guò)相位調(diào)整的副本,極性和幅度可通過(guò)串行總線寄存器控制。行同步取決于串行數(shù)據(jù)的不斷調(diào)整。
VSOUT:輸出視頻場(chǎng)同步經(jīng)過(guò)相位調(diào)整的副本,輸出極性由串行總線寄存器位控制。它在所有模式圖像傳輸?shù)倪^(guò)程中有效。
SOGOUT:該腳從綠色幅度限制比較器或未處理的行同步副本輸出。
RED/GREEN/BLUE:對(duì)應(yīng)R/Cr、G/Y、B/Cb數(shù)據(jù)輸出,最高位為MSB。從像素采樣到輸出的延時(shí)是固定的。
DATACK:該引腳通常為輸出數(shù)據(jù)和HSOUT的外部邏輯提供主時(shí)鐘輸出信號(hào),它由內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生,并與內(nèi)部取樣時(shí)鐘同步。
輸入
RAIN/GAIN/BAIN:R/Pr/Cr、G/Y、B/Pb/Cb模擬圖像信號(hào)的高阻抗,獨(dú)立輸入。
HSYNC:該引腳接受一個(gè)邏輯信號(hào),用于參考建立行時(shí)序,并為圖像時(shí)鐘產(chǎn)生器提供參考頻率。其輸入還包含噪聲抑制施密特觸發(fā)器,輸入極限位1.5V。
SOGIN:嵌入同步提供一個(gè)輔助處理信號(hào)。該引腳連到一個(gè)帶有內(nèi)部閾值的高速比較器,閾值可由程序控制,以10mV為步長(zhǎng),從輸入信號(hào)波谷上方10~300mV,缺省閾值為150mV。
CLAMP:在嵌位功能腳設(shè)置為1時(shí)有效。當(dāng)禁止時(shí),該引腳被忽略,嵌位時(shí)序由內(nèi)部計(jì)時(shí)器延時(shí)決定。不用時(shí),該引腳必須接到地,并且通過(guò)程序?qū)⒃摴δ茉O(shè)置為0。
COAST:用于在停止行同步輸入時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前頻率相位一致的圖像時(shí)鐘信號(hào),該引腳信號(hào)一般不由PC產(chǎn)生,不用時(shí)必須接地,并且通過(guò)程序?qū)⒃摴δ茉O(shè)置為1;或接高電平(通過(guò)10kΩ的電阻上拉到VD)并通過(guò)程序?qū)⒃摴δ茉O(shè)置為0,上電時(shí)該功能設(shè)置缺省值為1。
電源
VDD:大量的輸出引腳(共25個(gè))高速(高達(dá)110 MHz)觸發(fā)會(huì)產(chǎn)生電源干擾,將這些引腳的電源和VDD分離可以將敏感的模擬電路干擾降到最小。如果AD9883A使用較低的邏輯電平,VDD可以連接2.5V的兼容電源。
REF BYPASS:內(nèi)部1.25V參考分壓電路,它必須通過(guò)0.1μF的電容連到地,精確度為4%,溫度系數(shù)為50ppm/℃,對(duì)于AD9883A的大部分應(yīng)用是足夠的,如果需要更高精確度,可以提供一個(gè)外部參考。
MIDSCV:內(nèi)部中級(jí)電壓參考旁路,必須通過(guò)0.1μF的電容連到地,這個(gè)精確電壓隨綠色增益改變,相位時(shí)鐘發(fā)生器PLL需要外部濾波,可將噪聲和寄生效應(yīng)降到最小。
PLL設(shè)置
AD9883A的片上PLL可基于行同步頻率產(chǎn)生像素時(shí)鐘,可編程注冊(cè)器可提供最優(yōu)的PLL性能,主要用于定義VCO范圍注冊(cè)器、充電脈沖電流注冊(cè)器和PLL分頻注冊(cè)器;谛型筋l率設(shè)計(jì)像素時(shí)鐘頻率(采樣頻率)和回路濾波電容,AD9883A的PLL回路濾波設(shè)計(jì)如圖2所示。
