数字电视Tuner部分设计技巧
2010-06-07刘建军
刘建军
(TCL多媒体科技公司研发中心,广东 深圳 518067)
1 引言
在设计电视的过程中,往往由于Tuner部分设计不当,比如电路参数设计或者PCB布板不当,导致电视性能达不到预期目的。笔者分析了Tuner内部结构及外围电路,期望能够帮助技术人员对Tuner有更好的认识,从而提高产品的性能。
2 Tuner内部结构框图
图1为Tuner内部结构框图。电视信号的频谱范围为40~870 MHz,为了便于高频接收电路的设计,电视射频信号被人为分为3个频段:VHF-L,VHF-H和UHF。所以Tuner一般有3个带通滤波器,分别对应这3个信号频段[1]。无论模拟电视节目还是数字电视节目,经过射频信号(RF)输入、高放、混频、中放、带通、陷波等处理,直到中频信号(IF)输出,整个物理通道完全一样,唯一不同的就是数字IF还经过了一次声表滤波和放大。
3 Tuner与后端的匹配设计
现在有个别的数字电视Tuner已经集成了解调芯片,直接输出TS流。这里描述的Tuner只输出IF信号。IF是一种非常特殊的高频信号,对后端的匹配电路要求极高,图2给出了Tuner与IF解调芯片之间的连接方式,并对有些特殊电路和网络做出了特别标记,比如Tuner的自动增益控制(AGC)不要悬空,与解调芯片之间的I2C总线都作了滤波处理。ALPS的Tuner RF AGC由MOP芯片提供,不需要外接,为避免外界干扰进入调谐器,将NC(RF AGC)管脚设为open,而且最好不要与基板焊接。Tuner内部I2C点线接地容量及串联电阻最好直接接到解调芯片上,可在图中箭头位置处加几十皮法接地电容滤波,防止外部干扰进入。电容切忌过大,否则会影响I2C数据。
为了避免共模干扰对IF的影响,Tuner输出的IF一般采用差分的方式,同时,在每一对差分信号的通道上都增加一个滤波电路,图2就是利用RC做了一个带通。在一些特殊的情况下,主板的晶振,解调芯片及解码芯片的主频(SCL)及其倍频会通过IF线路进入Tuner形成干扰,图3为解决类似问题的一个推荐电路。该电路会改变该信号通道的频响特性,如图3b所示,因此必须注意Q值不要做得太大,否则会影响数字性能。
图3 中频特性及滤波
4 PCB设计注意事项
1)Tuner地和解调芯片地最好分离;靠近Tuner的接地处要有强地和外壳连接(防止数字噪声干扰)。接地处最好在不同位置留有改进余地(可放置电阻、电感、电容的交流接地或直流接地),因各种干扰频率不同,流入路径不同,采取不同的接地方式,会取得不同的效果。
2)AGC的PWM信号线与I2C线最好有一定距离,或中间加地线,防止PWM对I2C信号进行干扰。
3)Tuner底下最好不要走线,Tuner的外框盖容易和底线形成耦合,互相泄漏造成干扰。
4)用卧型Tuner时最好与Tuner的金属外壳保留一定的距离,2个较大的金属面会形成耦合,容易干扰Tuner。
5)电源线上源端和末端应有大容量电解电容,及1 nF~2.2 μF的贴片电容,由于贴片电容寄生阻抗的问题,通常大小容值的电容同时使用。
6)机芯板上的晶振底下及周围最好有强地,可以的话保留外壳接地露铜。
7)使用Tuner晶振输出功能时切忌输出线过长,若上升沿发生变化,会造成Tuner失锁或性能失误。
8)Tuner的供电电源5 V最好能和其他电源(解调、解码)分离,以降低来自后段芯片的干扰。最好直接用一个单独的LDO给Tuner供电。
9)电荷泵(Charge Pump)电流的设置。通常情况下充放电电流变化后相位噪声会发生变化,对载波噪声比会有影响。
10)波段设置。各Tuner公司的产品通常对于UHF,VHF-H,VHF-L的划分有所不同,在软件设定中要注意该处的划分值,当波段划分错误时通常在错误频段的交界处性能会明显变差,而且呈现单边变差性。
[1]俞斯乐.电视原理[M].北京:国防工业出版社,2005.