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、功能及工作原理。通過典型應(yīng)用電路，論述了FMS6403的功耗及內(nèi)部溫升的計算方法，以及高頻電路設(shè)計應(yīng)注意的問題。
FMS6403是飛兆半導(dǎo)體公司針對電視、機頂盒和DVD播放機對擴展濾波器的需要而設(shè)計的新一代濾波器，具有逐行掃描能力。它由三個截止頻率分別為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。
在每個濾波器通道都有一個2:1多路器。這三個濾波器都用于YPbPr和RGB信號。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，YPbPr同步脈沖頂部分別被箝位到250mV、1.125V和1.125V。同步箝位時序來自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。增益可選0dB或6dB，這樣在1Vpp輸入時，輸出信號在負載為交流或直流耦合時，可達到1Vpp或2Vpp。輸入信號最大為1.5Vpp，輸出信號最大為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YPbPr和RGB信號輸入的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)動交流或直流75Ω負載，增益為0dB或6dB；微分增益為0.40%，微分相位為0.25°；無鉛TSSOP-20封裝。FMS6403主要用于逐行掃描(PS)、線纜機頂盒、家庭影院、衛(wèi)星機頂盒、DVD播放機、高清晰度電視(HDTV)、個人錄像機(PVR)和視頻點播(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可進行全面的濾波，其三個通道均可選擇濾波，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)用在寬帶場合。FMS6403可使消費類設(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PbPr輸出不合適，所以對于YPbPr輸入，這些信號被箝位在1.125V，而Y仍箝位在250mV。通過在同步期間施加所需要的直流偏壓來設(shè)置同步脈沖箝位電壓。對Y/G端沒有同步脈沖的系統(tǒng)，提供外部同步輸入。
如果一個輸入Y/G信號有同步信號，而另一個Y/G輸入沒有，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，使標(biāo)準(zhǔn)清晰度(480i)和逐行(480p)信號箝位在所需要的電壓。對于帶有同步脈沖的信號，同步脈沖頂部被強制在箝位電壓(典型值為250mV)。對高清晰度同步脈沖(三電平同步)，因同步脈沖頂部持續(xù)時間太短，不能用這種方法。為了精確箝位HD信號，同步脈沖啟動定時器，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。
三個輸出都由帶有0dB或+6dB的可選擇增益放大器驅(qū)動。用0dB_SEL引腳設(shè)置增益，當(dāng)增益設(shè)置為6dB時，對于1Vpp的輸入，這些放大器能將兩個終端視頻負載(75Ω)驅(qū)動到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的視頻信號中恢復(fù)同步時序。如果Y輸入視頻信號不包含同步信號，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，EXT_SYNC引腳為高電平)，SYNC_IN引腳必須輸入脈沖信號。如果沒有視頻信號，也就沒有同步信號，但SYNC_IN引腳仍然必須要有輸入。當(dāng)在視頻輸入端沒有視頻信號時，SYNC_IN可作為每60μs一個的同步脈沖，來模擬正常視頻信號中最緩慢的同步信號。
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的直流補償。如果輸入補償漂移，則會超出放大器共模輸入范圍，導(dǎo)致失真。直流補償調(diào)整也叫箝位，有時也稱偏壓，必須在每一視頻行期間的正確時刻進行，最佳時刻是在同步脈沖期間，因為此時輸入電壓最低。同步脈沖頂部的持續(xù)時間很長，足夠逐行補償直流偏差，所以這種方法對于480i和480p信號非常合適。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償?shù)睦�，其中同步脈沖頂部被箝位在近250mV。有些有對稱電壓范圍(±350mV)的信號，如Pb和Pr，箝位在近1.125V。