厦华60I、75I变频彩电原理分析(图)

　　现有传统模拟电视的扫描格式根据彩色制式分为以下两种：PAL/SECAM制的扫描格式为场频50Hz、垂直扫描行625行、行频15625Hz，NTSC制场频60Hz、垂直扫描行525行、行频15750Hz。对于前一种格式而言，场频50Hz，接近人眼视觉的低限，观看时能明显感觉到画面的闪烁，尤其是大面积高亮度的画面，闪烁感更为明显，长时间观看容易导致视觉疲劳，使人的视力下降，同时因闪烁感的存在，使画面质量下降；而后一种扫描格式，因其场频为60Hz，大面积闪烁已不再明显，但因其垂直扫描行只有525行，垂直取样频率较低，画面的行结构明显（特别是大屏幕彩电，在近距离观看时，其行扫描线清楚可见），严重影响画面的垂直清晰度。对以上问题，目前市场上已有一些型号的彩电通过加倍场频或改隔行扫描为逐行扫描来解决，但因其电路复杂，成本较高，售价一直居高不下，难以推广普及。另外，倍频彩电采用简单加倍场频的算法，对NTSC制而言，此时场频高达120Hz，大面积闪烁彻底解决了，但垂直扫描线仍然为525行，垂直清晰度依然较差；而简单的隔行变逐行，解决了垂直清晰度问题，但PAL/SECAM制大面积闪烁依然无法消除。

　　为此，我们开发了两种全新扫描格式的机型60I（60Hz隔行）/75I（75Hz隔行）变频彩电，S2516、S293、S2916、S34L等机型为60I，S2917 I、S34L I等后加"I"标识的为75I。

　　60I变频彩电设定了两种格式--变频1、变频2，其扫描格式分别为：变频1时，PAL/SECAM/NTSC制的场频全部转为场频60Hz、垂直扫描行625行；变频2时，PAL/SECAM制的场频保持不变，垂直扫描行转为750行，而NTSC制则在画面显示部分保持原格式，但在画面外增加了100行，以确保不同制式的行频一致。变频1/2的行频都为18750Hz，与普通模拟彩电相差不多，故所用CRT与普通模拟彩电相同。

　　75I变频彩电对PAL/SECAM制，将场频提高到75Hz，以消除大面积闪烁；对NTSC制，增加每帧图像的扫描线，使其达到781行，大大提高了图像的垂直取样率，增加了图像的垂直清晰度。同时，两种扫描格式的行频都为23430Hz，与普通模拟彩电相差不多，故所用CRT为75I专用CRT，其行偏转电感量较小。

　　该系列机型选用了Trident多媒体公司的DPTV-IX数字芯片来实现扫描格式的转换。该芯片充分发挥了Trident公司在显卡领域的技术优势，集其多项专利技术于一体，可实现扫描格式的任意转换。它同时包含了多种数字画质提高技术（11D画质改善电路），集成了ZORAN公司的数字视频解码器，可实现较高的图像质量。

　　下面以S2917 I机芯为例，介绍一下该机型的工作原理。

　　一 S2917机芯的基本工作流程（整机方框图如下图所示）：

　　从天线接收到的信号送入一体化高频头（含高频与中放电路），高频头受MCU N801的指令（SDA、SCL、SW1、SW2、SW3）控制，选择合适的频道，进行正确的制式切换，经高放及中放解码后，输出2Vpp的视频信号和1Vpp的音频信号。其制式控制电平如下表所示：

	SW1	SW2	SW3
M/N	L	L	L
B/G	H	H	H
I	H	H	L
D/K	H	L	H

　　音频信号送入NA01 TC4052（音频开关控制），TV及AV口的音频信号可在这里进行切换，选中的音频信号分左右声道送入伴音功放NV01 AN5274进行放大，然后送入喇叭重现声音。AN5274为带音量控制的伴音功放，其外围的RPV01、RPV02分别为左右声道增益调整电位器。

　　2Vpp的视频信号经射随（V101、V103）分压为0.7Vpp的信号直接送入主解码IC DPTV-IX进行处理，AV口的信号经匹配电阻后也直接送入 DPTV-IX，在DPTV-IX内进行视频开关切换、模数转换、数字解码、图像缩放、OSD迭加、数模转换后，输出0．7Vpp的R、G、B信号，送入RGB处理及预放大电路N601 KA2500，经KA2500预放大处理后送入末级视放，放大后供CRT显示。

　　DPTV-IX的内部视频切换后，也直接输出未作处理的视频信号，经放大电路（VA01、VA40）放大为2Vpp的信号供给视频输出及同步分离使用。同步分离电路（V130、V131、V132）从视频信号中分离出行同步信号SYNC送给CPU作为有无信号的识别，以及用作搜台识别。

