应用于数字电视解决方案的有关技术与产品

 

作者:鲁思慧

 

前言

来自咨询机构Strategy Analytics的数据，2004年全球制造商总共销售了4930万台数字电视机，比上年增长了50%，创造了一个空前的记录。而这一市场的收入增长更高，达到了70%，这是由于高价格集成数字电视机产品的出现。

 

该机构预测2005年这一市场的需求将继续攀升，新业务的推出将进一步刺激数字电视用户的增长。今后几年,数字电视除了数字地面电视和IPTV业务之外,其高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV)也将成为推动数字电视成消费电子新亮点。

 

由于高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV)是两种正在逐步成为标准的数字电视(DTV)传输用显示格式。新型电视机要么具有播放HDTV节目的能力，要么就是能够播放SDTV节目，这是因为它们采用了能够将节目源信号转换为其本机显示格式的接收器。由于国内外各地都在继续加快从模拟电视传输向数字电视传输过渡的进程，DTV(清晰度电视)市场因而呈现出强劲的发展势头,而其图1为典型的HDTV系统组成方框图。

 

 

从图1看出, HDTV系统从射频进入经高清晰调频器由A/D解调，同对由CPU对信号作一系列处理与存储，获得理想的图像与音频信号，其中也采用IEEE 1394作为数字电视家庭娱乐数据传输一种的理想选择。

 

值此，本文将对适用于该类数字电视的技术、产品与应用作一介绍，它是数字电视解决方案前提和基础。

 

1、数字光处理(DLP -Digital Light processing)技术。

 

DLP技术是革命性的显示解决方案，它采用光学半导体来对光线进行数字控制。它同时也是经过验证的可靠技术，在业界已成为全球电子制造商的优选方案。

 

DLP技术具有数字式的精确度和超群的可重复性。DLP技术所采用的先进彩色处理工艺可提供清晰逼真的色彩；而且它是反射型的，这意味着其光利用率高于透射型技术。DLP技术能够提供最佳的图像质量和非常高的对比度比。组成数字微镜器件(DMD)的数以千计的反射镜彼此的间距小于1µm，从而实现了非常高的填充系数。由于DMD上的微型反射镜每秒钟的通/断次数达5000次以上，因此图像显得惟妙惟肖。

 

*其主要特点为:由于DLP是数字技术，因而具有精密性、准确性和可重复性；DMD的精确性以及先进彩色处理工艺的运用意味着将能够获得栩栩如生的逼真色彩；DLP是反射型技术，这意味着其光利用率高于透射型技术；微型反射镜之间的较小间隙可改善对比度比并生成无缝图像；单屏设计意味着不会出现图像边缘模糊不清的现象；DLP技术的快速开关时间使得视频性能得以增强。

 

*其应用范围为：数字投影机和大屏幕HDTV.应该说DLP技造就了DLP电视和投影机术,其图2为单芯片DLP投影系统组成实物图。

 

 

2、PanelBusHDCP(高带宽数字内容保护)数字接收器

 

TFP501是TI公司的PanelBus平板显示产品，隶属于其品种齐全且符合端对端DVl(数字视频接口) 1.0规范的解决方案系列, 其内部方框组成见图3所示。TFP501支持显示分辨率高达UXGA(包括标准的HDTV格式)的24位真彩像素格式。TFP501提供用于实现在每个时钟周期里驱动一个或两个像素所需的设计灵活性、支持TFT或DSTN显示屏、并提供了旨在减少地跳动的时间交错像素输出选项。

 

*其主要特点为:支持UXGA分辨率(输出像素频率高达165MHz)；符合数字视频接口(DVI)和高带宽数字内容保护(HDCP)规范；用于实现卓越的安全性以及实施简易性的加密外部HDCP设备密钥存储器；真彩色、24位/像素、48位双像素输出模式为16.7/M彩色(在每个时钟周期验驱动1个或2个像素的条件下)；可用于降低误码率并在较长的电缆上实现更佳性能的4倍过采样；能支持热插拔检测；其封装型为100引脚TQFP PowerPAD。

 

