В статье рассказывается о микросхемах ILA8890/91 — схемах видеопроцессоров для обработки телевизионного сигнала и формирования управляющих напряжений для схемы скалирования. Микросхемы предназначены для применения в бытовых ЖК-телевизионных приемниках цветного изображения, построенных на концепции LOCTOP.
Данная концепция эффективно используется как в дешёвых, так и в дорогих ЖК-телевизорах. Концепция LOCTOP видеопроцессоров ILA8890/91 обеспечивает коммутацию всех аналоговых аудио/видеосигналов как входных, так и выходных, а также обеспечивает сопряжение со схемами цифровой обработки звука и видеоскалирования.
ИС ILA8890 включает следующие блоки: блок демодуляции ПЧ-сигнала, блок понижения ПЧ звукового сигнала, блок демодуляции АМ-сигнала звука, блок коммутации входных и выходных видео-, аудиосигналов, блок формирования выходных сигналов ПЦТС и цветности для последующей обработки видеоскалером.
ИМС ILA8891 отличается от ILA8890 наличием дополнительных блоков: блока многостандартного декодирования сигнала цветности, селектора источника сигнала YPRPB/RGB, блока формирования YPRPB выходных сигналов для функции «кадр в кадре» и блока переключения SCART RGB входных сигналов на YPRPB-выходы. ИС ILA8890/91 имеют напряжения питания 8/5 В и 3,3 В и собираются в QFP80-корпус.
Основные функциональные особенности обеих версий видеопроцессора: обработка многостандартного видеосигнала ПЧ на базе не требующего настроек ФАПЧ-демодулятора; внутренняя (переключаемая) постоянная времени для АРУ; отключаемая коррекция группового времени задержки и режекторный фильтр звукового сигнала (с переключаемой центральной частотой) для демодулированного ПЦТС-сигнала; отдельный вход ПЧ-звука для раздельной QSS-демодуляции; АМ-демодуляция, не требующая внешних настроек; выход ПЧ-звука (SSIF-вывод) для подключения к цифровому звуковому декодеру; схема коммутации входных сигналов звука с семью широкополосными стереовходами, каждый из которых можно подключить ко входу внешнего цифрового FM-декодера или ко входу аудио DSP; наличие схемы коммутации выходных сигналов звука с тремя выходами, видеокоммутатора с четырьмя внешними ПЦТС-входами и тремя ПЦТС-выходами, схемы видеоидентификации и детектора сигнала Y/C; синхронизация от одной тактовой частоты 24,576 МГц; индикация отношения сигнал-шум для входного ПЦТС-сигнала; строчная синхронизация с генератором, не требующим настройки; генерация синхроимпульсов полей в схеме кадрового делителя. Блок-схема ILA8891 представлена на рисунке 1.
| Рис.1. Блок-схема ИС ILA8891 |
 |
ИС ILA8891 характеризуется некоторыми дополнительными функциональными особенностями: имеет дополнительные входы для CVBS3/Y3 и C3; YPRGB-выходы для реализации цветного «кадра в кадре»; интегрированную линию задержки яркостного сигнала с переключаемым временем задержки; многостандартный цифровой декодер с системой автоматического поиска и расширенными возможностями принудительного режима; интегрированную линию задержки сигнала цветности на время одной строки; линейный RGB/YPBPR-вход для реализации OSD-меню.
В блоке демодуляции и обработки промежуточной частоты радиосигнала усилитель ПЧ состоит из трёх связанных по переменному току каскадов. Коэффициент усиления каскадов управляем и в максимальном положении может превышать 66 дБ. Демодуляция видеосигнала осуществляется посредством ФАПЧ регенератора несущей. Система ФАПЧ реализована на базе встроенного ГУН и не требует внешних настроек. ГУН калибруется цифровой схемой управления, использующей тактовую частоту 24,576 МГц в качестве опорной. Такая архитектура позволяет легко использовать фильтр на ПАВ с различными характеристиками. Данная коррекция осуществляется на демодулированном ПЦТС-сигнале. Дополнительно можно подключить режекторный фильтр звука с задаваемой центральной частотой.
