如何為手機(jī)等便攜式設(shè)備增加視頻輸出到電視的功能

1、如何為手機(jī)等便攜式設(shè)備增加視頻輸出到電視的功能隨著手機(jī)和其它超便攜式設(shè)備中的媒體播放技術(shù)的飛速發(fā)展, 超小尺寸和低 功耗設(shè)備中視頻的應(yīng)用越來越廣泛。 一個新興功能是能夠?qū)⑹謾C(jī)輸出的視頻信號 驅(qū)動到傳統(tǒng)電視機(jī)上來觀看 (圖 1 。將視頻信號發(fā)送到不同的應(yīng)用在很多方面是 很有用的,可實現(xiàn)視頻會議、照片瀏覽、電影流、可視電話、聯(lián)網(wǎng)游戲以及其它 連做夢都還想不到的應(yīng)用。為了實現(xiàn)超便攜式視頻技術(shù),半導(dǎo)體制造商正在開發(fā)視頻 編碼器和集成式 視頻濾波器 /驅(qū)動器以直接驅(qū)動 75歐姆同軸電纜。 編碼器功能在主控制器芯片后 執(zhí)行,包括 NTSC或 PAL格式化,可以根據(jù)是否只使用復(fù)合視頻還是增加 S 視頻來確定

2、是否整合集成式視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ( DAC。在 DAC 后再增加濾波器 /驅(qū)動器,用以重建信號并消除高頻偽信號,從而獲得更高品質(zhì)的圖像。此外,該 技術(shù)還提供 75歐姆同軸電纜驅(qū)動器以直接驅(qū)動連入電視機(jī)的電纜。復(fù)合視頻輸出移動設(shè)備的電視輸出功能輸出的是復(fù)合視頻信號, 這種信號是目前最常用的 視頻信號,幾乎任何一臺電視機(jī)都可以接收。另外,便攜式設(shè)備如手機(jī)或便攜式 媒體播放器需要一種方式將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并將其轉(zhuǎn)換成 NTSC 或 PAL 復(fù)合視頻信號。這樣在外部的電視機(jī)上就能收看到該信號。另外,需要 對模擬信號放大并與特征阻抗為 75歐姆的電纜進(jìn)行阻抗匹配。該實現(xiàn)過程如圖 2所示。復(fù)合視頻

3、預(yù)計仍將作為常規(guī)信號而被保留, 并在不遠(yuǎn)的將來仍作為顯示模擬 視頻信號的一種方式。 這種復(fù)合視頻信號內(nèi)部包含了在接收端恢復(fù)視頻所需的全 部信息,包括行同步和場同步、亮度及色度信號 (圖 3 。圖 1:視頻信號能從手機(jī)傳送到電視。 圖 2:便攜式設(shè)備中的視頻編碼器和視頻濾波器 /驅(qū)動器。 圖 3:復(fù)合視頻信號顯示出色帶。由于標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻連接器對于便攜設(shè)備而言非常龐大, 有一種被稱為迷 你 A/V連接器的改進(jìn)型連接器更適合用于便攜式視頻傳輸, 同時它還能在同一根 電纜上傳輸左、右聲道的音頻信號,因此更能節(jié)省空間。通常,連接器的一端是 迷你 A/V插頭,另一端則是較大的 RCA 復(fù)合視頻信號和左

4、/右聲道插頭 (圖 4 。 圖 4:連接 RCA 電纜的迷你 A/V。視頻編碼器為了建立復(fù)合視頻信號, 需要執(zhí)行一個稱為編碼的處理過程。 該過程要求將 數(shù)字信號格式化并將其轉(zhuǎn)換成 NTSC 或 PAL 制式的模擬復(fù)合視頻信號。視頻編 碼器可以被集成到一個較大的數(shù)字集成電路中, 或者根據(jù)具體功能的劃分而作為 一個獨(dú)立器件使用。獨(dú)立視頻編碼器可以將主系統(tǒng)處理器 (即基帶芯片 輸出的數(shù)字分量視頻 (以 8位平行 CCIR-601/656或 ANSI/SMPTE 125M格式 轉(zhuǎn)換成帶調(diào)制色彩副載波 的標(biāo)準(zhǔn)模擬基帶電視復(fù)合視頻信號 (NTSC或 PAL 標(biāo)準(zhǔn) 。 然后該信號再送入集成 式 DAC 進(jìn)行

5、處理,最后從器件輸出 (圖 5 。 圖 5:NTSC / PAL視頻編碼器。視頻重建濾波在數(shù)字視頻編碼之后,信號通常通過一個 DAC 還原回模擬域。這個過程被 稱為重建 (圖 6 。在這個過程中引入了會使畫面失真的高頻偽信號。重建濾波器 就是用來濾除這些偽信號的。 該濾波器的重建性能取決于是否能在不影響通帶內(nèi) 有效信號的情況下, 很好地濾除高頻偽信號。 這些高頻偽信號造成畫面中細(xì)節(jié)成 分 (如高亮處或精細(xì)圖紋細(xì)節(jié) 的幅度變化,從而影響視頻信號質(zhì)量,因為這些成 分相對于采樣時鐘而運(yùn)動。結(jié)果類似于鋸齒問題, 當(dāng)它們在畫面中移動時引起 細(xì)節(jié)失真。 圖 6:超便攜式視頻重建濾波器 /驅(qū)動器。為了實現(xiàn)濾

