實(shí)現(xiàn)集成的雙SCART音頻/視頻交叉點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)器

雙SCART芯片開(kāi)關(guān)陣列芯片MAX4397提供將音頻和視頻信號(hào)發(fā)送到具有兩個(gè)SCART連接器的歐洲機(jī)頂盒所需的集成功能。在越來(lái)越短的設(shè)計(jì)時(shí)間和不斷增加的價(jià)格壓力下，該芯片方案有助于設(shè)計(jì)工程師開(kāi)發(fā)更具競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)頂盒產(chǎn)品。

SCART線纜在歐洲用來(lái)連接兩個(gè)多媒體電子設(shè)備。SCART連接器包含21個(gè)引腳，其中包括雙向音頻和視頻線(見(jiàn)圖1)。引腳21實(shí)際上是SCART連接器的地屏蔽。不少機(jī)頂盒具有兩個(gè)SCART連接器，一個(gè)用于連接電視，另外一個(gè)用于連接錄像機(jī)(VCR)。為了在機(jī)頂盒、VCR和電視之間發(fā)送音頻和視頻信號(hào)，需要一個(gè)復(fù)雜的音頻/視頻交叉點(diǎn)電路。很多設(shè)計(jì)工程師使用分立器件-電感、電容、模擬開(kāi)關(guān)、邏輯門和視頻放大器來(lái)創(chuàng)建這種音頻/視頻交叉點(diǎn)電路。這種分立器件方案存在以下一些缺點(diǎn)：

圖1：公的SCART連接器焊接面。

1. 占用很多的電路板面積；

2. 需要很多微處理器的通用輸入和輸出(GPIO)引腳，

3. 會(huì)延長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)間；

4. 由于電路復(fù)雜，因此可靠性較低。



在過(guò)去，設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建分立的方案是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為分立方案比集成方案更便宜。如今像MAX4397雙SCART芯片這樣的集成方案其價(jià)格已可與分立方案匹敵，并可使設(shè)計(jì)時(shí)間縮短，減少器件和電路板面積。

MAX4397是一種面向歐洲機(jī)頂盒市場(chǎng)的低成本、高集成度的雙SCART音頻和視頻開(kāi)關(guān)矩陣。圖2顯示了簡(jiǎn)化的系統(tǒng)框圖。在I2C控制下，將音頻和視頻信號(hào)在MPEG解碼器芯片的視頻編碼器模塊和兩個(gè)外部SCART連接器之間傳輸，滿足EN50049-1、IEC933-1、Canal+和BSkyB標(biāo)準(zhǔn)。視頻編碼器只能發(fā)送單向視頻信號(hào)到MAX4397，而TV和VCR SCART連接器是雙向的。MAX4397工作在標(biāo)準(zhǔn)的5V和12V電源條件下，支持慢的和快的切換信號(hào)。



圖2：MAX4397系統(tǒng)簡(jiǎn)圖及與外圍電路連接示意。

視頻部分

視頻部分由輸入調(diào)理、重構(gòu)濾波器、一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣、一個(gè)Y/C混合器和輸出緩沖器組成。視頻電路由5V電源供電。圖3顯示了視頻部分的功能框圖。

1. 輸入調(diào)理

所有的輸入視頻是通過(guò)外部0.1uF電容進(jìn)行交流耦合的。有兩種不同的輸入電路，分別是偏置電路和鉗位電路。鉗位電路設(shè)定復(fù)合視頻(CVBS)和亮度信號(hào)的同步脈沖頂部電平在大約1.2V。因?yàn)镽GB分量視頻信號(hào)不具有同步脈沖，輸入鉗位電路將RGB信號(hào)設(shè)定在它們的空電平上。偏置電路用來(lái)設(shè)定色度信號(hào)在大約1.9V。視頻輸入可以接受色度或者紅色視頻信號(hào)，通過(guò)I2C接口來(lái)選擇偏置或者鉗位電路。



圖3：MAX4397視頻部分功能框圖。

2. 重構(gòu)濾波器

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)清晰度模擬視頻，視頻編碼器DAC的采樣頻率通常為27MHz。來(lái)自視頻DAC的視頻信號(hào)需要進(jìn)行低通濾波以抑制27MHz的倍頻圖像信號(hào)。在分立方案中，3極LC低通濾波器放置在每個(gè)視頻DAC之后，用來(lái)消除這些圖像信號(hào)。圖4顯示每個(gè)DAC輸出的一般配置。所有DAC需要總計(jì)超過(guò)12個(gè)LC器件。MAX4397集成了6個(gè)4階Butterworth低通濾波器，這些濾波器具有6MHz帶寬和在27MHz頻率下-50dB的典型衰減。采用MAX4397，設(shè)計(jì)工程師不再需要外部LC低通濾波器，因而可節(jié)省電路板空間。圖5顯示了MAX4397的大信號(hào)頻率響應(yīng)。增益在6MHz之后快速滾降，大大衰減了高頻噪聲，提高了視頻質(zhì)量。

