LM1881 Селектор синхроимпульсов

жүктеу/скачать 238 Kb.

Дата	21.07.2016
өлшемі	238 Kb.
	#214272

Переведено Д.С. Иоффе (http://www.dsioffe.narod.ru/ , dsioffe@yandex.ru, ICQ 313263348) с другом Stylusом исключительно для собственного понятия. Никакие претензии не принимаются. Советы давать можно, они будут приняты с радостью.

LM1881
Селектор синхроимпульсов

1Общее описание

Селектор синхроимпульсов (Video sync separator) LM1881 извлекает временную информацию, включая синхросмесь, импульсы вертикальной синхронизации, импульс цветовой вспышки (burst/back porch timing) и информацию о чётности поля из стандартного видеосигнала NTSC, PAL * и SECAM с амплитудой от 0. 5V до 2V p-p. Интегральная схема также способна выделять синхросигнал из нестандартного видеосигнала с повышенной строчной частотой. Вертикальный импульс формируется на положительном перепаде первой врезки. По умолчанию вертикальный импульс вырабатывается после временной задержки, если вышеупомянутый положительный перепад не происходит в пределах заданного извне периода задержки, какая могла бы иметь место для нестандартного видеосигнала.

1.1Особенности

Развязанный по постоянному току композитный входной видеосигнал
Входное сопротивление > 10 кОм
Ток потребления < 10 mA
Выходы ССП и вертикальной синхронизации
Выход чётного/нечётного поля
Burst gate/back porch output
Строчная частота 150 kHz
Вертикальный импульс по положительному перепаду
Вырабатываемый по умолчанию вертикальный импульс для нестандартного видеосигнала (видеоигры, домашние компьютеры)

Схема включения LM1881

2Предельно допустимые параметры

Если требуются устройства с военной/аэрокосмической приёмкой, пожалуйста, обращайтесь в представительство National Semiconductor за информацией о доступности и техническими данными.

Параметр	Значение
Напряжение питания	13.2V
Входное напряжение	3 Vpp (VCC =5V) 6 Vpp (VCC =8V)
Выходной ток	выводы 1, 3, 5: 5 mA вывод 7: 2 mA
Рассеиваемая мощность (Note 1)	1100 mW
Диапазон рабочих температур	0C - +70C
Диапазон температур хранения	-65C - +150C
Электростатическая устойчивость (Note 2)	2 kV
Информация о пайке	Корпус DIP (10 сек.) 260C Корпус SOIC: Vapor Phase (60 sec.) 215C Infrared (15 sec.) 220C См. AN-450 “Surface Mounting Methods and their Effect on Product Reliability” о других методах пайки SMD устройств

3Электрические характеристики

V_CC=5V; R_SET=680 кОм; TA=25C; ниже приводится остальное

Note 1: For operation in ambient temperatures above 25C, the device must be derated based on a 150C maximum junction temperature and a package thermal resistance of 110C/W, junction to ambient.

Note 2: ESD susceptibility test uses the ``human body model, 100 pF discharged through a 1.5 kOhm resistor''.

Note 3: Typicals are at T J e 25C and represent the most likely parametric norm.

Note 4: Tested Limits are guaranteed to National's AOQL (Average Outgoing Quality Level).

Note 5: Relative difference between the input clamp voltage and the minimum input voltage which produces a horizontal output pulse.

Note 6: Careful attention should be made to prevent parasitic capacitance coupling from any output pin (Pins 1, 3, 5, and 7) to the R SET pin (Pin 6).

Note 7: Delay time between the start of vertical sync (at input) and the vertical output pulse.

