HiD机芯亮色分离电路.doc

一 工作原理 1 梳状滤波的理论基础 复合视频信号的亮、色频谱是交织在一起，经过普通的视频同步检波不能把正交调幅的色差信号解调出来。彩色信号调制的副载波成分仍然保留在视频信号里，其副载波成份的幅度变化代表的是色度信号的幅度变化。只要把视频信号副载波信号分离出来，也就能完成亮色分离。 已知制色副载波是以1/4H间置，制的色副载波是以行间置插在亮度信号频谱内。人们利用这一特点，把要分离的色信号延迟相差180度的相位或其整数倍，然后再加减就能实现亮色分离。 1. 简单的梳状滤波分离电路： 理论上把视频信号通过行延时电路和没延时的信号相加减既可以分离出亮/色信号。实际电路中，行延时电路本身就存在着相位偏移和幅度差异，它不可能做成具有理想幅频特性的电路。为了解决这一问题，在不延时支路要加有补偿延时支路相位偏移和幅度差异的均衡网络。 2. 动态梳状滤波分离电路： 人们在电视上能够看到活动图象是借助电影的原理， 即连续传送的每一帧图象中，相邻两帧的图象内容有一定的位移。如果摄取的景物运动速度快，相邻两帧图象内容的位移量就大，若摄取景物运动速度慢，则相邻两帧图象内容的位移量就小，静止图象相邻两帧的图象内容就没有位移。前面所介绍的梳状滤波电路，对静止图象和运动速度慢的图象分离效果好。这是因为梳状滤波器的延时电路是以行为单位延时，而且它是基于相邻两场图象内容具有很强的相关性（既相邻两行和两场的图象内容位移量很小）这一特点来分离Y、C信号。图象内容的位移分水平和垂直两个方向；相邻两场在水平方向上的位移量再大也不会超过一行，在以行周期为单位的延时电路里，水平方向快速位移的图象也能较好的分离。而在垂直方向上相邻两场的位移量最少都要超过一行（即使是位移的一个象素也表现为相邻两行垂直对应象素的位移）。如果，垂直方向运动速度快的图象，相邻两场图象内容的位移量会超出多行，延时行与没延时行在垂直方向上的对应象素有较大的差别（既专业上称为不相关）。显然，把有这样差别的信号在加减电路里进行简单的加减运算，就会分离得不彻底。为了解决这一问题又提出了动态梳状滤波方案。 1）动态梳状滤波的原理： 如前所述，一般的梳状滤波电路不能对垂直方向上运动速度快的图象内容进行很好的亮色分离，就必须考虑检测出垂直方向上图象内容的位移量。如果检测出的位移量小则采用梳状滤波，如果检测出的位移量大就采用带通滤波。这样就能实现针对不同的图象内容，采用相应的亮色分离方式。 对图象内容在垂直方向位移量的控制方法有很多种，但是它的基本原理只有一个，就是在垂直方向上把行间对应的像素进行加减比较，由其差值去控制梳状滤波和带通滤波之间的切换。 从参与比较信号的行数上来划分，简单的梳状滤波器被称为两行梳状滤波器，动态梳状滤波器由于使用了两段一行延时电路，又称为三行梳状滤波电路。 如前所述，无论是两行还是三行梳状滤波，它们实质上都是要进行行间对应象素的加减运算才能分离出Y、C信号。如果要实现动态Y、C的分离，就必须由加减运算的结果去控制相应的开关电路，实时切换梳状滤波和带通滤 2）数字式动态梳状滤波： 动态梳状滤波器采用了二段以上的延时线，模拟信号通过延时电路后，如果要和未延时信号进行加减运算，彻底分离亮色信号，必须对延时信号的幅度、频率、相位进行调整，才能达到目的。而且，由于延时电路对所传输的信号具有幅度衰减、相位延迟和群延迟的作用，其输入和输出端均需进行上述调整才能较好地分离。前面所介绍的三行梳状滤波器中的二段延时线就需要12个调整点，这给大规模生产和调试带来了困难，人们又考虑用数字式动态梳状滤波。它和模拟式动态梳状滤波电路的区别仅在于增加了A/D、D/A变换存储器和相应的时钟产生电路，IIC总线控制电路。 