深度解析NXP MC44BS373CA音頻視頻調(diào)制器

作為一名電子工程師，在設(shè)計VCR、機頂盒等設(shè)備時，音頻視頻調(diào)制器是關(guān)鍵組件之一。今天，我將詳細介紹NXP的MC44BS373CA音頻視頻調(diào)制器，希望能為大家在相關(guān)設(shè)計中提供有價值的參考。

文件下載：MC44BS373CAD.pdf

一、產(chǎn)品概述

MC44BS373CA是一款多標準的PAL/SECAM/NTSC調(diào)制器，適用于VCR、機頂盒等設(shè)備。它通過片上高速 (I^{2}C) -兼容總線接收器設(shè)置頻道，采用鎖相環(huán)（PLL）在整個UHF范圍內(nèi)調(diào)諧調(diào)制器。該調(diào)制器集成了聲音副載波振蕩器，并使用第二個PLL產(chǎn)生4.5、5.5、6.0和6.5 MHz的副載波頻率，這些頻率可通過總線選擇。

二、產(chǎn)品特性亮點

2.1 集成與低外部組件

• 采用集成式片上可編程UHF振蕩器，無需外部變?nèi)?a target="_blank">二極管、電感器或調(diào)諧組件，極大地降低了外部組件數(shù)量，簡化了設(shè)計。
• 能夠在21 - 69頻道的UHF頻段工作，通過內(nèi)部分頻器也可實現(xiàn)VHF范圍（30 - 450 MHz）的操作。

2.2 電氣性能優(yōu)越

• TVOUT輸出電平典型值為82 dBμV，相比MC44BC373/4C有顯著提升，并且視頻信號信噪比提高了3 dB。
• 高速讀寫 (I^{2}C) 總線兼容（800 kHz）， (I^{2}C) 總線兼容5V和3.3V，且在QFN20封裝中， (I^{2}C) 地址可通過引腳選擇（四種選擇）。

2.3 調(diào)制功能豐富

• 調(diào)制標準可通過控制位在正調(diào)制和負調(diào)制之間選擇，畫面與聲音的比例也可通過總線進行調(diào)整。
• 集成了片上視頻測試圖案發(fā)生器，可與1 kHz音頻測試信號配合使用，方便測試。

2.4 其他特性

• 具有低功耗可編程調(diào)制器待機模式，在開機PLL鎖定期間有瞬態(tài)輸出抑制功能。
• 邏輯輸出端口由總線控制，同時具備靜電放電保護功能，最低可達4 kV。

三、引腳與功能結(jié)構(gòu)

3.1 引腳說明

• 提供16引腳（SO16NB）和20引腳（QFN20）兩種封裝。不同封裝的引腳功能有所差異，例如QFN20封裝有額外的芯片地址選擇引腳（CAS）和聲音輔助輸入引腳（AUXIN）。詳細的引腳功能可參考數(shù)據(jù)表中的表格。
• 我們在設(shè)計時，要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路布局來選擇合適的封裝。

3.2 功能結(jié)構(gòu)

• 主要由高速 (I^{2}C) -兼容總線部分、PLL部分和調(diào)制器部分組成。PLL部分用于合成UHF/VHF輸出頻道頻率，調(diào)制器部分接收音頻和視頻輸入，對UHF/VHF載波進行調(diào)制。
• 片上包含視頻測試圖案發(fā)生器和音頻測試信號，可處理多種標準系統(tǒng)（B/G、I、D/K、L、M/N）。

四、關(guān)鍵參數(shù)與特性

4.1 最大額定值與熱阻

• 最大額定值包括電源電壓（6V）、工作環(huán)境溫度范圍（ - 20°C至 + 85°C）、存儲溫度范圍（ - 65°C至150°C）等。在使用時，必須嚴格遵守這些參數(shù)，避免設(shè)備損壞。
• 不同封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻不同，SO16NB封裝為102°C/W，QFN20封裝為120°C/W。在進行散熱設(shè)計時，要充分考慮這些熱阻參數(shù)。

4.2 電氣與高頻特性

• 電氣特性包括工作電源電壓范圍（4.5 - 5.5V）、總電源電流、總待機模式電源電流等。這些參數(shù)會影響設(shè)備的功耗和穩(wěn)定性。
• 高頻特性方面，TVOUT輸出電平典型值為82 dBμV，UHF振蕩器頻率范圍為460 - 880 MHz，VHF范圍可從UHF振蕩器內(nèi)部分頻得到（45 - 460 MHz）。同時，還給出了各種諧波和雜散的相關(guān)指標。在設(shè)計高頻電路時，要關(guān)注這些特性對信號質(zhì)量的影響。

