概述

随着平板电视和等离子电视的流行，新式的高清电视不但讲究尺寸，也对信号的品质有着前所未有的要求。因此，电视与周边产品包括录像机、机顶盒和多媒体手机等，连接的信号格式不再只有传统的模拟界面，也出现了新式的数字界面信号，如DVI和最新的HDMI。这一切的衍进都悄悄地在电视背后发生。

影像规格

我们常听到的SDTV、EDTV、HDTV数字电视解析度标准主要是由CCIR、SMPTE两个组织制定。在电脑显示标准方面则由VESA组织制定。由于电视和电脑的影像都已朝着数字化方向迈进，因此这两类信号会逐渐靠拢、统一，而这个统一的标准即为HDMI。

标准解析度电视又名SDTV，它包括了CVBS与S-video的解析度，以CVBS信号为例，它包含了同步、色彩、亮度、饱和度、同步时钟等模拟信号。

SDTV、EDTV和HDTV信号标准都是较高解析度色差信号，因此其影像信号虽仍是模拟信号，但是它的色彩空间已被定义为3个坐标，即：Y/P/BP/R（或称为Y/I/Q或Y/U/V），这种三度空间模拟信号具有更好的影像品质。

影像放大器

传统的影像放大器使用双电源，其输出无须任何耦合电容。而目前，最新的电视及便携式设备中大多使用的是单电源放大器，使用单电源放大器需要一个至少470uF的耦合电容，这个阻隔DC流动的电容通常具有很大的尺寸，从而让低频信号通过。为了解决大电容器的使用问题，含SAG的放大器越来越受到欢迎，它的用处是把470 F的大电容用两个小的电容等效。

影像放大器性能指标

选择影像放大器的两个最重要的性能指标是带宽和回转率。带宽的选择：通常在放大器的规格书上会有它在3dB时的频宽，但如果用3dB频宽7MHz的放大器去推动一个6.5MHz CVBS放大器信号时，会发现信号品质很差。因为影像的振幅牵涉到亮度和色彩饱和度，人的眼睛对其非常敏感。因此在3dB频宽下，振幅的信号被放大器打了七折，自然会被人眼察觉。所以TI对影像放大器带宽制定了更为严格的指标：0.1dB带宽又名打了95折的带宽和0.5dB带宽又名打了99折的带宽。如果放大器的规格书没有标明0.1dB和0.5dB带宽，则假设放大器在只有一个基点的情况下，可以将其在3dB时的带宽除以10得到近似0.1dB的带宽，除以5得到近似0.5dB的带宽。

回转率：回转率是测试放大器是否能对如图1所示的快速大信号变化做出一样甚至更快反应的指标。通常信号的频宽乘以13就是最小回转率的参考值。

图1 回转率示意图(略)

模拟影像放大器

通常数码相机、多媒体手机和媒体播放器等便携式装置需要视频放大器。TI的OPA360能满足全方位的需求，它支持S-Video、CVBS及SDTV等级的影像频宽。在使用放大器OPA360时，硬件工程师主要关心以下几个问题：

空间与尺寸

在AC耦合模式下，使用SAG结构用22uF和33uF电容等效470uF电容，可将空间节省至16平方毫米。而使用OPA360直流耦合模式可令空间进一步缩至5平方毫米。但使用直流耦合模式是否安全？我们研究电视机里的影像解码器，以TVP5160为例，它是影像放大器输出信号的终点，其内部设有直流定位电路，如图2所示。此定位线路不会令直流信号直接送到视频解码器内部处理，而是经过一个小电容取出其交流成分，所以影像信号发送端的手机或相机无需再接输出电容。

图2 TVP5160直流定位电路(略)

性能与特色

抗锯齿特性：除非信号来源经过处理，否则抗锯齿特性是必需的。视频DAC输出的信号不仅有影像信号还有镜像信号，镜像信号如果不消除，可能会被影像解码线路的ADC在低频映射出一个肉眼看得到的水波纹。

交流耦合SAG功能：在视频信号演化线路上，最先使用的是直流耦合方式，这是因为放大器采用双电源供电。而最近流行的便携式装置基本都采用单电源供电，交流耦合的使用阻碍了便携式装置空间的利用。为了使习惯使用交流耦合的工程师安心，OPA360使用可使交流耦合电容变小的SAG功能，提高了空间利用率。