4Типовые характеристики

5Замечания по применению

LM1881 предназначен для выделения сигналов синхронизации из композитного видеосигнала, подобного N.T.S.C. Входной сигнал должен иметь положительную полярность (увеличение напряжения сигнала соответствует увеличению яркости) и размах от 0. 5V (p-p) до 2V (p-p). LM1881 работает от единственного источника напряжения питания от 5V DC до 12V DC. Требуемые внешние компоненты - ёмкость для фильтрации питания, разделительная ёмкость на входе и единственный резистор, который устанавливает внутренние уровни тока, позволяя приспосабливать LM1881 для входных сигналов со строчными частотами, отличающимися от 15.734 кГц. ИС формирует четыре главных синхронизирующих сигнала: смесь синхроимпульсов (ССП); вертикальный синхроимпульс; a burst gate or back porch clamp pulse; выход чётного/нечётного поля.. Последний показывает, какое поле чересстрочного видеосигнала присутствует на входе. The outputs from the LM1881 can be used to gen-lock video camera/VTR signals with graphics sources, provide identification of video fields for memory storage, recover suppressed or contaminated sync signals, and provide timing references for the extraction of coded or uncoded data on specific video scan lines.

Чтобы лучше понимать временную информацию и типы используемых сигналов LM1881, посмотрите на рисунок 2, на котором показана часть композитного видеосигнала от конца одного поля до начала следующего поля.

Рисунок 2. a - композитный видеосигнал; b - ССП; c - вертикальный синхроимпульс; d - указатель чётности поля; e - Burst Gate/Back Porch Clamp

5.1ВЫХОД ССП

Выход ССП, рисунок 2 (b) просто воспроизводит форму композитного видеосигнала ниже уровня черного, с полностью удаленным видео. Это получено фиксацией вершин синхроимпульсов видеосигнала к уровню 1,5В на выводе 2 и использованием компаратора для выделения синхросигнала, который через буфер передаётся на вывод 2. Пороговое напряжение от зафиксированного синхроимпульса - номинально 70 мВ, что означает, что для минимального уровня входного сигнала 0.5В (p-p) порог близок к половине амплитуды синхроимпульса (показан штриховой линией на рисунке 2 (a)). Этот порог не зависит от амплитуды сигнала, поэтому для 2В (p-p) входного сигнала порог составляет 11 % амплитуды синхроимпульса. Ток заряда входного разделительного конденсатора - 0,8 мкА, при этом ток разряда - только 11 мкА (обычно). Это позволяет использовать относительно маленькие конденсаторы, рекомендуется 0,1 мкФ.

В некоторых источниках видеосигнала высокочастотные видео- и цветовые компоненты могут простираться ниже уровня чёрного. На некоторых видеодисках импульс цветовой вспышки появляется в течение периода вертикального гашения фактически на вершинах синхроимпульсов трех строк вместо уровня черного. Чистый ССП может быть получен из этих источников фильтрованием входного сигнала. При низком импедансе источника, обычно 75 Ом, последовательно с ним ставят резистор 620 Ом и конденсатор 510 pF, чтобы получить ФНЧ с частотой среза 500 кГц. Этой полосы более чем достаточно для передачи синхроимпульсов, однако любое содержание поднесущей в сигнале будет уменьшено почти на 18 dB, что предотвратит ложные срабатывания компаратора.

Фильтрование также поможет, если источник загрязнен тепловым шумом. Сигналы на выходе будут иметь задержку от 40 ns до целых 200 ns из-за этого фильтра. Эта задержка обычно несущественна, но она вносит вклад в задержку синхронизации, производимую при любой дополнительной обработке сигнала. Так как первоначальный видеосигнал может также подвергнуться обработке, потребность в коррекции задержки будет зависеть от системы в целом, а не только от селектора синхроимпульсов.