　　同时DPTV-IX内部时钟锁相环还产生格式转换后的行、场同步信号，送给DDP（数字偏转处理）芯片N701 KB2511B，生成行、场及光栅校正驱动信号，分别驱动行、场扫描电路，完成行、场扫描。DPTV-IX还产生一个VM信号，经VM模块放大，送入显象管VM线圈，实现扫描速度调制，使图像边界清晰。

　　该机芯所用的行扫描及枕较放大电路与华夏一号系列的电路形式基本相同，在此不再重述，下面针对DPTV-IX、数字偏转处理（DDP）、RGB处理等部分的工作原理作详述。

　　二 DPTV-IX的工作原理：

　　Trident公司的数字视频处理芯片DPTV-IX采用先进.35微米工艺技术，具备了包含可编程五行自适应梳状滤波器的全制式数字解码器CVD1（ZORAN）、14D画质增强电路、全景缩放、运动检测、图形OSD、Scaler、PIP、9 Bit DAC等功能，可支持的输出隔行扫描格式从50Hz到100Hz，这些功能通过MCU设定DPTV-IX的内部寄存器来实现。其内部方框图如下图所示。

　　高频头解出的视频信号及AV口视频信号直接送入DPTV-IX，由DPTV-IX内部的模拟开关进行切换，选择出的视频信号先进行自动增益控制，然后送给10位模数转换器转换为数字信号，送给带可编程的5行自适应梳状滤波器的全制式数字解码器进行解码，解码出的数字信号送入帧频转换器进行格式转换。对于PAL/SECAM信号，为了将50Hz场频提高至75Hz（即帧频提高至37.5Hz），则每秒需增加12.5帧图像，DPTV-IX采用了每2帧插补１帧的方法来实现帧数的提高，新插补的帧由前一帧图像经过运动预测和运动补偿而产生，同时经过运动平滑滤波处理，确保了插补后图像运动的连续性。外挂的帧缓存器，在DPTV-IX的控制下，划分为两个存儲单元，一个用作捕捉图像，另一个用作图像显示，两者自动交替使用，以实现输入输出格式的变换，避免了运动图像画面分裂现象的发生。对于NTSC制信号，则利用DPTV-IX无极缩放的功能进行行插补来实现垂直采样频率的提高。同时根据前后帧图像的相关性，采取了帧过滤降噪，以降低因数字处理而产生的数字噪声。对格式转换后的数字信号DPTV-IX内部采取了动态图像增强处理，包括动态亮度瞬时改善（DLTI）、动态色度瞬时改善（DCTI）、动态扫描速度调制（SVM）、动态黑电平扩展、动态自适应平滑滤波、动态白电平限制、动态肤色校正等处理，以提高画面质量。

　　DPTV-IX芯片还具备了数字的PIP/SVGA接口，可外加一数字解码器来实现PIP功能，从框图可看出PIP通道也有自己的Scaler，可独立进行格式转换。PIP通道与主画面通道两者可互相切换，厂家可根据自己要求作选择（S2917机芯无PIP能）。

　　处理后的主画面与PIP叠加在一起，然后在混合器（Blender）内与DPTV-IX内部产生的OSD混合，输出数字的RGB信号，再经过ADC转换为模拟信号输出，送给后级的KA2500进行处理。DPTV-IX内部产生的OSD为图形OSD，字符的边缘流畅，美观大方。同时，由数字视频信号产生的数字VM信号也由ADC转换为模拟信号，由输出口输出，VM信号的幅度与相位可通过总线进行调整。

　　DPTV-IX内部时钟锁相环与格式转换后的信号同步，产生75Hz场同步信号和23430Hz行同步信号，送给DDP芯片（KB2511B），用来产生行、场驱动信号。

　　DPTV-IX芯片设计得非常灵活，内部设有数百个寄存器，可以通过MCU总线对其进行参数设定来实现不同的功能。MCU通过8Bit并行总线AD0～AD7及I2C总线，配合地址锁存（ALE）、写（WR）、读（RD）、中断（INT）以及外部存储选择（PS）等控制线，对DPTV-IX进行控制。每次开机时，DPTV-IX由MCU送出的复位信号进行复位，然后再由MCU对寄存器进行初始化附值，设定其工作状态。DPTV-IX在复位后附值前其缺省行频为31.5kHz。若复位失效，各寄存器的值为随机值，其工作状态会出现异常。