設(shè)計(jì)圖 hspace=0 src="/images/8062200608214/200681416362349148.gif" width=200 border=0>
圖2 PLL回路濾波設(shè)計(jì)圖
表1 VCO范圍的選擇
VCO范圍的選擇
依據(jù)表1選擇VCO的范圍,如果像素頻率小于125MHz,則KVCO=150;否則KVCO=180。
充電脈沖電流的計(jì)算
以下兩式用以計(jì)算充電脈沖電流Ip。
PLL自然頻率=2π×行頻/PLL穩(wěn)態(tài)速率=
PLL自然頻率=
由上式可得:,其中回路濾波器電容:Ct=Cp=Cz= 0.082μF;PLL分頻速率:N=fp/fh。其中SR和傳遞分頻系數(shù)P的取值方法如表2所示。
表2 SR和P的取值
充電脈沖電流注冊(cè)設(shè)置根據(jù)Ip的大小進(jìn)行,如表3所示。
表3 充電脈沖電流注冊(cè)設(shè)置
AD9883A的應(yīng)用
圖3是以AD9883AKST-110(AD9883A的一種)為核心的典型高清電視的模擬分量視頻信號(hào)解碼電路。電路中PVDD為PLL供電電源,AVDD為模擬部分供電電源,均為3.3V;“3.3VD”為數(shù)字部分供電電源;電路工作原理如下。
圖3 AD9883A應(yīng)用電路圖
兩組模擬分量視頻信號(hào)YPbPr(逐行分量576P、480P和高清分量1080i、720P)、RGB(計(jì)算機(jī)格式VGA—SXGA)經(jīng)切換選擇電路P15V330,由CPU發(fā)出的VGA YPrPb控制信號(hào)控制P15V330的選擇輸出。當(dāng)VGA YPrPb=0時(shí),選擇RGB輸出;當(dāng)VGA YPrPb=1時(shí),選擇YPbPr輸出。YPbPr的同步脈沖包含在Y信號(hào)中。Y/G信號(hào)還通過(guò)CD160輸入SOGIN,以便在SOGOUT腳產(chǎn)生包含行場(chǎng)同步信息的復(fù)合同步信號(hào)。計(jì)算機(jī)格式VGA-SXGA的行同步(HSYNC)信號(hào)、場(chǎng)同步(VSYNC)信號(hào)輸入到AD9883A的HSYNC和VSYNC。
從CPU的CLK和DATA輸出的I2C控制信號(hào),被外接的QD11、QD12構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后連接到AD9883A的SCL和SDA,對(duì)ADC進(jìn)行控制設(shè)定。
AD9883A在I2C控制信號(hào)的控制下,同時(shí)根據(jù)輸入的行、場(chǎng)同步信號(hào)的頻率及極性,以及第33腳輸入的濾波值,將輸入的行頻信號(hào)分頻成與輸入信號(hào)格式變化頻率相適應(yīng)的采樣時(shí)鐘。另一方面, AD9883A根據(jù)I2C控制信號(hào)設(shè)定的相位、鉗位電平及增益等,按照新分頻得到采樣時(shí)鐘頻率對(duì)輸入的模擬分量視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣,轉(zhuǎn)換成數(shù)字分量視頻信號(hào)。
數(shù)字化后的數(shù)字分量視頻信號(hào)分別從AD9883A中各自的通道中輸出,分別經(jīng)緩沖后,輸出給后級(jí)的圖像處理芯片。
在ADC內(nèi)形成的時(shí)鐘信號(hào)從其第67腳輸出,G信號(hào)復(fù)合同步輸出SOGOUT、經(jīng)過(guò)相位調(diào)整的行同步輸出HSOUT和場(chǎng)同步輸出VSOUT分別經(jīng)AD9883A的65、66和64腳輸出。這些信號(hào)分別輸出到后級(jí)的圖像處理芯片。
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