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實現整合的雙SCART音訊/視訊交叉點和驅動器

上網時間: 2006年02月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:SCART  MAX4397  MAX4397S  MAX4397D  zero-crossing detect 

SCART晶片開關陣列晶片MAX4397提供將音訊和視訊訊號發送到具有兩個SCART連接器的歐洲視訊轉換盒所需的整合功能。在越來越短的設計時間和不斷增加的價格壓力下,該晶片方案有助於設計工程師開發更具競爭力的視訊轉換盒產品。

SCART纜線在歐洲用來連接兩個多媒體電子設備。SCART連接器包含21個接腳,其中包括雙向音訊和視訊線(見圖1)。接腳21實際上是SCART連接器的地屏蔽。不少視訊轉換盒具有兩個SCART連接器,一個用於連接電視,另外一個用於連接錄影機(VCR)。為了在視訊轉換盒、VCR和電視之間發送音訊和視訊訊號,需要一個複雜的音訊/視訊交叉點電路。很多設計工程師使用分離元件,如電感、電容器、類比開關、邏輯閘和視訊放大器來製作這種音訊/視訊交叉點電路。這種分離元件方案存在以下一些缺點:

圖1:公的SCART連接器焊接面。

1. 佔用很多的電路板面積;

2. 需要很多微處理器的通用輸入和輸出(GPIO)接腳,

3. 會延長設計時間;

4. 由於電路複雜,因此可靠性較低。

在過去,設計工程師製作分離的方案是因為他們認為分離方案比整合方案更便宜。如今像MAX4397雙SCART晶片這樣的整合方案其價格已可與分離方案匹敵,並可使設計時間縮短,減少元件和電路板面積。

MAX4397是一種針對歐洲視訊轉換盒市場的低成本、高整合度的雙SCART音訊和視訊開關矩陣。圖2顯示了簡化的系統結構圖。在I2C控制下,將音訊和視訊訊號在MPEG解碼器晶片的視訊編碼器模組和兩個外部SCART連接器之間傳輸,滿足EN50049-1、IEC933-1、Canal+和BSkyB標準。視訊編碼器只能發送單向視訊訊號到MAX4397,而TV和VCR SCART連接器是雙向的。MAX4397工作在標準的5V和12V電源條件下,支援慢的和快的切換訊號。

圖2:MAX4397系統簡圖及與週邊電路連接示意。

視訊部份

視訊部份由輸入調節、重構濾波器、一個開關矩陣、一個Y/C混合器和輸出緩衝器組成。視訊電路由5V電源供電。圖3顯示了視訊部份的功能結構圖。

1. 輸入調節

所有的輸入視訊是透過外部0.1uF電容器進行交流耦合的。有兩種不同的輸入電路,分別是偏置電路和鉗位電路。鉗位電路設定複合視訊(CVBS)和亮度訊號的同步脈衝頂部電平在大約1.2V。因為RGB分量視訊訊號不具有同步脈衝,輸入鉗位電路將RGB訊號設定在它們的空電平上。偏置電路用來設定色度訊號在大約1.9V。視訊輸入可以接受色度或者紅色視訊訊號,透過I2C介面來選擇偏置或者鉗位電路。

2. 重構濾波器

對於標準解析度類比視訊,視訊編碼器DAC的採樣頻率通常為27MHz。來自視訊DAC的視訊訊號需要進行低通濾波以抑制27MHz的倍頻圖像訊號。在分離方案中,3極LC低通濾波器放置在每個視訊DAC之後,用來消除這些圖像訊號。圖4顯示每個DAC輸出的一般配置。所有DAC需要總計超過12個LC元件。MAX4397整合了6個4階Butterworth低通濾波器,這些濾波器具有6MHz頻寬和在27MHz頻率下-50dB的典型衰減。採用MAX4397,設計工程師不再需要外部LC低通濾波器,因而可節省電路板空間。圖5顯示了MAX4397的大訊號頻率響應。增益在6MHz之後快速滾降,大幅衰減了高頻噪音,提高了視訊品質。

