深入解析MC44BS374T1/374T1A：高性能音頻/視頻調(diào)制器

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，音頻和視頻調(diào)制器扮演著至關(guān)重要的角色。Freescale Semiconductor的MC44BS374T1/374T1A就是這樣一款具有高性能和高集成度的PLL調(diào)諧UHF和VHF音頻/視頻調(diào)制器，廣泛應(yīng)用于VCR、機(jī)頂盒等設(shè)備。下面我們就來詳細(xì)了解一下這款調(diào)制器。

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產(chǎn)品概述

MC44BS374T1/374T1A是下一代的音頻和視頻調(diào)制器，相比其前代MC44BC374T1有諸多改進(jìn)。它采用SO16NB封裝，有MC44BS374T1D,R2和MC44BS374T1AD,R2兩種型號，工作溫度范圍為0°C到+70°C。需要注意的是，若采用卷帶包裝，需添加R2后綴。

產(chǎn)品特性

集成與低外部組件

• 集成了片上可編程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，極大地減少了外部組件數(shù)量，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
• 支持21 - 69頻道的UHF操作，通過內(nèi)部分頻器還可實(shí)現(xiàn)30MHz - 450MHz的VHF范圍。

輸出性能

• MC44BS374T1A典型TV輸出電平為82dBuV，MC44BS374T1典型TV輸出電平為75dBuV，能滿足不同應(yīng)用場景的需求。
• 固定視頻調(diào)制深度（典型值82%），保證了視頻信號的穩(wěn)定輸出。

總線兼容性

• 高速讀寫 (I^{2}C) 總線兼容（800kHz），且 (I^{2}C) 總線兼容5V和3.3V，提高了與其他設(shè)備的兼容性。

其他特性

• 集成片上可編程聲音副載波振蕩器（4.5、5.5、6.0和6.5 MHz），無需外部變?nèi)荻O管。
• 具備片上視頻測試圖案發(fā)生器和1kHz音頻測試信號，方便測試和調(diào)試。
• 低功耗可編程調(diào)制器待機(jī)模式，降低了功耗。
• 上電時(shí)PLL鎖定期間瞬態(tài)輸出抑制，減少了對其他頻道的干擾。
• 邏輯輸出端口由總線控制，可用于控制外部設(shè)備。
• 啟動(dòng)頻道為‘71’（871.25 MHz），并具備ESD保護(hù)，最小4 kV。

與前代產(chǎn)品對比

與MC44BC374T1相比，MC44BS374T1/374T1A有以下顯著改進(jìn)：

• MC44BS374T1A輸出電平更高（82 dBuV vs 74.5 dBuV）。
• MC44BS374T1A視頻信噪比提高了3 dB。
• (I^{2}C) 總線兼容3.3V。
• 正常和待機(jī)模式下功耗降低2 mA。

引腳描述

這些引腳的合理連接和使用，是保證調(diào)制器正常工作的關(guān)鍵。例如， (I^{2}C) 總線相關(guān)引腳（SCL和SDA）用于實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信，而音頻和視頻輸入引腳則負(fù)責(zé)接收相應(yīng)的信號。

功能概述

MC44BS374T1/374T1A主要由三個(gè)部分組成：

高速 (I^{2}C) 兼容總線部分

負(fù)責(zé)與外部設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對調(diào)制器的控制和配置。

PLL部分

用于合成UHF / VHF輸出頻道頻率，通過集成的UHF振蕩器和分頻器，可實(shí)現(xiàn)不同頻率的輸出。

調(diào)制器部分

接收音頻和視頻輸入信號，對UHF/VHF載波進(jìn)行調(diào)制。同時(shí)，片上還集成了視頻測試圖案發(fā)生器和音頻測試信號，方便調(diào)試和測試。

該調(diào)制器能夠處理B / G、I、D / K、M / N等多種系統(tǒng)，且采用高頻BiCMOS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了UHF諧振回路和某些濾波功能的集成。

電氣特性

工作條件

在 (V{cc}=5.0 V) 、環(huán)境溫度 (=25^{circ} C) 、視頻輸入 (1 V{p-p}) 、10步灰度、RF輸出接75歐姆負(fù)載的條件下，調(diào)制器具有以下特性：

• 工作電源電壓范圍為4.5 - 5.5 V。
• 所有部分激活時(shí)，總電源電流典型值為50 mA。
• 待機(jī)模式下，總電源電流典型值為5 mA。

(I^{2}C) 位映射與編程

通過 (I^{2}C) 總線可以對調(diào)制器的各種參數(shù)進(jìn)行配置，如聲音副載波頻率、圖像與聲音載波比、測試圖案等。例如，通過設(shè)置SFD0和SFD1位可以選擇聲音副載波頻率（4.5、5.5、6.0或6.5 MHz）；通過設(shè)置PS位可以調(diào)整圖像與聲音載波比（12 dB或16 dB）。

高頻特性

MC44BS374T1A

• TVOUT輸出電平典型值為82 dBμV。
• UHF振蕩器頻率范圍為460 - 880 MHz。
• VHF范圍為45 - 460 MHz。

MC44BS374T1

• TVOUT輸出電平典型值為75 dBμV。
• UHF振蕩器頻率和VHF范圍與MC44BS374T1A相同。

此外，還對聲音副載波諧波、色度副載波二次諧波、色度/聲音互調(diào)等參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的測試和規(guī)定。這些高頻特性對于保證調(diào)制器的性能和圖像質(zhì)量至關(guān)重要。

視頻和音頻特性

視頻特性

• 視頻帶寬在5 MHz處相對于100 kHz的參考電平衰減典型值為 -0.8 dB。
• 視頻輸入電平最大為1.5 Vcvbs。
• 視頻輸入電流典型值為0.2 μA。
• 視頻輸入阻抗典型值為500 KΩ。
• 視頻調(diào)制深度典型值為82%。

