本文介紹飛兆半導(dǎo)體新近推出的FMS6403單芯片視頻濾波器的特點(diǎn)、功能及工作原理。通過(guò)典型應(yīng)用電路，論述了FMS6403的功耗及內(nèi)部溫升的計(jì)算方法，以及高頻電路設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。
FMS6403是飛兆半導(dǎo)體公司針對(duì)電視、機(jī)頂盒和DVD播放機(jī)對(duì)擴(kuò)展濾波器的需要而設(shè)計(jì)的新一代濾波器，具有逐行掃描能力。它由三個(gè)截止頻率分別為30MHz、15MHz和8MHz的6階濾波器構(gòu)成。這些濾波器可旁路，這樣帶寬只受輸出放大器的限制。

圖1：FMS6403功能框圖。
在每個(gè)濾波器通道都有一個(gè)2:1多路器。這三個(gè)濾波器都用于YPbPr和RGB信號(hào)。根據(jù)RGB_SEL控制輸入設(shè)置直流箝位電平。當(dāng)RGB同步脈沖頂部都箝位到250mV時(shí)，YPbPr同步脈沖頂部分別被箝位到250mV、1.125V和1.125V。同步箝位時(shí)序來(lái)自Y/G輸入或外部SYNC_IN引腳。8MHz和15MHz濾波器設(shè)置支持雙電平同步，而30MHz濾波器設(shè)置和旁路模式支持三電平同步。所有通道都接受交流耦合1Vpp信號(hào)。增益可選0dB或6dB，這樣在1Vpp輸入時(shí)，輸出信號(hào)在負(fù)載為交流或直流耦合時(shí)，可達(dá)到1Vpp或2Vpp。輸入信號(hào)最大為1.5Vpp，輸出信號(hào)最大為2.5Vpp。
FMS6403具有以下特征：三組視頻反鋸齒或重構(gòu)濾波器；針對(duì)YPbPr和RGB信號(hào)輸入的2:1混合輸入；支持D1、D2、D3和D4視頻D型連接器(EIAJ CP-4120)；可選8MHz/15MHz/30MHz6階濾波器以及旁路模式；與SD(480i)、PS(480p)及HD(1080i/720p)兼容；包括DC恢復(fù)/偏置電路的交流耦合輸入；所有輸出都能驅(qū)動(dòng)交流或直流75Ω負(fù)載，增益為0dB或6dB；微分增益為0.40%，微分相位為0.25°；無(wú)鉛TSSOP-20封裝。FMS6403主要用于逐行掃描(PS)、線纜機(jī)頂盒、家庭影院、衛(wèi)星機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)、高清晰度電視(HDTV)、個(gè)人錄像機(jī)(PVR)和視頻點(diǎn)播(VOD)等視頻應(yīng)用領(lǐng)域。

圖2：雙電平同步脈沖箝位和偏置。
FMS6403的功能及工作原理
FMS6403可進(jìn)行全面的濾波，其三個(gè)通道均可選擇濾波，截止頻率都可在30MHz、15MHz和8MHz之間選擇。另外，濾波器還可以旁路，應(yīng)用在寬帶場(chǎng)合。FMS6403可使消費(fèi)類設(shè)備在使用同一硬件情況下支持多種分辨率。其功能原理如圖1所示。 各通道的多路器輸入都由IN2_SEL引腳控制。用RGB_SEL引腳設(shè)置YPbPr或RGB用的同步脈沖頂部的箝位電壓。三個(gè)通道都被設(shè)置成250mV同步脈沖以減少RGB輸入的直流耦合功耗。低輸出偏壓對(duì)PbPr輸出不合適，所以對(duì)于YPbPr輸入，這些信號(hào)被箝位在1.125V，而Y仍箝位在250mV。通過(guò)在同步期間施加所需要的直流偏壓來(lái)設(shè)置同步脈沖箝位電壓。對(duì)Y/G端沒(méi)有同步脈沖的系統(tǒng)，提供外部同步輸入。
如果一個(gè)輸入Y/G信號(hào)有同步信號(hào)，而另一個(gè)Y/G輸入沒(méi)有，可將PCB上的IN2_SEL引腳和EXT_SYNC引腳控制輸入接在一起，用輸入源控制同步源。依FSEL[1:0]端輸入的不同，Y/G輸入和SYNC_IN分別支持標(biāo)準(zhǔn)清晰度(雙電平)和高清晰度(三電平)同步輸入。
在同步脈沖期間，可以施加信號(hào)，使標(biāo)準(zhǔn)清晰度(480i)和逐行(480p)信號(hào)箝位在所需要的電壓。對(duì)于帶有同步脈沖的信號(hào)，同步脈沖頂部被強(qiáng)制在箝位電壓(典型值為250mV)。對(duì)高清晰度同步脈沖(三電平同步)，因同步脈沖頂部持續(xù)時(shí)間太短，不能用這種方法。為了精確箝位HD信號(hào)，同步脈沖啟動(dòng)定時(shí)器，隨即將其箝位在同步脈沖后的消隱電平。如果同步脈沖的幅度是300mV，該脈沖頂部一般仍被設(shè)置為250mV。
三個(gè)輸出都由帶有0dB或+6dB的可選擇增益放大器驅(qū)動(dòng)。用0dB_SEL引腳設(shè)置增益，當(dāng)增益設(shè)置為6dB時(shí)，對(duì)于1Vpp的輸入，這些放大器能將兩個(gè)終端視頻負(fù)載(75Ω)驅(qū)動(dòng)到2Vpp。輸入范圍限制在1.5Vpp，輸出范圍限制在2.5Vpp。此外，必須將所有的控制輸入驅(qū)動(dòng)必須為高電平或低電平，不能懸空。
FMS6403能完全從包含同步信號(hào)的視頻信號(hào)中恢復(fù)同步時(shí)序。如果Y輸入視頻信號(hào)不包含同步信號(hào)，F(xiàn)MS6403可用在外部同步模式下。當(dāng)FMS6403用于外部同步模式(此時(shí)，EXT_SYNC引腳為高電平)，SYNC_IN引腳必須輸入脈沖信號(hào)。如果沒(méi)有視頻信號(hào)，也就沒(méi)有同步信號(hào)，但SYNC_IN引腳仍然必須要有輸入。當(dāng)在視頻輸入端沒(méi)有視頻信號(hào)時(shí)，SYNC_IN可作為每60μs一個(gè)的同步脈沖，來(lái)模擬正常視頻信號(hào)中最緩慢的同步信號(hào)。
SD和PS視頻同步處理
由于視頻平均直流電平隨圖像容量而變化，所以FMS6403必須控制交流耦合輸入信號(hào)的直流補(bǔ)償。如果輸入補(bǔ)償漂移，則會(huì)超出放大器共模輸入范圍，導(dǎo)致失真。直流補(bǔ)償調(diào)整也叫箝位，有時(shí)也稱偏壓，必須在每一視頻行期間的正確時(shí)刻進(jìn)行，最佳時(shí)刻是在同步脈沖期間，因?yàn)榇藭r(shí)輸入電壓最低。同步脈沖頂部的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，足夠逐行補(bǔ)償直流偏差，所以這種方法對(duì)于480i和480p信號(hào)非常合適。圖2是同步脈沖期間給輸入端加電流，調(diào)整同步脈沖頂部直流補(bǔ)償?shù)睦樱渲型矫}沖頂部被箝位在近250mV。有些有對(duì)稱電壓范圍(±350mV)的信號(hào)，如Pb和Pr，箝位在近1.125V。