　　注：DPTV-IX的信号及OSD处理都与外挂的SGRAM密切相关，其间的通讯若出现异常，则图像及OSD显示会出现异常，严重的可能导致无法开机。

　　三  数字偏转处理器（DDP）KB2511B工作简介

　　S2917机芯的数字偏转处理（DDP）芯片采用SAMSUNG公司的KB2511B，这是一片I2C总线控制的行场处理芯片，它具有15k至150kHz的行同步频率范围，以及50至165Hz场同步频率范围，具备了很强的几何较正功能，在计算机显示器电路中应用广泛。该芯片内部含有行、场频锁相环振荡器，其行自由振荡频率决定于KB2511B外围所接的R703、C702的值，场自由振荡频率决定于外围所接的C710、C720，自由振荡器根据DPTV-IX输出的行、场同步信号，对其输出的水平、垂直驱动信号进行锁相同步，一般要求行自由振荡频率低于同步信号的频率。该芯片在I2C总线数据的控制下，可对图像几何形状进行调整，包括场幅、场线性、场中心、场S校正、东西枕较、梯形校正、弓形校正、平行四边形校正、动态聚焦调整等强大的几何调整功能。该芯片还有Ｘ－射线保护功能，从行包的输出绕组⑨脚取样监视高压变化情况，当N701第25脚的电压高于8V时，则Ｘ－射线保护起作用，行输出停止，此时本机指示灯依然显示开机状态。另外，从束流取样送给KB2511B的BREATH引脚，可根据束流变化对场幅度进行校正，保证了图像亮暗变化时场幅的稳定。

　　N701输出的枕较波形为交流的，不包含行幅信息，所以外加一运放TA75559（N702）来叠加行幅控制，并进行预放大，行幅由MCU的一PWM口进行控制。R718、VD703为行幅补偿作用，保证了图像亮暗变化时行幅的稳定。

　　注：N701在断开总线SDA、SCL与H/V同步的情况下，可独立工作，此项功能可用以作故障判断。

　　四  RGB处理器KA2500工作简介

　　S2917机芯的RGB处理芯片采用Samsung公司的RGB处理芯片KA2500，DPTV-IX输出的R、G、B三色信号经匹配电阻匹配后变为0.7Vpp的信号，送入KA2500（N601）进行预放大处理。从扫描电路取样来的行、场消隐信号，经V606、V604反相后混合，由N601的19脚送入，叠加在R、G、B信号上，然后再送给末级视放，供CRT显示。但频道切换或开机瞬间时，MCU会送出一消隐信号，经V605输入N601，对画面进行消隐。该芯片也是采用I2C总线控制的，可对放大增益进行调整，整机的对比度、亮度、白平衡调整由此芯片来完成。由束流取样来的电压经R610、VD605送给KA2500的ABL引脚（第12脚），实现自动亮度调整控制，起到束流控制作用。另外，KA2500还具有OSD接口，当第四脚电压为高电平时选通，因S2917的OSD是由DPTV-IX内部完成，该接口作接地处理。N601的18脚为箝位端口，由DPTV-IX输出一箝位脉冲，用以黑电平箝位。

　　V640及其外围电路为消关机彩斑电路。

　　五  开关电源工作原理：

　　60I/75I变频机的电源采用双电源方案，其中N502、T502、N503等组成辅助电源，主要是提供MCU及其外围的供电5V-1，N502（TNY254）内含开关管，与T502直接组成一小功率开关电源。因该机MCU部分的功耗较普通彩电大，故选用TNY254（最大输出电流为200mA），不能TNY253（最大输出电流为100mA）替代。

　　主电源则采用Infineon的TDA16846作为控制IC。

　　电源开关打开后，辅助电源先工作，提供5V-1的供电，MCU工作，软件设定电源打开时处于待机状态，MCU的POWER引脚输出高电平，V802截止，使V502的b极为低电平，三极管截止，从而使N504的发光二极管导通，通过光耦合作用，使得N501的第11脚置为低电平，TDA16846停止振荡输出，开关电源停振，整机处于待机状态。

　　当MCU接到开机指令后，POWER脚输出低电平，通过V802、V502使N504的发光二极管截止，使N501恢复正常工作。此时，整流后的300V电压通过R504、N501 2-14脚间的启动二级管D1对C515充电，当C515的电压达到TDA16846的启动电压（15V），TDA16846的内部振荡器起振，并从13脚输出开关控制信号，开关管开始工作，开关变压器的3-4绕组感应一电压经VD514、C515整流滤波后为N501提供供电（13V），维持TDA16846正常工作。而R504则与C512组成RC网络，监测初级电流的大小，RC常数确定开关电源的最大输出功率。N501  14脚同时作为过压保护的监测，当14脚电压高于16V则保护开始动作，13脚停止输出。

　　N506为B+取样放大IC，用来监控B+的波动情况，将其转化为电流，控制N505的发光二极管的发光大小，反馈给N501的光耦输入脚第5脚，来控制开关频率与占空比，调整B+的高低。

　　N501的11脚用作初级电压检测，经R505、R511对供电电压分压取样，当其电压低于1V时，保护起作用。依此，此脚也同时用作待机控制。

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