В блоке понижения ПЧ звукового сигнала звуковой усилитель ПЧ аналогичен видеоусилителю ПЧ и имеет внешний конденсатор АРУ. Смеситель квазипараллельного канала звука (QSS) реализован перемножением сигнала звука на несущую, полученную в блоке обработки ПЧ-сигнала. Выходной сигнал со смесителя поступает на выход схемы через НЧ-фильтр, исключающий побочные продукты на частоте несущей из спектра сигнала. Это позволяет достичь последующей высококачественной обработки звука. Чтобы обеспечить правильную амплитуду выходного сигнала, в систему введена дополнительная схема АРУ.
В блоке демодуляции АМ-сигнала звука демодулятор АМ также реализован на базе перемножителя. Модулированный ПЧ звуковой сигнал, пройдя через амплитудный ограничитель, перемножается сам на себя. Сигнал с выхода демодулятора АМ проходит через ФНЧ для удаления гармоник несущей частоты.
В блоке коммутации входных/выходных видео-, аудиосигналов входной аудиоселектор имеет семь внешних стереовходов, стереовыход для SCART со свободной коммутацией, стереовыход для SCART с жесткой коммутацией и стереовыход для последующей обработки в аудио DSP. Коэффициент передачи от внешнего аудиовхода до выхода SCART может устанавливаться в 0 или 6 дБ в зависимости от бита DSG. Напряжение питания 5 В обеспечивает амплитуды входных и выходных сигналов 1 В.
Для обеспечения SCART-спецификации амплитуда аудиосигналов должна быть 2 В. Чтобы реализовать данное требование, необходимо задавать напряжение питания 8 В. Вход питания аудиоключей изолирован от основного питания видеопроцессора и допускает подачу 8 В, в то время как остальные блоки ИС запитываются от 5 В источника питания. В режиме 8 В коэффициент передачи равен 6 дБ.
Блок коммутации ПЦТС, Y/C и и RGB/YPRPB-входов/выходов имеет четыре входа для внешних ПЦТС-сигналов. Все ПЦТС-входы могут работать как входы яркостного сигнала в режиме Y/C-сигналов. Видеопроцессоры имеют один внешний RGB/YPRPB-вход, который может использоваться для передачи основного изображения или для формирования OSD-меню. Для большей гибкости подключение сигналов CVBS/YЗ и СЗ может быть реализовано через RGB-выходы.
Коммутатор ПЦТС имеет также переключаемый выход для цветного изображения, обрабатываемого в схеме «кадр в кадре». Выходная информация присутствует на выводах YOUTPIP/PBOUTPIP/PROUTPIP. Выбор различных входов осуществляется через биты INA-IND и CS1A-CS1D. Когда выходы YOUTPIP/PBOUTPIP/PROUTPIP не используются для схемы «кадр в кадре», рекомендуется выбрать для них тот же источник, что и для выхода MAINVIDOUT. Таким образом обеспечивается максимальное качество изображения, т.к. формируется оптимальная синхронизация.
Функция вывода VIDOUTS2 определяется битами SVO 0/1. На данный вывод могут подаваться демодулированный ПЧ-видеосигнал, ПЦТС-сигнал, выбранный для схемы «кадр в кадре» или ПЦТС-сигнал, выбранный для основного изображения. Для CVBS(Y/C)-входов схема может определять наличие сигнала на выбранном входе. Чтение бита YCD из регистра может использоваться для установки переключателя в правильное положение (битами INA-INE).
Схема видеоидентификации может подключаться к выбранному входу для YOUTPIP/PBOUTPIP/PROUTPIP-выходов или к CVBS1-входу. Переключение осуществляется посредством бита CMSS. Эта схема идентификации может работать независимо от синхронизации и используется для переключения постоянной времени строчного ФАПЧ в зависимости от наличия видеосигнала (бит VID). Таким способом обеспечивается стабильность изображения в любых условиях. Результат работы схемы видеоидентификации определяет состояние бита SID.
В состав видеопроцессоров входит схема синхроселектора, которая выделяет строчные и кадровые синхроимпульсы. Для получения точных временных характеристик в случае со схемой «кадр в кадре» входным сигналом для синхроселектора может являться только вывод YOUT. По этой причине вывод YOUT соединяется через конденсатор с выводом YSYNC.
Время задержки между различными входами и сигналом YOUT может быть значительным. Выбирая сигнал YOUT как входной для синхроселектора, можно исключить влияние этих сдвигов на положение изображения. Только для RGB-сигналов без синхронизации в канале G вход синхроселектора может быть подключен к одному из CVBS-входов. Данный выбор реализуется битом SYS.
