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美隆電子有限公司 |
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期日: |
2007年2月24日 |
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將手機和可攜式設備視訊輸出到電視 |
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隨著手機和媒體播放器等其他超可攜式設備技術融合，超小尺寸和低功耗設備中的視訊應用越來越廣泛。目前，一種最新 |
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應用是能將手機輸出的視訊訊號驅動到傳統電視上(圖1)。將視訊訊號發送到不同應用可實現視訊會議、照片瀏覽、電影串 |
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流、視訊電話、網路遊戲及其他超乎想像的應用。 |
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為了實現超可攜式視訊技術，半導體製造商正在開發視訊編碼器和整合式視訊濾波器 |
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/驅動器，以直接驅動75歐姆同軸電纜。編碼器功能在主控制器晶片後執行，包括 |
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NTSC或PAL格式，可根據是否只使用複合視訊或增加S視訊來判斷是否結合整合式視 |
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訊數位類比轉換器(DAC)。在DAC後再增加濾波器/驅動器，用以重建訊號並消除高頻 |
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偽訊號，從而獲得更高品質的影像。此外，該技術還提供75歐姆同軸電纜驅動器以直 |
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接驅動連接電視的電纜。 |
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複合視訊輸出 |
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行動設備的電視輸出功能主要輸出複合視訊訊號，這是目前最常用的視訊訊號，幾乎 |
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任何一台電視都可以接收。另外，可攜式設備如手機或可攜式媒體播放器需要一種能 |
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將數位視訊訊號轉換成類比訊號，並將其轉換成NTSC或PAL複合視訊訊號的方法。如 |
圖1：視訊訊號能夠從手機傳送到電視。 |
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此將能在外部電視上收看到該訊號。另外，還需對類比訊號放大並與特徵阻抗為75歐姆的電纜進行阻抗匹配。該過程如圖2所示。 |
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圖2：可攜式設備中的視訊編碼器和視訊濾波器/驅動器。 |
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圖4：連接RCA電纜的迷你A/V。 |
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圖3：複合視訊訊號顯示出色帶。 |
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視訊編碼器 |
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為了建立複合視訊訊號，需執行編碼處理。該過程要求將數位訊號格式化並將其轉換成NTSC或PAL格式的類比複合視訊訊號。 |
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視訊編碼器可以被整合到一個較大的數位積體電路中，或根據具體功能的劃分作為獨立元件使用。 |
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獨立視訊編碼器可將主系統處理器(即基頻晶片)輸出的數位分量視訊(以8位元平行CCIR-601/656或ANSI/SMPTE 125M格式)轉換 |
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成具備經過調變之彩色副載波的標準類比基頻電視複合視訊訊號(NTSC或PAL標準)。然後該訊號再送入整合式DAC進行處理， |
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最後從元件輸出(圖5)。 |
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圖5：NTSC / PAL視訊編碼器。 |
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圖6：超可攜式視訊重建濾波器/驅動器。 |
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視訊重建濾波 |
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在數位視訊編碼之後，訊號通常透過一個DAC還原回類比域。該過程稱為重建(圖6)。 |
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這個過程會導入使畫面失真的高頻偽訊號。重建濾波器就是用來濾除這些偽訊號。該濾波器的重建性能取決於是否能在不 |
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影響通帶內有效訊號的情況下，良好地濾除高頻偽訊號。這些高頻偽訊號造成畫面中細節成分(如高亮處或精細圖紋細節)的 |
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振幅變化，從而影響視訊訊號品質，因為這些成分依採樣時脈而移動。結果類似於鋸齒問題，當它們在畫面中移動時會引 |
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起細節失真。 |
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為了實現濾波功能，建議採用整合式視訊濾波器/驅動器，如Fairchild的FMS6151。這種整合型主動濾波元件可以取代好幾 |
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個分離式元件。一般來說，視訊多媒體設備中採用的濾波器是低通主動濾波器。濾波器中的主要元件是運算放大器、電容、 |
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電阻和電感。FMS6151是5階巴特沃思(Butterworth)濾波器，其整體性能良好，如相位誤差低、穩定性高、元件數量少並具備 |
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高效濾波特性，是消費級視訊設備濾波的良好選擇。由於其可靠性高，參數規格有保證，因此這些整合式主動濾波器較分離 |