*其应用范围为：台式LCD监视器与DLPT和LCD投影机及数字电视。

 

3、20W单声道D类音频放大器与10W立体声D类音频放大器

 

3.1 TPA3001D1是模拟输入D类音频功率放大器，可向8Ω扬声器输送20W的单声道驱动功率，而无需采用散热器或大输出滤波器元件。

 

*其主要特点为：可利用18V电源向8Ω负载输送20W单声道功率(10%THD+N-总和谐失真)；无滤波器型调制,即无需滤波器(旨在提高效率或音频质量),但采用低成本的铁氧体磁珠将减轻EMI和更高的效率及更高的信噪比(SNR)为102dB；全面的短路和热保护；可积分增益设置及低电源电流(8mA&取自12V电源)。

 

*TPA301D1的应用见图4所示，应用范围为等离子体显示器与大屏幕LCD电视。

 

3.2 10W立体声D类音频放大器

 

TPA3008D2和TPA3005D2是模拟输入D类音频功率放大器，可在未使用散热器或大输出滤波器元件的情况下分别向扬声器输送10W立体声和6W立体声驱动功率。TPA3008D2具有自动恢复功能，该功能可在短路状态被消除之后使器件重新起动。

 

*其主要特点:TPA3008D2可利用17V电源向16Ω负载输送10W立体声功率(10%THD+N)；而TPA3005D2可利用12V电源向8Ω负载输送6W立体声功率(10%THD+N)；积分增益设置与自动恢复(TPA3008D2)；同样也无滤波器型调制,这一点TPA3001D1相同。

 

*应用范围为17”-23”LCD电视。

 

4、立体声头戴式耳机放大器

 

TPA6110A2是专为在采用极少外部元件的情况下实现与TPA3004D2或TPA3002D2的直接连接而设计的立体声头戴式耳机驱动器。其集成去爆破音电路可在启动和停机瞬变条件下消除“爆破音”和“喀呖声”。

 

*其主要特点为：可利用4.5V电源向16Ω负载输送150mW立体声功率(THD+N<0．1%)；能全面的短路和热保护；性能较好的去爆破音电路；低电源电流为1.5mA(取自5V电源)。

 

*应用范围：可适用大屏幕多功能监视器和LCD电视与便携式DVD播放机。

 

5、12W立体声D类音频放大器

 

TPA3004D2和TPA3002D2是模拟输入D类音频功率放大器，可在未使用散热器或大输出滤波器元件的情况下分别向80扬声器输送12W立体声和9W立体声驱动功率。其集成DC音量控制和用于立体声头戴式耳机驱动的预输出使得这两款放大器的通用性极佳。

 

*其主要特点：TPA3004D2可利用15V电源向8Ω 负载输送12 W立体声(10%THD+N)：TPA3002D2可利用12V电源向8Ω负载输送9W立体声功率(10%THD+N)；无滤波器型调制；具有全面的短路和热保护；DC音量控制与用于立体声头戴式耳机放大器的电源和音频预输出；引脚与立体声TPA3000D放大器兼容。

 

*应用：在大屏幕多功能监视器和LCD电视12W立体声D类音频放大器。

 

6、具有±15kVESD保护能力的3V至5.5V多通道RS-232线路驱动器/接收器

 

MAX3243由3个线路驱动器、5个线路接收器和双通道电荷泵电路所组成,见图5所示，并具有引脚对引脚(串行端口连接引脚，包括GND)±15kV ESD人体模型(HBM)保护能力。该器件符合TIM/EIA-232-F标准的要求，并提供了异步通信控制器与串行端口连接器之间的电气接口。

 

 

*其主要特点为：工作速度高达250kbit/s,是专为实现250kbit/s的数据传输速率而设计；仅为1µA低待机电流；外部电容器4×0.1µF；能接受5V逻辑输入和3.3V电源；始终处于运行状态的同相接收器输出(ROUT2B)；能专为实现与Maxim公司的MAX3243的互换性而设计；自动断电功能可在未检测到有效RS-232信号时使驱动器输出失效。

 

*其应用领域为电池供电型设备；PDA与笔记本电脑、膝上型电脑、掌上型个人电脑及手持式设备。

 

