平面電視正在迅速占領(lǐng)消費(fèi)類電子市場,這種“高級”電視的銷售增長率使人聯(lián)想到早期的個人計(jì)算機(jī)(PC)。“高級電視”的概念現(xiàn)在是指液晶電視(LCD TV)、等離子電視(PDP TV)、微顯背投電視〔包括液晶顯示器(LCD)、數(shù)字光輸處理器(DLP)和液晶硅顯示器(LCoS)〕、前投式投影機(jī)和全平面陰極射線管(CRT)電視。

       要想在一個快速增長的市場上保持競爭力,制造商們就不能停滯不前。他們必須不懈努力,通過降低成本、提高圖像質(zhì)量、增強(qiáng)可靠性和增加新的用戶功能來改進(jìn)其產(chǎn)品。其中最重要的是,制造商們必須提高產(chǎn)品的生產(chǎn)能力,使它們更容易生產(chǎn)并且成本更低。達(dá)到所有這些設(shè)計(jì)目標(biāo)的一個關(guān)鍵問題就是如何在顯示器接口中采用“靈巧集成”技術(shù)。

       把分立的功能集成到單芯片上可以減少元器件數(shù)量并降低制造成本,這是一個在過去十幾年里對PC制造商來說確實(shí)卓有成效的策略。但是顯示器需要“靈巧集成”,因?yàn)樵诮M合各種顯示接口功能時還要克服一些重大技術(shù)難題。如果要把高性能模擬電路和高速數(shù)字電路集成到一個解決方案中,需要有專門的混合信號設(shè)計(jì)技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)。一個集成的接口需要產(chǎn)品滿足低成本和小封裝尺寸的要求,同時又不能犧牲圖像質(zhì)量和生產(chǎn)能力。

1 典型的LCD TV

       典型的LCD TV為系統(tǒng)集成提供了多種選擇(見圖1),其中包括:

　　·模擬接口與數(shù)字接口相結(jié)合以便提供與目前大多數(shù)的DVD光盤播放機(jī)和機(jī)頂盒兼容的“傳統(tǒng)兼容性”,并為將來做好了“數(shù)字化準(zhǔn)備”;

　　·接口與圖形控制器功能以及LCD TV中與圖像有關(guān)的主要電路相結(jié)合;

　　·減少內(nèi)部連線的數(shù)量并且簡化印制電路板(PCB)布線從而降低了影響圖像質(zhì)量的信號失真;

　　·以增加少許成本提供具有CD光盤質(zhì)量的音頻和PC兼容性。 

      
                   圖1 一種典型的高級電視系統(tǒng)框圖為系統(tǒng)集成提供了多種選擇

       1.1 集成模擬接口

　　雖然人們對新出現(xiàn)的數(shù)字平面顯示器接口的興趣還在持續(xù)增長,但是分量模擬視頻接口仍然是目前市場上銷售的高級電視主要選擇的高質(zhì)量接口。許多高級電視還包含一個模擬視頻圖形適配器(VGA)接口以便與PC應(yīng)用兼容。集成的分量模擬接口,例如美國模擬器件公司(ADI)的AD9883A,已經(jīng)在單芯片上集成了顯示器接口所需要的所有傳統(tǒng)模擬功能(見圖2 )。這種顯示器接口集成的第一步已經(jīng)起到降低成本、改進(jìn)圖像質(zhì)量并且簡化PCB布線的作用。

　　采用混合信號互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)或BiCMOS 晶片制造工藝可以大批量生產(chǎn)這種集成的模擬接口芯片,并且滿足平板顯示接口應(yīng)用要求,即高速(大于100 MHz)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)具有典型值為0.5 LSB的線性誤差[(積分線性誤差(INL)和微分線性誤差(DNL)]和大于200 MHz的輸入帶寬。然而標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字CMOS 晶片制造工藝無法提供實(shí)現(xiàn)高性能模擬信號處理和ADC所需要的混合信號特性。