圖3:MAX4397視訊部份功能結構圖。

3. 慢速切換和快速切換

MAX4397支援IEC 933-1、Amendment1以及用於選擇顯示器(電視)寬高比的三級慢速切換。在相容I2C的控制下,MAX4397設定慢速切換輸出電壓電平。慢速切換輸出也可以被設定在一個邏輯電平或者高阻抗。TV SCART連接和VCR SCART連接各有一個雙向的低速切換接腳。

視訊編碼器和VCR使用RGB分量視訊訊號和快速切換訊號來插入一個螢幕顯示(OSD),通常是文件。

MAX4397支援來自VCR或者MPEG視訊編碼器的RGB輸入,以及只輸出到電視的RGB。RGB格式的紅色視訊訊號和S-VHS格式的色度視訊訊號共享同一SCART連接接腳。因此,RGB和S視訊訊號不能同時出現。快速切換訊號還可以透過I2C介面被設定到一個?定的高或者低輸出訊號。

圖4:傳統的L-C重構濾波器。

4. 輸出部份

輸出視訊驅動器除了電視RGB輸出以外,還具有6dB增益,這個增益可以透過編程設定在5dB到7dB之間,步進幅度為1dB。所有的視訊輸出是直流耦合的。每個輸出可以驅動150歐姆的負載到地。視訊輸出不應該是交流耦合的,因為視訊驅動器的輸出級不能吸收電流。視訊輸出內部偏置到鉗位電路選擇的輸入電壓1V。針對這個偏置選擇輸入,視訊輸出內部偏置到大約2.2V。

MAX4397包括一個片上混頻器用來在S視訊(Y和C)出現時產生複合視訊(CVBS)。電路將Y和C訊號相加來獲得CVBS分量。最後的複合視訊訊號可以發送到RF_CVBS_OUT輸出接腳。一個+6dB輸出緩衝器驅動RF_CVBS_OUT。

圖5:大訊號頻率響應。

音訊部份

音訊部份具有一個輸入緩衝器、一個開關矩陣、音量或者增益控制電路和輸出驅動器。音訊電路由5V和12V電源供電。圖6顯示了MAX4397S的音訊功能結構圖。

1. 音訊輸入

MAX4397具有兩個版本,區別在於立體聲音訊DAC輸出是單端的或者是差分的。MAX4397S具有一個單端音訊輸入,而MAX4397D具有差分的音訊編碼器輸入。

此音訊模組具有來自立體聲音訊DAC、TV SCART連接器和VCR SCART連接器的三個立體聲輸入對。每個輸入在內部偏置在大約0.23*V12,除了DC偏置在外部固定的MAX4397D的輸入外。MAX4397D的編碼器音訊輸入共模輸入電壓範圍在1.2V到4.3V內。如果來自音訊DAC的輸入音訊訊號不在共模電壓範圍內,在編碼器的音訊輸入處需要一個外部交流耦合偏置網路來將訊號設定在1.2V到4.3V之間。

2. 輸出部份

圖6:MAX4397音訊部份功能結構圖。

電視SCART連接器和VCR SCART連接器都具有立體聲左右輸出聲道。音訊輸出偏置在V12的一半電壓,必須進行交流耦合。每個音訊輸出都能將兩個具有10k歐姆負載的音訊線驅動到3Vrms。電視左右聲道混合的非立體聲輸出驅動外部RF調變器。

採用I2C介面,電視輸出音訊路徑具有從-56dB到+6dB的音量控制,調節步進大小為2dB,而VCR輸出音訊路徑具有從-6dB到+6dB範圍的音量控制,調節步進大小為6dB。電視的聲道採用了過零檢測(ZCD)電路,在任意時刻音訊訊號切換時會產生訊號電平突變,ZCD電路使這種電平突變引起的‘嗒’噪音最小化。採用分離元件方案,則很難實現良好的音量控制。

作者:Marvin Li

策略應用工程師

Maxim整合產品公司




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