4.3 視頻與音頻特性

• 視頻特性包括視頻帶寬、視頻輸入電平、視頻信噪比、微分相位、微分增益等。例如，視頻信噪比在使用CCIR Rec.567加權(quán)濾波器時典型值為56 dB。這些參數(shù)直接影響視頻的質(zhì)量，在視頻處理電路設(shè)計中要重點考慮。
• 音頻特性包括畫面與聲音比例、音頻調(diào)制深度、音頻輸入電阻、音頻頻率響應(yīng)、音頻失真、音頻信噪比等。例如，音頻調(diào)制深度在不同調(diào)制方式下典型值為76 - 84%。在音頻電路設(shè)計中，要根據(jù)這些特性來優(yōu)化音頻信號的處理。

五、工作模式與編程

5.1 工作模式

• 上電設(shè)置：上電時，設(shè)備有默認的配置，如UHF振蕩器在頻道E36（591.25 MHz），峰值白限幅開啟，聲音頻率為5.5 MHz等。
• 電源供應(yīng)：三個 (V_{CC}) 引腳必須同時供電，以確保所有內(nèi)部模塊正確偏置。
• 待機模式：可通過設(shè)置 (OSC = 1) 、 (SO = 1) 和 (ATT = 1) 將設(shè)備設(shè)置為待機模式，此時調(diào)制器進入低功耗狀態(tài)。
• 系統(tǒng)L或B/G選擇：通過SYSL引腳可以在系統(tǒng)L和系統(tǒng)B/G之間切換，不同系統(tǒng)的視頻調(diào)制極性、視頻調(diào)制深度和聲音調(diào)制方式有所不同。
• 瞬態(tài)輸出抑制：在上電或UHF振蕩器上電時，為減少對其他頻道的干擾，聲音和視頻調(diào)制器會在263 ms的超時期間關(guān)閉，之后再開啟輸出。

5.2 (I^{2}C) 編程

• 通過 (I^{2}C) 總線可以對設(shè)備的各種參數(shù)進行編程，包括聲音設(shè)置（如聲音副載波頻率、畫面與聲音比例、聲音振蕩器開關(guān)等）、視頻設(shè)置（如系統(tǒng)L/B/G選擇、峰值白限幅開關(guān)、測試圖案信號開關(guān)等）、UHF設(shè)置（如UHF振蕩器開關(guān)、調(diào)制器輸出衰減等）和其他設(shè)置（如聲音PLL參考頻率、邏輯輸出端口狀態(tài)等）。
• 在編程時，要根據(jù)具體需求正確設(shè)置相應(yīng)的位。例如，要將畫面與聲音比例設(shè)置為16 dB，可將PS位設(shè)置為1。

六、應(yīng)用電路與布局

6.1 應(yīng)用電路

• 提供了SO16NB和QFN20封裝的單聲道和立體聲應(yīng)用電路圖。在設(shè)計應(yīng)用電路時，要注意一些關(guān)鍵的元件選擇和布局要求，如晶振電容Cx的值取決于晶體特性，RF PLL環(huán)路濾波器組件應(yīng)盡量靠近電源引腳，電源去耦電容應(yīng)盡量靠近地。
• 對于立體聲應(yīng)用，音頻信號已經(jīng)在基帶立體聲編碼器中編碼，不需要創(chuàng)建預(yù)加重，此時可以移除預(yù)加重電容。若需要增加FM偏差，可以用100 nF的電容替換原預(yù)加重電容。

6.2 評估板布局

• 給出了SO16NB和QFN20封裝的評估板PCB布局和原理圖。在進行實際的PCB設(shè)計時，可以參考這些布局來優(yōu)化布線和元件放置，以減少干擾和提高性能。

七、總結(jié)與思考

MC44BS373CA音頻視頻調(diào)制器具有豐富的功能和優(yōu)越的性能，在VCR、機頂盒等設(shè)備設(shè)計中具有很大的應(yīng)用潛力。在使用過程中，我們要充分了解其各項參數(shù)和特性，合理選擇封裝和應(yīng)用電路，正確進行編程和布局設(shè)計。同時，在實際應(yīng)用中，我們也可以思考如何進一步優(yōu)化電路，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。大家在使用這款調(diào)制器時，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)交流討論。