直流移位功能：OPA360内置直流移位功能使得位置通常低至0V及以下的同步信号，不会被放大器的输出甩不到0V的问题拌住。

电池的寿命

无论是直流耦合或是交流耦合，信号本身都带有交流成分，所以在有影像输出时，耗电相差不多。以一个耗电最大的白色高亮度影像输出为例，如图3所示，可算出交流和直流耦合放大器的耗电。在推动75欧姆负载和75欧姆匹配电阻时，也就是150欧姆时，两者耗电相差不多。在没有影像输出时，可考虑两种情形：当没有影像输出时，可利用OPA360关断引脚直接关闭电池或在没有影像输出时，采用全黑画面等效，这种情况下可算出交流耦合消耗4毫安，而直流耦合消耗4.8毫安，相差不到1毫安。

图3 交流/直流耦合放大器耗电(略)

成本

有 人认为采用内嵌视频放大器的 组芯片成本更低。但组芯片使用数字逻辑制成，视频放大器使用直流耦合时，因为要接到外面的世界，所以它的ESD必须很高，而通常数字逻辑制成的主芯片ESD很低，一旦被击穿整个芯片就会作废。而OPA360的ESD在HBM模式下已达到4KV，这样的标准对消费型产品来说，其ESD保护已经相当足够也相当安全。另外，OPA360在面积、可靠性、整个元件数目、空间高度、AC耦合能力、DC耦合能力、内建的直流移位能力、封装、电源功耗及逻辑与DSP匹配能力等方面，比传统的零散器件更具优势。OPA360节省空间的优势本身就具有极高的价值。

OPA360系列视频放大器还包括OPA361和OPA358。OPA358本身不含滤波器，是单纯的视频放大器。而OPA361是增益为5.2（相当于13.5dB）的视频放大器，其主要功能是在视频DAC增益较小时，与其搭配使用。

数字影像放大器

数字影像放大器和模拟影像放大器在功能、用途上非常类似。模拟影像放大器具有两个特色：一、可将信号放大，二、驱动负载能力。数字影像放大器若内建EQ，则具有数字增益功能；若当输出具有去加重功能时，则相当于具备了驱动能力，所以可以把数字影像放大器的这两个功能和模拟放大器的功能类推在一起。

模拟和数字信号用的多工器

模拟和数字影像多工器

多工器分为模拟影像多工器和数字影像多工器。模拟影像相多工器提供的资源带宽大约在500MHz左右，而数字影像多工器资源带宽可到900MHz以上。这些多工器本身用于路经的切换，不具备任何的增益或驱动功能，因此多工器需要搭配数字影像放大器使用来提高传输距离。

在电视机或投影机里，如果多工器使用双电源，则有两个用法（如图4所示）：A在多工器的前后各加一个电容；B只在多工器与TVP5160间 增 加电容，这个方法比较危险，因为并不能保证输入信号绝对会在电源电压的范围里，也有可能会超过。所以上述的两个用法中，采用第一个用法并去除多工器与TVP5160间的电容会是最好的选择，它和单电源多工器的使用方法一致。

图4 多工器用法示意图(略)


影像放大器及多工器

数字影像放大器组合数字多工器（以TMDS341为例），相对于单纯的数字多工器（以TS3DV520为例），在HDMI用途中具有如下差异。TMDS341带有EQ及去加重功能（驱动能力），而TS3DV520不具备上述功能；TMDS341具有3对1 视频MUX及DDC MUX，而TS3DV520仅具备2对1视频MUX，不具备DDC MUX。

TS3DV520传输距离有限，但可在两个不同的路径之间切换，因此面向低价、具有强烈成本压力的应用。TMDS341内嵌EQ和去加重功能，推动距离非常长，适用于长距离应用。此外，TMDS341包含DDC MUX，因此一颗TMDS341就可传递3路HDMI信号。

影像应用导向产品综述

综上所述，如需选择数字多工器，可选用TS3DV520；如需选择数字HMDI影像放大器，可选用TMDS141；如需选择兼具数字多工器和数字影像放大器功能的IC，可选用TMDS341。而在类比放大器方面，如只需单纯的影像放大器，可选用OPA358；如需带有多工器，可选用TS5V330；如果需要兼具TS5V330的多工器和OPA358影像放大器的功能，可选用THS73X3家族或OPA36X家族的产品。