复合的视频信号，首先经过A/D变换把模拟式转换成数字式，再送到延时电路。对数字式信号的延时处理仍和模拟式信号类似，采用存储器方式。但它省去了幅度、频率和相应的匹配调整。因为数字信号的幅度恒定，而它的频率和相位调整取决于处理系统所用的时钟频率和相应的控制方式。另外，数字信号延时时间的调整，可以通过简单地调整存储器的存储量就能实现。例如，对复合视频信号采用8bitA/D变换，则每行的量化级数为256级。每延迟一行所需的存储容量为256*8=2048bit延迟两行则需要4096bit的存储容量。因此，如果该梳状滤波能适应PAL、NTSC制两种制式切换时，仅需要把每段的存储容量在4096位和2048位之间进行切换即可。 当延时线的延迟时间调整好后，对数字式的延时信号和未延时信号的幅度、频率和相位就不用调整，因为两行信号采用的是同一量化位数，故其幅度是无差别的，而量化和存储时又采用同一时钟信号，所以它们的频率和相位也保持一致（即PAL制每行相差90度,NTSC制每行相差180度）。 三行梳状滤波的逻辑运算和控制部分，无论是数字式还是模拟式从范围上可以看出，它们是没有差别的。经过运算处理后，分离出来的是8bit色度数字信号和8bit亮度数字信号,然后再把这两组信号进行D/A变换，转换成所需的模拟信号。 3） 时钟电路 数字式梳状滤波器的时钟电路有多种形式，即有采用倍副载波时钟，也有采用倍副载波时钟。其共同点是必须和接收视频信号的副载波频率保持恒定的倍数关系。只有这样，才能使延迟行和未延迟行之间的信号，保证准确的相位差（即90度或180度），经过加减运算得到较好的分离。为了和接收信号里的彩色副载波频率保持准确的整数倍关系，时钟产生电路往往采用两种电路程式： A. 锁相环式 从输入的视频信号中，用选通门脉冲把色同步信号选出，经高通滤波器取出副载波成份，抑制低频干扰，然后送鉴相器。另外，由本机压控振荡器，产生倍的副载波振荡信号，经分频后也送到鉴相器。鉴相输出的误差信号经低通滤波器后，再去校正本机压控振荡器的频率。这样由压控振荡器输出的副载波信号，就能和接收信号里的副载波频率保持准确整数倍关系。这种电路的优点是：提供的时钟信号频率和幅度都很稳定，分离效果也较好。但缺点是，电路复杂，并且其频率跟踪性能取决于鉴相电路和低通滤波电路。 B.倍频式： 从输入信号中选通出色同步信号，先经限幅放大后，再送到它激式倍频振荡电路。该振荡器的频率和相位在每行的色同步信号输入后都进行一次校正，校正期由选通门脉冲控制。然后再送到一个高值选频电路，把振荡器输出的倍（或倍）副载波振荡信号取出，作为数字式梳状滤波分离电路的时钟信号。 这种电路的优点是：倍频振荡器的振荡频率始终跟踪输入信号的副载波频率，频率和相位跟踪性能较好，电路简单。但是，稳定振荡信号的频率要靠选频电路有较高的值和色同步信号里的副载波准确才能实现。 两种梳状滤波时钟产生电路，除了要对其按行的频率和相位校正外，有时还要在场同步时间间隔内，对行选通门脉冲计数，当行选通门脉冲计数达到一场时，再启动延时电路，按这种方式在一定的间隔期内进行检测，可以校正制信号中对副载波进行25z偏置时的相位移动。 二 TDA9181数字式动态梳状滤波电路 1 特点 单片多制式梳状滤波，可支持PAL一B、G、H、D、I、M和NTSCM制式进行梳状滤波分离，有效地减少了亮色互串的影响。 输入开关可在Y/CVBS两种信号之间选择，选择出的CVBS信号经梳状滤波得到分离的亮度信号和色度信号。输出开关可在梳状滤波的Y/C和外部Y/C信号源之间选择。 无色度陷波电路，可提高垂直方向的亮度瞬变响应。 采用开关电容电路技术，其所需时钟信号锁定于色副载波频率上，对基带模拟信号进行离散处理时无量化噪声，内置抗混迭和重构滤波器。 