消费电子设备中的视频IC
时间：02-22
来源：电子产品世界
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引言
现在，消费者被高质量的视频所包围，因此不可能再接受有一点"雪花"画面的出现。今天消费视频设备的制造商正寻找为消费者提供经济及高质视频产品的方法。半导体制造商则正在集成以前由分立元件实现的功能，协助消费设备制造商提高性能、节省宝贵的电路板空间及降低成本。视频滤波功能是一个极佳的例子。视频滤波能通过剔除方法 (过滤掉) 去除会降低图像质量的无用信号和高频伪信号，以改善视频图像质量。目前，市场上的视频滤波IC为设计人员提供了紧凑、具成本效益和更可靠的方案来替代标准的无源滤波器解决方案，而这些高度集成器件整合的功能如下：
* 低通滤波器，其截止频率可针对标清 (SD)、逐行扫描 (PS) 或高清 (HD) 应用进行调整;
* 输出驱动器，具有多种增益，能够驱动多个75W的视频负载;
* 输入多路复用器，可在多个视频输入之间进行切换;
* 直流恢复功能;
* 片上钳位/偏置选择，可处理各种视频格式 (RGB、YPbPr、YUV、Y/C、CV);
* 相比分立元件滤波器的电路板面积节省达50% 以上。
集成度和功能
今天的消费电子产品能够处理多个视频标准。作为消费者，我们当然希望电视能够从数码相机、电缆箱 (cable box)、VCR、DVD播放器、游戏机等设备接收输入信号，并期望电视可以接收所有这些视频源而不会有任何丢失。集成视频滤波驱动器便为消费视频产品制造商提供这个能力，通过集成的解决方案实现这个目的。现在的视频滤波驱动器IC已可处理任何视频情况。许多视频滤波驱动器，如飞兆半导体的FMS6407，都具有可选的滤波器截止频率以处理标清 (SD)、逐行扫描 (PS) 或高清 (HD) 视频信号。而且还集成了输入偏置/钳位电路，可以适应各种视频格式。许多集成视频滤波驱动器甚至还可以提供其它常用的视频功能。例如，在许多情况下，SYNC信息会在视频信号完成DAC转换过程之后丢失。这情况一般称作"绿色分量上无同步信息"(No SYNC on Green)。目前市面上某些视频滤波驱动器具有额外的SYNC输入端子，提供标准的"绿色同步信号"(SYNC on Green) 输出。若没有集成这一功能，工程师就必须建立 SYNC产生电路来完成这个任务。
这个集成趋势可以节省电路板空间、减少元件数目并提高可靠性。以一个普通电视为例，现今市场上许多电视都为用户提供两个额外的输入端子 (输入1和输入2)。电视因此必须能够在三个输入端子之间切换。表1 列出了可能的组合方式。每一种视频标准都以不同的频率传输，故需要不同的低通滤波器：SD以8MHz传输、PS 以15MHz，而HD 以 32MHz。视频格式RGB和YPbPr信号通过3个信道传输，而CV 和 Y/C则需要2个。请想想分立元件如要提供所有这些组合所需的元件数目！典型的3阶分立LC滤波器需要14个元件，见图1。每一个分立LC滤波器信道都专为一个截止频率而设计。为了适应其它视频标准，便需要设计多个信道，并且需要额外的分立sync生成和偏置电路来确保不同视频格式的正确功能。一个具有输入多路复用器并适合于三种视频标准的集成式3信道视频滤波驱动器能够轻易取代超过100个分立元件，并能节省电路板面积达50%。
集成滤波驱动器还能够提升性能，并提供4阶、5阶或甚至6阶滤波器。更高阶的滤波器能增强去除无用伪信号的能力。比较传统的3阶无源设计，高阶滤波器提供更好的带内和阻带滤波器特性，能减少视频信号中的伪信号，从而提高图像质量。