Выход строчного синхроимпульса HSYNCPIP получается из внутреннего ГУН, который работает на частоте 25 МГц. Этот генератор стабилизирует частоту по опорному входному тактирующему сигналу. Чтобы получить устойчивую картинку в режиме «кадр в кадре» в отсутствие входного сигнала, необходимо либо выключить фазовый детектор 1, либо включить его в режим слабого усиления.
Условия по входу определяются схемой видеоидентификации. Схема видеоидентификации может автоматически переключать фазовый детектор 1 в состояние минимального усиления, когда отсутствует входной сигнал. Такой режим работы может быть включен сбросом бита VID. Когда бит VID установлен в «1», режим работы фазового детектора определяется битами FOA/FOB или POC. Когда режим «кадр в кадре» не используется, схема видеоидентификации может подключаться к любому CVBS-входу. Кадровая синхронизация реализуется схемой делителя.
ИС ILA8890/91 используются как входные процессоры для ЖК ТВ-приемников. В этом применении кадровые и строчные сигналы синхронизации можно использовать по выводам HSYNCPIP и V/HSYNCPIP. Полярность этих сигналов положительная. Битом VXORH можно выбрать кадровые и строчные импульсы или только кадровые на выводе
V/HSYNCPIP.
Полосовые и режекторные фильтры в канале цветности (включая фильтр Клоше в схеме обработки сигнала стандарта SECAM) осуществляются посредством внутренних фильтров, подстраивающихся по опорной частоте. Эти фильтры можно программно включать и отключать.
В блоке многостандартного декодирования сигнала цветности ИС декодирует сигнал цветности в системы PAL/NTSC/SRCAM. PAL/NTSC-декодер не требует внешнего кварцевого резонатора, потому что имеет встроенный генератор, который стабилизируется по тактовой частоте, присутствующей на выводах CLKIN/P (частота = 24,576 MГц ±45 Гц)
В условиях плохого сигнала (например, сигнала видеомагнитофона) может оказаться, что детекторы цвета выключаются, несмотря на то, что ФАПЧ все еще находится в режиме захвата. Когда необходимо включить детекторы цвета принудительно и перевести декодер в определенную систему, нужно установить бит FCO. Чувствительность детекторов цвета PAL/NTSC может быть отрегулирована битами CHSE1/CSHSEO.
Схема автоматического ограничения цвета ACL (включаемая битом ACL) предотвращает насыщение, возникающее при приёме сигналов с большим отношением сигнал/вспышка. Схема ACL разработана так, что уменьшает сигнал цветности, не действуя на сигнал цветовой синхронизации, поэтому работа ACL не влияет на чувствительность детектора цвета.
Декодер SECAM включает автокалибрующийся ФАПЧ-демодулятор, формирующий две поднесущие частоты. Калибровка осуществляется каждый кадр во время обратного хода от тактового сигнала с микроконтроллера с использованием опорного напряжения. Частота B-Y демодулятора может быть дополнительно подстроена битами SB01/SB00. Линия задержки сигнала цветности на длительность одной строки также интегрирована. Цветоразностные сигналы подключаются к линии задержки, не выходя наружу. Линию задержки можно отключить битом BPS.
В блоке формирования выходных сигналов для режима «кадр в кадре» ИС ILA8891 формирует выход YPRPB, который может использоваться в цветной системе «кадр в кадре» во внешнем видеоскалере. Любой из присутствующих в видеопроцессоре входов может быть подключен к выходу YPRPB. Для этого схема имеет входную матрицу, конвертирующую RGB входные сигналы в YPRPB-стандарт.
Гибкость схемы позволяет реализовать следующую ситуацию: цифровой декодер цветности видеоскалера обрабатывает ПЦТС-сигнал со входа SCART-разъема, ИС ILA8891 пересчитывает RGB-сигнал со SCART-разъема в YPRPB-выход. Таким образом два входных сигнала можно смикшировать в различных режимах.
Видеопроцессоры данной серии полностью управляются через I2С-шину. Управление осуществляется посредством записи данных в один (или более) внутренний регистр. Информация состояний может быть прочитана микроконтроллером в любое время. Максимальная частота передачи данных через I2С-шину — 400 Кбит/с. Для видеопроцессоров ILA8890/91 подадрес равен 8ЕНЕХ.