ADV7120在LCoS显示系统中的应用 - 模拟技术 - 电子工程师俱乐

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1 ADV7120简介
　　
ADV7120是美国ADI公司出品的高速视频数模转换电路，根据应用系统的需要，其象素扫描时钟频率分别为30 MHz，50 MHz和80 MHz三个速度等级，有特殊要求时ADI公司还可以提供140 MHz时钟频率的产品。ADV7120在单芯片上集成了3个独立的8位高速D／A转换器，可以分别处理红绿蓝视频数据，特别适用于高分辨率模拟接口的显示终端和要求高速D／A转换的应用系统。ADV7120采用5 VCMOS工艺制造，具有功耗低、结构简单、成本低等特点。
　　
ADV7120的输入及控制信号非常简单：3组8位的数字视频数据输入端，分别对应RGB视频数据，数据输入端采用标准TTL电平接口；4条视频控制信号线包括复合同步信号、消隐信号白电平参考信号REFWHITE和象素时钟信号CLOCK；外接一个1．23 V数模转换参考电
压源和一个输出满度调节。只有4条输出信号线：模拟RGB信号采用高阻电流源输出方式，可以直接驱动75Ω同轴传输线；同步参考电流输出信号Isync用来在绿视频模拟信号中编码视频同步信息。
　　
图1是ADV7120的原理框图，从图中可以看到，该电路有3个视频数据寄存器和一个视频控制寄存器。在每个时钟周期的上升沿，数据寄存器锁存红绿蓝各8位视频数据，通过各自的DAC单元电路转换成相应的模拟电流信号，同时控制寄存器根据输入的消隐信号、同步信号和白电平参考信号控制3个DAC的输出。         
ADV7120的主要特点和典型参数如下：

芯片最大功耗：625 mW；
每通道DAC分辨率：8 b；
输入端：RGB独立输入，TTL电平；
输出端：高阻电流源输出，兼容RS343A／RS170视频标准；
速率等级：30 MHz，50 MHz，80 MHz。

2　ADV7120的应用
　　
ADV7120适用于各种高分辨率视频图像显示的场合，在平板显示器系统，ADV7120可以完成RGB视频数据的数模转换，在60 Hz垂直刷新频率的情况下，可以支持1080i或720p的HDTV分辨率（80 MHz等级），对于CRT显示终端，ADV7120提供了消隐、同步和白电平参考控制信号编码功能。

2．1　工作时钟CLOCK
　　
ADV7120的工作时钟就是显示系统的象素时钟，也叫做点时钟。时钟的频率可以根据显示屏的分辨率确定，一般计算方法如下：
   

其中：

H是显示器的行分辨率；
V是显示器的帧分辨率；
f是显示器帧刷新速率；R是回扫系数。
　　
例如：对于60 Hz帧频，1 280×720分辨率逐行扫描的显示器，回扫系数R取0．8，那么所需要的象素时钟频率：F＝（1 280×720×60）／0．8＝69．12 MHz。

2．2　外接数模转换参考电压
　　
ADV7120内置数模转换电路需要一个1．14～1．26 V的外接参考电压源，可以直接采用ADI公司的AD589，AD589是一个低成本的两端器件，带温度补偿的带隙电压源，偏 置电流在50μA～5 mA范围内，可以稳定的输出1．23 V的电压，ADV7120内部集成了一个与电源相接的1 kΩ偏置电阻专门用于驱动外接的AD589。另外在COMP引脚和电源VAA之间需要外接一个0．1μF电容用于对内部参考放大器进行补偿。内部参考放大器的同相输入端外接，用来调节DAC输出视频电流信号的幅度，在FS-ADJUST引脚通过一个可调电位器接地可根据实际电路需要调节信号的输出幅度，图2所示为参考电压和输出控制电路原理图。

其输出视频信号的最大值可由下式计算：



当同步信号ISYNC输出信号与IOG相接时：

   

上式中的IOG，IOR和IOB分别表示绿红蓝视频电流输出信号。
      

2．3　输入输出信号
　　
ADV7120有24条数据输入线，分别对应RGB各8位视频信号；有4条时钟和同步控制信号线；有4条模拟视频电流输出线。视频信号的输入输出时序关系如图3所示，表1列出了图中各相关时间参数在给定条件下的值。　　　
　　
     
   
  

所有输入信号都是标准的TTL数字信号，在应用中所有的数字信号要尽量与模拟信号有效的隔离，特别是时钟信号，建议采用74 F244进行缓冲驱动，为了减小噪声干扰应尽量缩短时钟线的长度。数字信号所有的上拉电阻要连到系统PCB板上的电源端，而不要连到ADV7120的模拟电源VAA。
　　
ADV7120的模拟视频信号输出采用高阻电流源输出方式，不需要外接缓冲器就可以直接驱动75Ω同轴电缆，兼容RS343A和RS170视频标准。在设计系统PCB时，ADV7120应布置在尽量靠近模拟输出端口，可以减小噪声干扰，避免阻抗失配。

3　采用ADV7120的LCoS显示系统

LCoS显示器具有分辨率高、低成本等优点，随着LCoS技术的不断成熟，将是未来高端平板显示器主流技术之一[2]。目前的LCoS芯片，主要有2种工作模式，一种是全数字模式，另一种是模拟视频接口模式。全数字LCoS芯片具有速度高、抗干扰能力强的特点（如Aurora system公司的芯片），而模拟LCoS芯片具 有结构简单、功耗低、视频接口设计灵活的特点（如Three-five system公司的芯片）。对于模拟LCoS芯片的显示系统，为了满足高分辨率显示的要求，必须把数字视频信号在LCoS芯片外部进行D／A变换，然后再把合适的模拟视频电压信号送到LCoS显示矩阵。在这样的显示系统中，ADV7120是一种理想的选择。下面简单介绍采用80 MHz的ADV7120设计720PHDTV视频接口的电路方案如图4所示。　　

ADV7120的视频数据输入端接收来自前端数据处理电路的RGB各8位数字视频信号（如果要求10位精度可以采用ADV7121），其前端数据处理电路主要完成视频信号的解码、显示分辨率的变换等。
　　
由于LCoS与CRT显示器不同，因此ADV7120的各控制信号可分别设置：在平板显示器中G信号不需要同步信号编码成分，因此可以把输入信号固定接逻辑“0”，把同步输出接模拟地；消隐控制信号可以结合行和场的同步信号来进行控制，可以使视频信号在行同步和场同步信号有效期间没有输出，避免干扰信 号出现在屏幕上；而REFWHITE信号可以接逻辑“0”，或者引入测试信号。另外在本设计方案中，满度调节FS接560Ω固定电阻，接入LCoS的视频信号幅度由缓冲放大电路进行控制。

     
     

缓冲放大和反场处理单元电路对ADV7120输出的模拟视频信号进行进一步处理，以便满足液晶显示的需要，该单元电路分别输出RGB3组模拟视频信号，可以直接驱动3块LCoS芯片，组成3片投影式HDTV显示系统。扫描时序发生电路在输入的视频同步信号和时钟信号的控制下完成LCoS芯片象素寻址所需要的各种使能和时序信号。

4　结　语
　　
ADV712X是ADI公司推出的系列高性能视频D／A转换电路，可以应用在各种高分辨率彩色图形、图像处理系统、直接数字合成系统等。本文简单介绍了ADV7120的主要性能特点，提出了采用ADV7120设计3片LCoS投影式HDTV的图像接口方案，具有实用性。