                           
  圖2 ADI公司的AD9833A集成模擬接口在單芯片上集成了顯示器接口所需的所有傳統(tǒng)模擬功能

       1.2 增加數(shù)字接口

　　顯示器接口集成的下一步驟就是在單芯片上集成模擬接口和數(shù)字接口。這樣易于提供傳統(tǒng)兼容性顯示器,也為將來的數(shù)字化做好準(zhǔn)備。大多數(shù)新出現(xiàn)的高級電視都支持分量模擬信號輸入以便直接連接現(xiàn)有的DVD播放機(jī)和機(jī)頂盒調(diào)諧器。這樣就確保用戶能夠正確使用他們的新電視機(jī)

點(diǎn)擊看原圖

                圖3 世界上第一種用于高級電視的集成雙接口(模擬和HDMI接口)AD9887,

       在模擬輸入和HDMI輸入下可支持高達(dá)1080p或SXGA格式的分辨率。

       1.4 減少內(nèi)部連線

　　一臺高級電視的圖像質(zhì)量很大程度上取決于顯示接口電路板的設(shè)計(jì)和布線。提高顯示電路集成程度的好處之一就是減少了器件之間的連線,從而提高圖像質(zhì)量。對顯示器制造商來說,如何把帶有“噪聲”的數(shù)字電路靠近對噪聲敏感的鎖相環(huán)(PLL)和ADC放置仍然能制造出滿意的圖像質(zhì)量的接口電路板已經(jīng)遇到了極大的挑戰(zhàn)。一些顯示器制造公司耗費(fèi)了相當(dāng)多的資金、時間、PCB和精力試圖生產(chǎn)出一種非手工制作的模擬接口,但是沒有一家公司獲得成功。提高接口電路的集成程度可以簡化PCB設(shè)計(jì),而且產(chǎn)生的圖像質(zhì)量要優(yōu)于過去的分立元器件PCB設(shè)計(jì)。

       1.5 圖像質(zhì)量和集成程度的關(guān)系

　　適合PC應(yīng)用的LCD臺式監(jiān)視器的發(fā)展趨勢是將模擬接口和數(shù)字圖像縮放功能集成到一顆單芯片中。這些集成解決方案在用于顯示諸如電子郵件、網(wǎng)上沖浪或電子數(shù)據(jù)表等基本PC應(yīng)用的較小(15"～17")監(jiān)視器中通常都能提供足夠好的圖像質(zhì)量。但是對于30"～80"多種尺寸規(guī)格顯示屏的高級電視應(yīng)用來說,在圖像質(zhì)量方面的要求要高得多。

　　為了提供滿足高級電視客戶要求的精美圖像質(zhì)量,消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商目前正在設(shè)計(jì)帶有獨(dú)立接口和縮放器芯片的電視機(jī)。在許多情況下,業(yè)界領(lǐng)先的電視機(jī)制造商正在設(shè)計(jì)自己定制的縮放器芯片以滿足系統(tǒng)要求。其它的制造商正在選擇使用專門為高級電視開發(fā)的市場上可買到的縮放器芯片。這些數(shù)字的縮放器芯片有時候還與內(nèi)置的微控制器和EEPROM集成在一起,以便存儲顯示器的微碼。這些數(shù)字芯片可以采用最新的數(shù)字電路制造工藝(0.13 μm或0.18 μm CMOS)從而提供更低的成本和更高的性能。

       2 關(guān)于復(fù)雜度的問題

　　大部分的管芯面積由數(shù)字邏輯門組成,所以這種集成方法需要采用0.13μm或0.18μm數(shù)字CMOS制造工藝以便降低成本。在某些情況下,使用嵌入式動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)制造工藝以將幀緩沖存儲器集成到與圖像控制器在一起的同一芯片中,但是這些芯片不是很適合實(shí)現(xiàn)高性能的模擬功能。

　　為了適合高性能模擬電路并降低成本,需要有一種混合信號CMOS制造工藝。因?yàn)榛旌闲盘栔圃旃に嚊]有被普遍采用,而且具有高性能混合信號經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師仍然很少,所以其模擬性能很難達(dá)到要求。正如人們看到的其初期集成產(chǎn)品的圖像質(zhì)量下降,不如單獨(dú)的模擬接口和數(shù)字接口產(chǎn)品。

　　雖然HDMI接口通常被認(rèn)為是一種數(shù)字接口,但是其設(shè)計(jì)需要相當(dāng)多的