可用fsc和2 fsc两种副载波信号，无调整、外围元件少、低功耗。 2 电路框图和引脚功能 引脚功能如表 符号 脚号 功能 CIN 1 色信号输入 INPSEL 2 输入选择开关 Y/CVBS2 3 亮度或CVBS2信号输入 DGND 4 数字地 VDD 5 数字电路供电 VCC 6 模拟电路供电 SC 7 沙堡脉冲输入 FSCSEL 8 选择输入的色副载波 FSC 9 输入的色副载波 SYS2 10 制式选择2 SYS1 11 制式选择1 Y/CVBS1 12 亮度或CVBS1信号输入 AGND 13 模拟地 Y/CVBSOUT 14 亮度或CVBS1信号输出 OUTPSEL 15 输出选择开关 COUT 16 色信号输出 3 电路原理 1）输入电路 从Y/CVBS1和Y/CVBS2输入的信号先经箝位电路，其箝位脉冲由沙堡脉冲取得，如果无沙堡脉冲输入可在SC点外接一箝位电容器。 经过缓冲和箝位的Y/CVBS1和Y/CVBS2信号送到输入选择开关，由INPSEL的输入电平选择Y/CVBS1和Y/CVBS2两信号中的一个送低通滤波器。该低通滤波器采用三级组合及优化设计，具有最好的步进响应和抑制时钟的性能。滤波输出的信号以4倍色副载波频率取样，由TDA9143（23）脚输出的色副载波信号经R1237、C1257耦合从FSC端输入，FSCSEL端的高低电平设置可以选择FSC或2 FSC输入。 2）梳状滤波 取样后的CVBS信号加到延时电路，该延时时间可根据输入信号的制式不同选择一行或二行延时。制式选择由SYS1 、SYS2两个端子的电平控制。 直通信号和延时信号都加到动态梳状滤波电路，动态梳状滤波电路里也内置有带通滤波器。把相邻三行内容进行比较，根据其相关性强弱，分别控制电路工作在梳状滤波和带通滤波状态，以避免分离后的图像信号出现垂直边缘失真。 经梳状滤波分离的色度信号和亮度信号，再通过重构的低通滤波器就可获得在时间上连续的模拟信号。该重构低通滤波器亦是用三级组合优化设计具有最好的步进响应和抑制时钟的性能。 3）输出电路 重构低通滤波器输出信号送到输出选择开关，在亮度信号选择开关，从重构的亮度信号和输入箝位的亮度信号中选择一路作为亮度输出。同理，在色度信号选择开关，从重构的色度信号和输入箝位的色度信号中选择一路作为色度输出。OUTSEL端子的电平控制内部开关选择内部的梳状滤波信号还是外部的Y/C信号 4）时钟产生和滤波调谐 由内部的PLL电路产生4倍FSC频率的时钟信号经分频和FSC端输入的色副载波鉴相，鉴相误差信号校正4倍FSC振荡频率并锁定在输入色副载波的相位上。其他的内部时钟信号都是由4倍FSC频率的时钟信号分频取得。 电路内部各滤波器都由4倍FSC频率的时钟信号作为调谐的参考信号，进行自动跟踪调谐。调谐操作由沙堡脉冲控制在行消隐期进行。 当无色副载波信号供给PLL电路时，PLL电路停止工作，不产生内时钟信号也不进行滤波器调谐操作。OUTSEL控制信号无效，输出端切换到对输入的Y/CVBS1或Y/CVBS2和CIN之间选择。 如果输出端切换到选择外部的Y/C信号，不论有无FSC输入信号，都不会产生内部时钟信号并停止调谐滤波器。 经梳状滤波的亮度信号从（14）脚输出，经Q1219射随器，Ll206、C1263、C1265组成的低通滤波器和C1266耦合到Q1216的基极，Q1216、Q1217组成复合放大，再由Q12l7的集电极输出、C1231耦合到TA8747的（25）脚。色度信号从（16）脚输出，经Q1220射随器，Ll205、C1267、C1269组成的低通滤波器和C1270耦合到Q1214的基极，Q1214、Q1215组成复合放大，再由Q12l5的集电极输出、C1232耦合到T