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问答选编

问：如果用户在tmds341前连接了很短的线缆，会不会 出问题？

答：不会。因为设计的目标是针对一个8DB衰减的线 缆 ，在tmds341如果没有线缆或有5公尺的长线缆， 增加 的噪声很难辨别出来。

问：高清电视与互联网的连接方式有哪些？

答：透过所有IP连接，IP做法有两种，一种是以单独的 IP的set-box形式呈现在商品里面，另外一种是IP的 set-box和TV整合在一起。

问：视频SWITCH，对于没用到的输入，应该怎么处理？

答：可 以空接，里面贴到另外的通道，如果为了保险， 也可透过一个电容接地。

问：TI在应用HDMI技术接口是否能提供完整的解决方 案，特别是音频?

答：TI没有HDMI的传输或者是HDMI接收的芯片。

问：如何消除电荷泵所引起的开关噪音?

答：引起的开关噪声理论上是可由大电容起到稳压作 用解决，但实际上影像对这样很敏感，即使加大电 容还是有闪烁的情况发生。

问：H DTV中常有图像的大面积闪烁、行结构线、亮色互 串 等问 题 ，它和视频放大器有关吗?如 何 消除?

答： 和视频放大器没有关系，如果选择2D 的 影像编译 码 器作亮色的分离，在大尺寸的电视 上 面就 会经 常看到这种问题，选择TI的5160可以 消除。

问：用于模拟和数字视频的MUX是否相同?如不相同， 带宽和导通电阻的要求有何差别?

答：最 大的差异是带宽的部分，带宽用于模拟的MUX 通 常在500兆以下就可以，而用于数字的带 宽通常 更 高。导通的部分，因为数字视 频的部分需要通过 认 证，通常导通阻抗很难通过HDMI组织的 认证。

问：数字视频放大器和模拟视频放大器在性能上有何 差别?可以互用吗?

答：数字的视频放大器主要针对TMDS信号，模拟放大 器 ，主要在于信号完整性，两个的本质不一样，不 可以互用。

问：SDTV，HDTV和DTV对视频放大器的要求有何不同?

答：若用SDTV时可以不需要频宽太宽， 8.5兆就可以。 但如果用HDTV，则滤波器带宽要30兆以上。

问：当 音频干扰视频时怎样处理?设计应注意哪些问 题?

答：通常音频干扰视频，指的是音频视频在同一个路线 里 面走线时的串扰问题，只要用一个分离开的路线 去 走，不在同一个MUX里面，就不会有这个问题。 如 果使用的音频是带有 数字 功放时，会对视频干扰， 适当的解决办法都可以把它消除。

问：TI的视频放大器能否用在CRT电视机?

答：TI一系列都可以CRT的电视上面。

问：HDMI MUX有什么型号？

答： HDMI MUX包括两种的意思，一种是纯粹的，在TI 有 很多这样的选择，如果指HDMI MUX另外带有 EQ或驱动的能力，目前最好的选择是341IC。

问：影像编译码器可否能合成两路视频信号，完成一场 两祯输出，并能达到同步控制。

答：影像编译码器没有办法做成这样的事情。

问：请介绍一下，SDTV，HDTV和DTV的抗混淆滤波器在 性能和要求上有何区别?

答：针对HDTV和SDTV两种标准的差别在于滤波器的 截止频率不一样的。

问：在 用PI5V330，发现YPBPR和VGA同时插的时候， VGA受YPBPR的干扰，不知道能否给一推荐电路？

答：通常两个Chanel会互相干扰，就意味着C本身串扰 比 较严重。如果用在影像的IP set-box 里 面，可以 使用PHS7303或7313，如果用在电视里 面的话，推 荐使用PHS7353。

问：设计上用了TI的D类功放，有时会会碰到会干扰图 像，请问这个问题应该从那些方面去解决。

答：这个问题主要是从线路解决。

问：现 在市面上是否有集成了MPEG-1/2/4/7编解码芯 片 ，TI是否考虑将来会有相应的芯片支持MPEG-1/2/4 /
7 编解码芯片？

答：目前的市场上并没有集成的解码芯片，TI目前在进 行研发MPEG-1/2/4/7的解码芯片。

问：视频放大器在PCB布局上要注意的问题是什么?它 对电源的波纹系统有何特别的要求?

答：关 于制式电视这边讲的是属于低层硬体架构的部 分，是一个通盘的硬件的建议方案。