集成在一块芯片上还可提高滤波器的可靠性。无源元件的庞大容限会造成滤波器响应出现频率波动。当使用分立元件时，要获得稳定连贯的视频性能，便需要对滤波器频率进行调校。若采用集成解决方案便可免除了这项耗时的工序。许多集成视频滤波驱动器的频率响应都有 <±10% 的波动。这和分立电容及电感元件的标准±20% 容限形成鲜明的对比。如果未经筛选，分立LC滤波器可能具有超过 ±20%的频率波动。LC滤波器性能会随时间变化，但集成滤波器则具有稳定一致及不会随时间改变的滤波频率。
掌中视频
手持式设备是集成视频滤波驱动器的新兴市场。当手持设备与电视、显示器或打印机相连时，象数码相机和可携式摄像机等就需要额外的驱动能力。这方面最大最新的市场首推蜂窝电话。几年前，将相机功能加到手机中是不可思议的事。现在，市场上大约40% 的手机都包含了相机功能，许多甚至还能拍摄视像。2006年，美国的手机用户更能够在手机上收看多达20个电视频道。估计2006年制造的手机约10% 都拥有视频功能。因此，处理由手机至电视或外部显示器的复合视频信号的滤波及驱动器件遂应运而生。
针对视频手机市场的视频滤波驱动器的明显要求是：以最低的成本实现最佳的尺寸、功耗和复合视频功能。飞兆半导体的 FMS6151 是目前市面上最小型的视频滤波器，其尺寸仅为1.45mm x 1.0mm x 0.55mm，足可以与一粒盐粒相媲美 (见图2)。
随着越来越多的消费设备需要处理视频信号，市场对高性能及低成本视频IC的需求正不断增长。现在，高性能视频IC的终端市场不再局限于高端广播和专业视频应用。例如，集成视频滤波驱动器现已设计于多种消费设备中，包括蜂窝电话、数码相机、DVD播放器、机顶盒和数字电视等。目前，市场上的视频滤波IC能为设计人员提供紧凑、具成本效益及更可靠的方案，以替代标准的无源滤波器解决方案，它们的主要优点包括：
* 增加的功能组和功能性；
* 可选的截止频率，可处理多种视频标准；
* 无需分立滤波器所需要的调阶功能以消除波动；
* 信道间的性能一致性；
* 减少元件数目；
* 无外部频率选择元件或时钟；
* 连续时间低通滤波器；
* 强大的ESD保护功能。
现在，消费者被高质量的视频所包围，因此不可能再接受有一点"雪花"画面的出现。今天消费视频设备的制造商正寻找为消费者提供经济及高质视频产品的方法。半导体制造商则正在集成以前由分立元件实现的功能，协助消费设备制造商提高性能、节省宝贵的电路板空间及降低成本。视频滤波功能是一个极佳的例子。视频滤波能通过剔除方法 (过滤掉) 去除会降低图像质量的无用信号和高频伪信号，以改善视频图像质量。目前，市场上的视频滤波IC为设计人员提供了紧凑、具成本效益和更可靠的方案来替代标准的无源滤波器解决方案，而这些高度集成器件整合的功能如下：
* 低通滤波器，其截止频率可针对标清 (SD)、逐行扫描 (PS) 或高清 (HD) 应用进行调整;
* 输出驱动器，具有多种增益，能够驱动多个75W的视频负载;
* 输入多路复用器，可在多个视频输入之间进行切换;
* 直流恢复功能;
* 片上钳位/偏置选择，可处理各种视频格式 (RGB、YPbPr、YUV、Y/C、CV);
* 相比分立元件滤波器的电路板面积节省达50% 以上。
集成度和功能
今天的消费电子产品能够处理多个视频标准。作为消费者，我们当然希望电视能够从数码相机、电缆箱 (cable box)、VCR、DVD播放器、游戏机等设备接收输入信号，并期望电视可以接收所有这些视频源而不会有任何丢失。集成视频滤波驱动器便为消费视频产品制造商提供这个能力，通过集成的解决方案实现这个目的。现在的视频滤波驱动器IC已可处理任何视频情况。许多视频滤波驱动器，如飞兆半导体的FMS6407，都具有可选的滤波器截止频率以处理标清 (SD)、逐行扫描 (PS) 或高清 (HD) 视频信号。而且还集成了输入偏置/钳位电路，可以适应各种视频格式。许多集成视频滤波驱动器甚至还可以提供其它常用的视频功能。例如，在许多情况下，SYNC信息会在视频信号完成DAC转换过程之后丢失。这情况一般称作"绿色分量上无同步信息"(No SYNC on Green)。目前市面上某些视频滤波驱动器具有额外的SYNC输入端子，提供标准的"绿色同步信号"(SYNC on Green) 输出。若没有集成这一功能，工程师就必须建立 SYNC产生电路来完成这个任务。