3. 慢速切換和快速切換

MAX4397支持IEC 933-1、Amendment1以及用于選擇顯示器(電視)寬高比的三級(jí)慢速切換。在兼容I2C的控制下，MAX4397設(shè)定慢速切換輸出電壓電平。慢速切換輸出也可以被設(shè)定在一個(gè)邏輯電平或者高阻抗。TV SCART連接和VCR SCART連接各有一個(gè)雙向的低速切換引腳。



圖4：傳統(tǒng)的L-C重構(gòu)濾波器。
視頻編碼器和VCR使用RGB分量視頻信號(hào)和快速切換信號(hào)來(lái)插入一個(gè)屏幕顯示(OSD)，通常是文本。

MAX4397支持來(lái)自VCR或者M(jìn)PEG視頻編碼器的RGB輸入，以及只輸出到電視的RGB。RGB格式的紅色視頻信號(hào)和S-VHS格式的色度視頻信號(hào)共享同一SCART連接引腳。因此，RGB和S視頻信號(hào)不能同時(shí)出現(xiàn)。快速切換信號(hào)還可以通過(guò)I2C接口被設(shè)定到一個(gè)恒定的高或者低輸出信號(hào)。

4. 輸出部分

輸出視頻驅(qū)動(dòng)器除了電視RGB輸出以外，還具有6dB增益，這個(gè)增益可以通過(guò)編程設(shè)定在5dB到7dB之間，步進(jìn)幅度為1dB。所有的視頻輸出是直流耦合的。每個(gè)輸出可以驅(qū)動(dòng)150歐姆的負(fù)載到地。視頻輸出不應(yīng)該是交流耦合的，因?yàn)橐曨l驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)不能吸收電流。視頻輸出內(nèi)部偏置到鉗位電路選擇的輸入電壓1V。針對(duì)這個(gè)偏置選擇輸入，視頻輸出內(nèi)部偏置到大約2.2V.
MAX4397包括一個(gè)片上混頻器用來(lái)在S視頻(Y和C)出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生復(fù)合視頻(CVBS)。電路將Y和C信號(hào)相加來(lái)獲得CVBS分量。最后的復(fù)合視頻信號(hào)可以發(fā)送到RF_CVBS_OUT輸出引腳。一個(gè)+6dB輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)RF_CVBS_OUT。



圖5：大信號(hào)頻率響應(yīng)。

音頻部分

音頻部分具有一個(gè)輸入緩沖器、一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣、音量或者增益控制電路和輸出驅(qū)動(dòng)器。音頻電路由5V和12V電源供電。圖6顯示了MAX4397S的音頻功能框圖。

1. 音頻輸入

MAX4397具有兩個(gè)版本，區(qū)別在于立體聲音頻DAC輸出是單端的或者是差分的。MAX4397S具有一個(gè)單端音頻輸入，而MAX4397D具有差分的音頻編碼器輸入。

此音頻模塊具有來(lái)自立體聲音頻DAC、TV SCART連接器和VCR SCART連接器的三個(gè)立體聲輸入對(duì)。每個(gè)輸入在內(nèi)部偏置在大約0.23*V12，除了DC偏置在外部固定的MAX4397D的輸入外。MAX4397D的編碼器音頻輸入共模輸入電壓范圍在1.2V到4.3V內(nèi)。如果來(lái)自音頻DAC的輸入音頻信號(hào)不在共模電壓范圍內(nèi)，在編碼器的音頻輸入處需要一個(gè)外部交流耦合偏置網(wǎng)絡(luò)來(lái)將信號(hào)設(shè)定在
1.2V到4.3V之間。



圖6：MAX4397音頻部分功能框圖。

2. 輸出部分

電視SCART連接器和VCR SCART連接器都具有立體聲左右輸出聲道。音頻輸出偏置在V12的一半電壓，必須進(jìn)行交流耦合。每個(gè)音頻輸出都能將兩個(gè)具有10k歐姆負(fù)載的音頻線驅(qū)動(dòng)到3Vrms。電視左右聲道混合的非立體聲輸出驅(qū)動(dòng)外部RF調(diào)制器。

采用I2C接口，電視輸出音頻路徑具有從-56dB到+6dB的音量控制，調(diào)節(jié)步進(jìn)大小為2dB，而VCR輸出音頻路徑具有從-6dB到+6dB范圍的音量控制，調(diào)節(jié)步進(jìn)大小為6dB。電視的聲道采用了過(guò)零檢測(cè)(ZCD)電路，在任意時(shí)刻音頻信號(hào)切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)電平突變，ZCD電路使這種電平突變引起的“咔嗒”噪聲最小化。采用分立器件方案，則很難實(shí)現(xiàn)良好的音量控制。