6、波功能，建議采用集成式視頻濾波器/驅(qū)動器，如飛兆半導(dǎo)體公司的 FMS6151。這種集成的有源濾波器件可以取代好幾個分立式元件。一般來說，視頻多媒 體設(shè)備中所使用的濾波器是低通有源濾波器。 濾波器中的主要元件是運(yùn)算放大器、 電容、 電阻和電感。FMS6151 是 5 階巴特沃思(Butterworth濾波器，其總體性能非常好，如 相位誤差低、穩(wěn)定性高、元件數(shù)目少以及高效的濾波特性，因此是消費(fèi)級視頻設(shè)備濾波 的極好選擇。由于其可靠性高，參數(shù)規(guī)格有保證，因此這些集成的有源濾波器比分立的 有源和無源濾波器(圖 7具有更加穩(wěn)定一致的濾波性能。 圖 7：輸出重建(圖像抑制濾波器去掉了采樣和模擬重建過程產(chǎn)生

7、的時鐘和邊帶分量。 由于電壓擺動要求及對更高 ESD(靜電放電保護(hù)等級的需要，重建濾波器和電纜 驅(qū)動器通常都放在編碼器之外。 視頻濾波器/驅(qū)動器 除了重建濾波器之外，還需要視頻驅(qū)動器來放大視頻信號并驅(qū)動 75 歐姆的同軸 電纜。放大器需要有 6dB 的增益以適應(yīng)雙重終端負(fù)載。FMS6151 集成視頻濾波器/驅(qū)動 器解決方案將重建濾波器和低阻抗視頻驅(qū)動器整合在一起。該器件的工作電壓范圍從 2.5V 到 5.5V。與典型的 2 階和 3 階無源解決方案相比，5 階濾波器能提供更好的圖像 質(zhì)量。 這種濾波器/驅(qū)動器最好由一個直流耦合 DAC 輸出直接驅(qū)動，但是在交流耦合輸 入時也可以工作。該器件的輸

8、入共模范圍以地為參考是 1.2Vpp。其輸出能驅(qū)動一個交 流或直流耦合的單根 75 歐姆同軸電纜(150 歐姆負(fù)載。 直流耦合輸出不需要昂貴的輸出 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 和物理尺寸，同時仍能產(chǎn)生可接受的場傾斜。 SAG 校正 傳統(tǒng)上，如果視頻應(yīng)用是交流耦合的，將需要非常大的輸出耦合電容(在 220F 和 1000F 之間。SAG 校正電路利用較小的輸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(fù)載時的電容是 220F在 5Hz 處創(chuàng)建單極點 (-3dB。減小該電容會引起過大的相移，導(dǎo)致視頻場傾

9、斜，從而阻礙同步信號的正確恢 復(fù)。 FMS6151 中的 SAG 校正電路峰值很小，因此能提供可以顯著減少視頻場傾斜的 相位響應(yīng)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償能使設(shè)計人員減小體積很大的 220F 輸出耦合電容。SAG 校正 使用一個 22F 的電容， 輸出耦合電容使用的是一個 47F 的電容， 這兩者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其它電 路所需電容的體積和成本(圖 8。 圖 8：具有 SAG 校正的視頻濾波器/驅(qū)動器。 激活和關(guān)機(jī) FMS6151 具有關(guān)機(jī)功能，能停止輸出并將靜態(tài)電流減小到 25nA 以下，從而降低 功耗并延長電池壽命。該功能對于手機(jī)、手持游戲機(jī)和攝像機(jī)等需要濾波和驅(qū)動能力的 便攜式設(shè)備來說尤為重要。另外，F(xiàn)MS6151 還提供 12kV 的 ESD 保護(hù)功能。 可驅(qū)動大屏幕的小體積驅(qū)動器 要在便攜式設(shè)備上實現(xiàn)復(fù)合視頻電視輸出功能，需要進(jìn)行多方面的考慮。在器件 功能的劃分、保持低功耗和高圖像質(zhì)量等方面都提出了諸多設(shè)計挑戰(zhàn)。利用視頻編碼器 可以輕易實現(xiàn)從數(shù)字信號到 NTSC 和 PAL 模擬復(fù)合視頻的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 圖 9：采用 Micropak 封裝的 FMS6151 的體積極其微小。 采用 Micropak 封裝的 FMS6151 體積非常微小，因此非常適合元件密集的手機(jī)使 用，并能為電視觀看提供高質(zhì)量的視頻。該器件具有強(qiáng)大的 12kV ESD 保護(hù)功能，可以 確