音頻特性

• 圖像與聲音比可通過PS位設(shè)置為12 dB或16 dB。
• 音頻調(diào)制深度典型值為80%。
• 音頻輸入電阻典型值為53 KΩ。
• 音頻頻率響應(yīng)在50 Hz - 15 kHz范圍內(nèi)相對于1 kHz的參考電平偏差在 -2.0 - +2.0 dB之間。

工作模式

上電設(shè)置

上電時(shí)，調(diào)制器默認(rèn)配置為UHF振蕩器在頻道71（871.25 MHz），邏輯輸出端口為低電壓，峰值白削波開啟，聲音頻率為5.5 MHz，圖像與聲音比為12 dB。

電源供應(yīng)

三個(gè)Vcc引腳（引腳10、13和15）必須同時(shí)供電，以確保所有內(nèi)部模塊正確偏置。當(dāng)所有Vcc都切換到0V時(shí)，SDA和SCL引腳呈高阻抗。

待機(jī)模式

通過設(shè)置OSC=0、SO=1和ATT=1，可以將調(diào)制器設(shè)置為待機(jī)模式，此時(shí)聲音振蕩器、UHF振蕩器以及視頻和聲音調(diào)制器部分的偏置內(nèi)部關(guān)閉， (I^{2}C) 總線部分保持活躍，降低了功耗。

瞬態(tài)輸出抑制

為了減少UHF PLL鎖定過程中對其他頻道的干擾，在以下兩種情況下，聲音和視頻調(diào)制器會(huì)在263ms的超時(shí)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉：

• 從0V上電到5V。
• UHF振蕩器從關(guān)閉狀態(tài)上電。

UHF振蕩器 - VHF范圍

UHF振蕩器完全集成，無需外部組件。在測試模式1的1.b到1.e狀態(tài)下，UHF振蕩器可以內(nèi)部分頻為2、4、8或16，以實(shí)現(xiàn)低頻測試或VHF范圍操作。

邏輯輸出端口（LOP）

LOP引腳可用于控制外部衰減器或外部開關(guān)，例如在天線輸入和TV輸出之間進(jìn)行切換，減少某些區(qū)域的互調(diào)風(fēng)險(xiǎn)。

視頻部分 - 峰值白削波

調(diào)制器需要負(fù)向同步脈沖的復(fù)合視頻輸入，標(biāo)稱電平為1 Vpp。視頻信號經(jīng)過AC耦合到視頻輸入，同步尖端電平被鉗位。峰值白削波電路可以防止視頻對載波的過調(diào)制，并且可以通過軟件禁用。

測試圖案發(fā)生器

(I^{2}C) 可以生成簡單的測試圖案，由兩個(gè)白色垂直條和黑色背景以及976 Hz音頻測試信號組成，方便TV接收器調(diào)諧到調(diào)制器輸出。

聲音部分

聲音振蕩器完全集成，內(nèi)部低通濾波器和匹配結(jié)構(gòu)提供了極低的諧波水平。音頻輸入信號經(jīng)過AC耦合到放大器，然后驅(qū)動(dòng)調(diào)制器。音頻預(yù)加重電路是一個(gè)高通濾波器，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)（BG或M/N）推薦不同的電容值。通過調(diào)整聲音PLL環(huán)路濾波器的參數(shù)，可以增加音頻帶寬。

高速 (I^{2}C) 兼容總線

規(guī)格條件

在 (Vcc=5.0 V) 、 (TA=25^{circ} C) 的條件下， (I^{2}C) 總線具有以下電氣和時(shí)序特性：

• SDA / SCL輸出電流在0 V時(shí)為 -5 - -2 μA。
• SDA / SCL低輸入電平為1.5 V，高輸入電平為2.1 V。
• 總線時(shí)鐘頻率最大為800 kHz。

總線格式

(I^{2}C) 總線有寫模式和讀模式兩種格式。寫模式下，芯片地址為1100010010(ACK)，需要接收兩個(gè)或四個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)；讀模式下，芯片地址為1100010111(ACK)，設(shè)備會(huì)返回一個(gè)包含三位狀態(tài)信息的字節(jié)。

應(yīng)用與設(shè)計(jì)

引腳電路原理圖

引腳電路原理圖展示了各個(gè)引腳的連接方式和相關(guān)的電阻、電容等元件，為實(shí)際設(shè)計(jì)提供了參考。

應(yīng)用圖

應(yīng)用圖給出了調(diào)制器的推薦應(yīng)用電路，包括 (I^{2}C) 總線、電源、音頻和視頻輸入等部分的連接方式。需要注意的是，RF PLL環(huán)路濾波器組件應(yīng)盡可能靠近Vccd引腳，電源電壓去耦電容應(yīng)盡可能靠近接地。

評估板布局和原理圖

評估板布局和原理圖為工程師提供了一個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)參考，方便進(jìn)行測試和驗(yàn)證。

包裝與標(biāo)記

包裝說明

采用卷帶包裝，適用于雙列直插式SOP（SOIC）封裝。組件方向應(yīng)使引腳1側(cè)靠近帶的圓形鏈輪孔。

標(biāo)記說明

在封裝的引腳1端部分標(biāo)記條形，條形寬度為10 - 20 mils，長度至少為條形寬度的四倍。標(biāo)記還包括部件編號、組裝地點(diǎn)代碼、晶圓批次代碼、年份和工作周等信息。

MC44BS374T1/374T1A是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的音頻/視頻調(diào)制器，在VCR、機(jī)頂盒等設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)過程中，需要充分了解其特性和工作模式，合理進(jìn)行引腳連接和參數(shù)配置，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和穩(wěn)定性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似調(diào)制器的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。