这个集成趋势可以节省电路板空间、减少元件数目并提高可靠性。以一个普通电视为例，现今市场上许多电视都为用户提供两个额外的输入端子 (输入1和输入2)。电视因此必须能够在三个输入端子之间切换。表1 列出了可能的组合方式。每一种视频标准都以不同的频率传输，故需要不同的低通滤波器：SD以8MHz传输、PS 以15MHz，而HD 以 32MHz。视频格式RGB和YPbPr信号通过3个信道传输，而CV 和 Y/C则需要2个。请想想分立元件如要提供所有这些组合所需的元件数目！典型的3阶分立LC滤波器需要14个元件，见图1。每一个分立LC滤波器信道都专为一个截止频率而设计。为了适应其它视频标准，便需要设计多个信道，并且需要额外的分立sync生成和偏置电路来确保不同视频格式的正确功能。一个具有输入多路复用器并适合于三种视频标准的集成式3信道视频滤波驱动器能够轻易取代超过100个分立元件，并能节省电路板面积达50%。
集成滤波驱动器还能够提升性能，并提供4阶、5阶或甚至6阶滤波器。更高阶的滤波器能增强去除无用伪信号的能力。比较传统的3阶无源设计，高阶滤波器提供更好的带内和阻带滤波器特性，能减少视频信号中的伪信号，从而提高图像质量。
集成在一块芯片上还可提高滤波器的可靠性。无源元件的庞大容限会造成滤波器响应出现频率波动。当使用分立元件时，要获得稳定连贯的视频性能，便需要对滤波器频率进行调校。若采用集成解决方案便可免除了这项耗时的工序。许多集成视频滤波驱动器的频率响应都有 <±10% 的波动。这和分立电容及电感元件的标准±20% 容限形成鲜明的对比。如果未经筛选，分立LC滤波器可能具有超过 ±20%的频率波动。LC滤波器性能会随时间变化，但集成滤波器则具有稳定一致及不会随时间改变的滤波频率。
掌中视频
手持式设备是集成视频滤波驱动器的新兴市场。当手持设备与电视、显示器或打印机相连时，象数码相机和可携式摄像机等就需要额外的驱动能力。这方面最大最新的市场首推蜂窝电话。几年前，将相机功能加到手机中是不可思议的事。现在，市场上大约40% 的手机都包含了相机功能，许多甚至还能拍摄视像。2006年，美国的手机用户更能够在手机上收看多达20个电视频道。估计2006年制造的手机约10% 都拥有视频功能。因此，处理由手机至电视或外部显示器的复合视频信号的滤波及驱动器件遂应运而生。
针对视频手机市场的视频滤波驱动器的明显要求是：以最低的成本实现最佳的尺寸、功耗和复合视频功能。飞兆半导体的 FMS6151 是目前市面上最小型的视频滤波器，其尺寸仅为1.45mm x 1.0mm x 0.55mm，足可以与一粒盐粒相媲美 (见图2)。
随着越来越多的消费设备需要处理视频信号，市场对高性能及低成本视频IC的需求正不断增长。现在，高性能视频IC的终端市场不再局限于高端广播和专业视频应用。例如，集成视频滤波驱动器现已设计于多种消费设备中，包括蜂窝电话、数码相机、DVD播放器、机顶盒和数字电视等。目前，市场上的视频滤波IC能为设计人员提供紧凑、具成本效益及更可靠的方案，以替代标准的无源滤波器解决方案，它们的主要优点包括：
* 增加的功能组和功能性；
* 可选的截止频率，可处理多种视频标准；
* 无需分立滤波器所需要的调阶功能以消除波动；
* 信道间的性能一致性；
* 减少元件数目；
* 无外部频率选择元件或时钟；
* 连续时间低通滤波器；
* 强大的ESD保护功能。