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在液晶電視實際設計中，設計工程師需要根據各國不同的電視標準和要求，如EMI、ESD以及其它各項電視指標等，考慮電路設計、PCB布線和軟件，并要確保各部分電路能正常工作。另外，隨著人們物質生活水平的提高，對電視畫面的要求也越來越高，這就要求在干擾問題以及芯片的畫面處理上下足工夫。在本文討論的設計方案中，我們將高頻頭部分與其它信號輸入部分、電源部分和功放部分的地進行了分割，并將模擬地與數字地分開。同時，在軟件設計中，我們對畫面的顏色鮮艷度、亮度、對比度、γ校正、自動白平衡調整等方面進行了細致調整，從而使畫面逼真、自然。 當然，由于液晶屏技術水平的限制，LCD TV的畫面質量與傳統CRT電視相比還有一些差別，主要表現在響應時間、對比度和可視角度三個方面。 響應時間，即LCD顯示器對于輸入信號的反應速度，液晶由暗轉亮或是有亮轉暗的時間。它通常以毫秒計算，響應時間越短越好，時間長會導致拖尾現象。 對比度指的是屏幕上同一點最亮時與最暗時的亮度的比值。對比度越高，色彩越鮮艷，畫面層次感越分明，色彩過渡也更細膩。LCD顯示器的對比度一般在300:1左右，而CRT能輕易達到70:1，因此LCD TV與傳統CRT電視相比，在顏色鮮艷度等畫質上有一定差距。 液晶電視弱項主要集中在可視角度和響應時間方面。不過隨著技術的進步，這兩方面都有了大幅改進。目前高端液晶電視的可視角度可達176度，響應速度為4毫秒的大屏幕液晶電視也正逐漸成為市場主流。隨著顯示屏技術的發展，所有這些差距都將越來越小。 基于UOCIII的設計方案 NXP半導體公司的UOCIII芯片集成了高性能視頻信號處理器、集文字/控制/圖像(TCG)處理于一體的8位MCU、CC/TT解碼器、立體聲解碼器和音頻信號處理器，只需加上縮放器(Scaler)和音頻功率放大器，即可構成一臺電視機。UOCIII芯片定位于中端市場，適用于從15到20寸的LCD TV解決方案。 圖1為基于UOCIII TDA150XXX的LCD TV系統框圖。視頻信號從UOCIII輸入，經過視頻切換、解碼、數字濾波、A/D和D/A轉換等一系列處理，最后以RGB形式輸出到縮放器MST9151B/MST518A。同樣，音頻信號從UOCIII輸入，經過聲音增強、A/D轉換、立體聲解碼、D/A轉換、音量控制等處理，輸出到音頻功率放大器TDA1517，最后輸出到揚聲器或耳機。EEROM則用來存儲搜臺信息、顏色/音量調整等信息。通過控制面板或遙控器可以輕松的調出絢麗的OSD菜單界面，進行頻道、顏色、對比度、音量等個性化的設置。同時，工程人員也可以通過遙控器輸入預設的密碼進行相關寄存器的設置。 系統主要組成部分 1. UOCIII多功能信號處理芯片 UOCIII集成了高性能視頻信號處理器和強大的集text/control/graphics(TCG)處理于一體的8位MCU，以及CC/TT解碼器、立體聲解碼器和音頻信號處理器，是一款功能齊備、它采用QFP128封裝，同時，針對不同的市場及要求，UOCIII還提供了數種局部功能上有差異的產品系列，可滿足國內、歐、美、日本等地客戶的要求，并達到物盡其用，降低IC成本的目的。 2. 縮放器(圖形處理)部分 MST9151B是一款兩款高性能、高集成度的縮放器IC，最高可支持到SXGA(1280*1024)的分辨率。它內部集成了8位ADC/PLL、高品質的縮放器引擎、OSD控制、支持兩路RGB輸入和集成了DVI接口，并具有復合同步和SOG分離、LVDS顯示接口、TTL顯示接口以及智能電源管理控制的能力。 我們還有另外幾款縮放器可以與UOCIII搭配，如MST518A-LF-1和TSUM66AVHJ-1。這兩顆IC可以達到WXGA+(1440*900)和SXGA(1400*1050)的分辨率，并且都有白電平調整功能，這樣就可以用來支持目前市面上比較流行的19寸的16:10的寬屏。 3. 音頻功率放大器TDA1517P/ATW部分。 TDA1517P是一款2×6W的立體聲功率放大器。它具有高輸出功率、增益可調、靜音/待機切換等特點，是一顆完整的B級雙輸出放大器，該芯片主要用于多媒體應用。 在本方案增加了TV接收、AV/S-視頻、色差信號(YPbPr)、SCART、VGA、音頻輸入等視/音頻接收端子。當然，根據客戶要求的不同，本方案還可以加入D-PORT、DVI、HDMI等接口功能。具體細節如下： · 彩色制式自動識別和強制設定功能，歐洲方案支持PAL4.43，SECAM； · 伴音自動識別及強制設定功能，歐洲方案支持BG/DK/I，L/L’，NICAM； · 輸入輸出信號:AV/S-VIDEO/YPbPr/VGA/DVI各一路輸入,以及一路全功能Scart(輸入:AV、Y/C、RGB,輸出:一路AV)； · 100頁存儲的圖文電視解碼； · 立體聲解碼； · 視頻增強、圖像數字消躁功能，支持動態降噪(DNR)； · 雙視窗形式：視頻/圖文兩個并列窗口顯示； · 三種調臺方式：自動、手動、微調； · 支持無信號自動關機和定時開關機； · 支持多種PC格式，自動識別、切換，符合VESA格式； · 支持多種高清和標清輸入格式； · 支持頻道交換功能； · 立體透明/半透明菜單背景，多種菜單語言； · 多種圖像模式：個人、標準、柔和、動態； · 多種聲音模式：個人、音樂、影院、新聞。 