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式主動和被動濾波器(圖7)具有更穩定的濾波性能。 |
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圖7：輸出重建(影像抑制)濾波器去除了採樣和類比重建過程產生的時脈和邊帶分量。 |
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由於電壓擺動要求及對更高ESD(靜電放電)保護等級的需求，重建濾波器和電纜驅動器通常都置於編碼器之外。 |
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視訊濾波器/驅動器 |
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除了重建濾波器，還需要視訊驅動器來放大視訊訊號並驅動75歐姆的同軸電纜。放大器需有6dB的增益以適應雙重終端負載。 |
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FMS6151整合視訊濾波器/驅動器方案結合了重建濾波器和低阻抗視訊驅動器。該元件的工作電壓範圍為2.5V~5.5V。與標準2 |
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階和3階被動方案相比，5階濾波器能提供更好的影像品質。 |
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這種濾波器/驅動器最好由一個直流耦合DAC輸出直接驅動，但在交流耦合輸入時也可以工作。該元件的輸入共模範圍以地 |
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為參考是1.2Vpp。其輸出能驅動一個交流或直流耦合的單根75歐姆同軸電纜(150歐姆)負載。直流耦合輸出不需要昂貴的輸 |
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出耦合電容。如果輸出是交流耦合的，SAG校正電路可用來減小交流輸出耦合電容的容值和實體尺寸，同時仍能產生可接 |
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受的場傾斜。 |
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SAG校正 |
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傳統上，如果視訊應用是交流耦合的，將需要非常大的輸出耦合電容(在220F和1,000F之間)。SAG校正電路利用較小的輸 |
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出耦合電容就能提供卓越的性能，因此不需要大型耦合電容。通常的輸出電路(150歐姆負載時的電容是220F)在5Hz處創建 |
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單極點(-3dB)。減小該電容會引起過大的相移，導致視訊場傾斜，從而阻礙同步訊號的正確恢復。 |
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FMS6151中的SAG校正電路峰值很小，因此能提供可顯著減少視訊場傾斜的相位回應補償。這種補償能使設計人員將220F |
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輸出耦合電容的體積減小。SAG校正使用一個22F的電容，輸出耦合電容使用一個47F的電容，這兩者遠小於其他電路所需電 |
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容的體積和成本(圖8)。 |
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圖8：具有SAG校正的視訊濾波器/驅動器。 |
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啟動和關機 |
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FMS6151具有關機功能，能停止輸出並將靜態電流減小到25nA以下，從而降低功耗並延長電池壽命。該功能對手機、手持 |
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遊戲機和攝影機等需要濾波和驅動能力的可攜式設備來說尤其重要。另外，FMS6151還提供12kV的ESD保護功能。 |
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可驅動大螢幕的小型驅動器 |
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要在可攜式設備上實現複合視訊電視輸出功能，需進行多方面考量。在元件功能的 |
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劃分、保持低功耗和高影像品質等方面都提出了諸多設計挑戰。利用視訊編碼器可 |
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輕易實現從數位訊號到NTSC和PAL類比複合視訊的轉換任務。 |
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採用Micropak封裝的FMS6151體積非常微小，因此非常適合元件密集的手機使用， |
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並能提供高品質電視視訊。該元件具有12kV
ESD保護功能，可確保行動設備免受損 |
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害。5階低通重建濾波器可用來平滑輸出視訊訊號，以避免不必要的失真。該元件能 |
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放大、驅動和匹配75歐姆同軸電纜的阻抗。選擇最小配置的直接直流耦合模式可進 |
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一步節省電路板空間。最後，由於同軸電纜驅動器工作時輸出電流很低，在未用狀 |
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態下電流又低於25nA，因此該技術能顯著降低電池功耗。 |
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圖9：採用Micropak封裝的FMS6151 |
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作者： |
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的體積非常小 |
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Jeremy Tole |
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技術行銷經理 |
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