7、宽带宽、双输入、单输出，三路视频开关

 

 

TL52055，它是用于处理高质量模拟视频信号的宽带宽、双输入、单输出、三路视频开关,见图6所示。与传统的视频开关不同高性能TL52055具有高至40MHz的平坦频率响应和极低的信号劣化，并可在低压(5V左右)条件下工作。TL52055是高清晰度电视、DVD录像机、机顶盒、车载导航设备以及AV放大器的理想选择。

 

*其主要特点为：高达40MHz的宽阔、平坦带宽；在采用5V或9V电源电压时的电气特性和性能相同；由于采用高输出驱动电流和推挽电路，因此无需诸如晶体管或电阻器等在外部安装的部件；采用小型TSSOP封装。

 

*其应用在复合和RGB视频。

 

8、30W数字放大器功率级

 

TAS5122是专为在未使用大型外部散热器的情况下向立体声扬声器输送30W驱动功率而设计的数字输入功率级,见图7所示。该器件采用了TI的PurePath Digital技术，并与数字音频PWM处理器和简单的无源解调滤波器配合使用，旨在实现高质量、高效率以及真正的数字音频放大。

 

*其主要特点为：可利用23V电源向6Ω负载输送30W立体声功率(THD+N<0.4%)；而效率可达90%以上；具有95dB最大动态范围；又具有通报功能的全面短路、欠压和热保护。

 

*可应用在等离子体电视。

 

9、具有编解码器的数字音频处理器

 

TAS3004器件是系统级芯片，可取代传统的模拟均衡来执行数字参量均衡、动态范围压缩和等响线调整,见图8所示。此外，该器件还可提供高质量、软数字音量、低音和高音控制。

 

*其主要特点为： 控制,即7段参量均衡、数字低音和高音控制、等响线/动态低音；具有模拟音频输入和输出；电源电压为3.3V；采样频率为32kHz、44．1 kHz或48kHz。

 

*应用在LCD电视。

 

10、无电容器型立体声头戴式耳机放大器

 

TPA4411是立体声头戴式耳机驱动器，与其他的头戴式耳机放大器相比，它免除了增设大(常常很昂贵的)输出电容器来隔离DC电压的需要。

 

*其主要特点为：可利用4.5V电源向16Ω负载输送80mW立体声功率(THD+N<1%)；

是以地为基准的输出,这样可免除了增设DC隔离电容器的需要(即无电容器型操作),又节省了空间和成本，同时又改善了低频响应,极大地降低了启动和停机瞬变条件下的“爆破音”和“喀呖声”；较全面和短路和热保护；其积分增益被设定为1.5V／V。

 

*可应用在多功能监视器、LCD电视、便携式DVD播放机、蜂窝电话,图9为TAP4411应用示意图。

 

11、三端可调稳压器

 

LM317M是可调型三端正电压稳压器，能够在1.25V至37V的输出电压范围内提供500 mA以上的电流。LM317M具有超群的易用性，且只需两个外部电阻器便可设定输出电压。另外，与标准的固定型稳压器相比，其电 压和负载调节性能也都有所提高。

 

*其主要特点为：输出电压：1.2V至37V输出电流：>500mA；内部短路电流限制；热过载保护。

 

*应用在LCD电视与多功能监视器及等离子体电视。

 

12、结束语

 

从上介绍可知，电子设备正在变得日益复杂而精细，而数字电视也不例外。开发人员面临诸多难题．包括必需能够提供具有实时能力的高性能产品、更高的通道密度以及用于通过有线和无线网络来实现视频、话音和数据流的同时处理的软件编程灵活性。其典型的数字媒体处理功能包括媒体流的编码和解码、代码转换(从一种格式转换至另一种格式)以及数据流的速率变换(从较高的位速率变为较低的位速率)，旨在适应不同的系统级相关性。其他的处理功能包括媒体流的压缩、解压缩、加密、包化和传输。本文只是提供了众多面向该区段专业市场中的各种产品的解决方案，除了所有上述需求之外，这些解决方案还可满足许多其他要求。