主板設計采用二層PCB，與四層PCB相比，可在生產工藝、物料上能節省不少成本、資源和精力。它配有UOCIII、MST9151B、TDA1517ATW、視頻切換開關PI5V330、高頻頭及電源轉換器等IC，并同時具有LVDS和TTL接口，客戶可根據顯示屏接口的不同選擇相應接口。 性能特點 · 支持各種彩色制式和伴音制式：支持PAL、NTSC、SECAM、及M/N，BG、DK、I、L、L’等。 · 自適應數字(4H/2H)梳狀濾波器(PAL/NTSC下)，可得到最佳亮色分離效果。 · 內含10頁或100頁的圖文解碼器，支持TelText、Closed Captioning、V-chip功能。 · 全制式立體聲解碼器：支持NICAM、BTSC、SAP、EIAJ、FM radio等。 · 自動白平衡調整。 · 模擬/數字視頻處理。 · 對所有的功能只需要一個晶振。 · 低待機功耗：3.3V，10mA。 · 可選擇的I/O口設置：ADC/PWM/PUSH-PULL/OPEN-DRAIN等。 · 高性能的OSD，可支持多國語言 · 高速I2C總線 關鍵的設計技巧和經驗 在電視接收部分選用了分立的高頻頭。12V轉5V的DC/DC轉換器的電壓輸出經過倍壓、整流、穩壓后得到分立高頻頭所需要的33V電壓。將高頻頭接收到的中頻(IF)信號以外載波的形式，分別通過圖像、聲音濾波器輸入到IC進行相應處理，最后以RGB的形式輸入到定標器。當然，如果高頻頭輸出的IF信號強度不夠，可以增加一級預中放電路。與一體化高頻頭相比，整個電路可以節省一定成本。 在干擾處理方面，由于主板采用兩層PCB設計，加上客戶在模具上存在限制，主板形狀偏小甚至不規則，所以干擾問題比較難以處理。在實際設計中，我們對高頻頭和聲表濾波器(圖像、聲音)電路部分進行了嚴格的割地處理，以確保高頻頭受到的干擾盡可能小，并避免形成差拍干擾。同樣，在其它信號的輸入電路、電源電路、功放電路進行了割地處理。在客戶組裝成樣機后，如果受干擾的程度還不能達到要求，我們還可以通過在高頻頭上貼屏蔽紙，在電源線、LVDS連接線上套磁環等處理來減小干擾。 由于采用了TDA1517功率放大器，在插拔電源、開關機時會產生電流沖擊的“撲撲”聲。為消除開關機的沖擊聲，我們通過軟硬件的配合，對左右音頻輸入到TDA1517 RIN/LIN引腳與控制信號輸入到TDA1517 MODE引腳的時間差進行了相應調整，以消除開關機的沖擊聲。為插拔電源時的沖擊聲，可增加一級電路。其原理是：在插電源時，該電路的電源充電，不影響DA1517；在拔電源時，通過電容放電使TDA1517的MODE引腳和RIN/LIN引腳被拉低，從而達到消除“撲撲”聲的目的。 軟件設計采用了NXP提供的GTV軟件開發工具。NXP提供三種方式的軟件開發支持：(1)直接采用NXP提供的GTV參考設計；(2)在GTV軟件加入自己的軟件，創建自己的軟件模塊；(3)使用GTV的一部分設計，客戶可以搭建自己的軟件架構，或者使用個別的GTV軟件庫。 采用第一種方式開發進度最快，主要是寫后端定標器的控制軟件，但缺點是需要額外的MCU，第三種最具有靈活的功能操控性，可以很方便地移植到別的系統中，但是這種方式要求軟件編寫者具備很強的軟件開發能力、豐富的軟件架構搭建經驗以及全局觀，第二種具有相對靈活的功能操控性，且不需要額外的MCU。 為了趕時間和進度，我們采用第二種方式來進行開發。與目前的UOC3+定標器+MCU的架構不同，我們省掉了外部MCU而直接用UOC3中的MCU。在研發過程中靈活地利用GTV軟件的已有庫函數，在方案的成本方面和軟件的易于維護方面都有所兼顧。 功能擴展 在現有主板上還保留了一顆畫質增強IC(9178)，以達到改善畫質的目的。高清晰度多媒體接口(HDMI)可以傳送無壓縮的音頻信號和高分辨率視頻信號，只需再加一顆HDMI接收IC，就可以在現有主板上加入這一接口。 利用該方案還可以與DVB、DVD組裝成一體機。只需將DVB、DVD的電源、控制信號、圖像信號與主板相連，在軟件里修改相關功能(比如遙控器)，就可以在一臺電視機上現看DVD、接收數字電視，并用同一個遙控器進行控制。 總之，本方案功能齊備、可擴展性強，并且已經過市場證。液晶電視以它的低功耗、零閃爍、零輻射等固有的優勢逐漸擴大其在電視市場中的份額，越來越受到消費者的關注和喜愛。可以想象，在未來的幾年中，隨著液晶屏技術的進步，LCD TV整機成本的下降，LCD TV必將會取代傳統的CRT電視而成為電視市場的主流產品，給消費者帶來一個多彩、安全、環保、節能的世界。 展望未來，液晶電視會更偏重與模擬/數字電視混合類型，因為無論在歐洲，還是在美洲，模擬電視信號在較長的一段時間內都會繼續存在。芯片功能的集成度越來越高，成為所謂的“超級單片”，以減低成本、增加銷售量。同時，讀卡器，帶USB的數碼相框、帶大容量存儲設備如微硬盤和NAND FLASH的PMP等功能都可能會在未來的液晶電視里出現。 |
