基于CS7123的VGA/XGA电视盒设计

CS7123芯片是深圳市芯海科技有限公司自主设计的高速/高精度视频DAC芯片，其内部包括三路10位电流导引（Current Steering）结构的DAC，最大采样速度达到240M赫兹，CS7123的结构框图见图1所示，它包括三路高速、10位输入的视频AD转换器，标准的TTL输入和互补输出高阻抗模拟输出电流源。CS7123有三路独立的10位输入端口，可以在单电源5V下工作，也可以在单电源3.3V下工作。


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CS7123内有SYNC同步信号和BLANK黑电平控制信号，这是两个附加的视频控制信号，CS7123也具有一个待电模式，该芯片采用5V CMOS工艺制造，单片CMOS结构确保了低功耗性能。CS7123的主要功能是将三路RGB信号转换为模拟RGB信号后输出到显示屏显示。另外，它也可以当做三路单独的DAC使用。

CS7123与多种高精度的显示系统兼容，包括RS-343A和RS-170，可以广泛应用于HDTV，数字视频系统（1600×1200@100赫兹）、高分辨率的彩色图片、数字射频调制，图象处理，医疗B超设备、视频信号再现等。

电脑的电视功能是当今个人电脑娱乐市场的主流消费功能之一，目前市场上用于通过电脑或者电脑显示器接收电视节目的硬件一共有三种。其中，最具大众化特色的是VGA（适用于CRT显示器）和XGA（适用于CRT和LCD显示器）电视盒。它们安装方便、电视信号清晰、只需要与电脑显示器进行简单连接便可使用。用法也和电视基本一致。图2给出了一个VGA/XGA电视盒的基本原理图。



图2中，从高频头过来的信号经过视频解码后到视频处理芯片，视频处理芯片输出三路的RGB数字信号到视频DAC，然后输出三路的模拟RGB信号到显示屏显示。这其中，视频DAC的速度直接决定了输出图像的分辨率和刷新率，而其精度则决定了输出图像的质量，DAC的速度和分辨率的关系可以通过下面的关系式得到：

时钟频率=点速率=(水平分辨率)×(垂直分辨率)×(刷新率)/(回扫系数)；

水平分辨率=行的象素数目。

垂直分辨率=帧的象素数目。

刷新率是屏幕刷新所要求的速度，对于逐行扫描系统而言典型值为60赫兹，对于隔行扫描而言为30赫兹，回扫系数必须考虑每一帧的总时间中的某一特定部分显示是空白的，一般典型值为0.8。

因此，假如有一个1024×1024@60赫兹的图像系统，回扫因子为0.8，那么：

时钟频率=点速率
=1024×1024×60/0.8=76.8赫兹

由于所要求DAC的时钟频率是78.6M赫兹，CS7123的最大时钟频率为240M赫兹，因此可以支持最高1600×1200@100赫兹的分辨率。

图3示出了CS7123的典型电路连接图，应当说明的是，设计PCB的时候应该注意，CS7123应该尽可能地靠近连接器，这样可以减小因为阻抗不匹配带来的尖峰噪声和反射，此外，在信号线上面应该铺一层地平面来提高高频的电源电压抑制比。



为了获得最优的性能，每个模拟输出端需要加入一个源端匹配电阻，每个电阻值的大小与应用环境有关，当负载是双75欧姆的负载时，这个源端匹配电阻的阻值也为75欧姆，还要注意的是，这个电阻应该尽可能靠近芯片以减少反射。

目前，数字视频的应用正朝着大屏幕、高清晰的方向发展，电视盒也朝着这个方向在发展。实际上，一般的VGA电视盒都支持800×600@75赫兹的分辨率，而XGA电视盒则支持1024×768@75赫兹的分辨率，CS7123的精度高、速度快，最高可以支持1600×1200@100赫兹的分辨率，故特别适合应用在高清晰的VGA/XGA电视盒上。