5.2ВЫХОД ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИНХРОИМПУЛЬСОВ

Вертикальный синхронизирующий сигнал получается путём интегрирования ССП (Рисунок 3). Чтобы разобраться в генерации вертикального синхроимпульса, посмотрите на нижнюю часть рисунка 3. Обратите внимание, что здесь имеются два компаратора. Один компаратор имеет внутреннее опорное напряжение V 1 на одном из входов. Другой компаратор имеет внутреннее опорное напряжение V 2 на одном из входов. Неинвертирующие входы обоих компараторов соединены с внутренним интегратором. Внутренний интегратор используется для интегрирования ССП. Этот сигнал поступает от входа буфера ССП и имеет положительную полярность. Конденсатор интегратора - внутренний. Ток его заряда устанавливается внешним резистором R_SET. Во время обычных строк на выходе интегратора низкий уровень, потому что интегратор имеет очень короткое время заряда конденсатора, которое укладывается в длительность строки. Уравнивающие импульсы будут держать выходное напряжение интегратора около того же самого уровня, ниже 1 V. Узкие положительные импульсы, поступающие в течение периода вертикальной синхронизации и показанные на рисунке 2, называются врезками. Широкая отрицательная часть периода вертикальной синхронизации называется вертикальным синхроимпульсом. В начале периода вертикальной синхронизации, перед первым импульсом врезки интегратор теперь заряжает конденсатор до намного более высокого напряжения. В первом импульсе врезки выход интегратора должен быть между V 1 и V 2. Это даст высокий уровень на выходе компаратора с V 1 на одном из входов. При этом высоком уровне `` D " триггер тактируется спадающим краем импульса врезки (помните что ССП в этой секции LM1881 инвертирован). `` Q " выход `` D " триггера проходит вентиль ИЛИ и устанавливает R/S триггер. Выход R/S триггера разрешает работу внутреннего генератор и тактирует `` D " триггер "чётное/нечётное" (последний описан в следующей секции). Выходной сигнал генератора поступает на делитель на 8, таким образом повторно сбрасывая R/S триггер после 8 периодов генератора. Частота генератора устанавливается внутренним конденсатором, входящим в генератор вместе с внешним резистором R_SET. Выход `` Q " R/S триггера поступает на вывод 3 и - фактически является выходом вертикального синхроимпульса LM1881. Тактирование `` D " триггера в начале первого импульса врезки означает, что вертикальный синхроимпульс начинается в этой точке и продолжается восемь циклов внутреннего генератора, как показано на рисунке 2.

Рисунок 3

Влияние R_SET на интегратор и внутренний генератор показано на типовых характеристиках. Первый график - это зависимость величины R_SET от импульса врезки. Для соответствия этому графику вертикальный синхроимпульс должен длиться по крайней мере 85 % половины строки (47 % полной строки). Вертикальный импульс любого стандарта должен соответствовать этому требованию; и NTSC и PAL выполняют это требование (импульс врезки - от 10 % до 15 % половины строки).. Помните, что этот импульс - положительный в интеграторе, но отрицательный на рисунке 2. Этот график показывает, как долго интегратор будет заряжать внутренний конденсатор выше 1 V.

При выборе слишком большого R_SET зарядный ток интегратора будет слишком мал, чтобы зарядить конденсатор выше 1 V; таким образом, вертикальный синхроимпульс не будет вырабатываться. Как упомянуто выше, R также устанавливает частоту внутреннего генератора. Если генератор работает слишком быстро, восемь циклов будут короче, чем вертикальная часть ССП. При этом следующий вертикальный синхроимпульс может быть произведен на одной из следующих врезок после того, как делитель на 8 повторно устанавливает R/S триггер. Первый график также показывает, какой минимальный R_SET необходим для предотвращения двойного вертикального импульса, принимая, что врезки длятся только три полных строки (шесть врезок для NTSC). Фактическая ширина вертикального синхроимпульса показана на графике ``Vertical Pulse Width vs R set". На примере NTSC видно, как эти два графика соотносятся друг с другом. Длительность строки - 64 мкс, или 32 мкс - половина строки. Now round this off to 30 ms. На графике ``R set Value Selection vs Vertical Serration Pulse Separation'' минимальная величина резистора для выделения 30 мкс врезки - приблизительно 550 кОм. На графике "Vertical Pulse Width vs R set" можно видеть, что 550 кОм дает ширину вертикального импульса приблизительно 180 мкс, полное время вертикального синхроимпульса NTSC (3 строки). 550 кОм установят такую частоту внутреннего генератора, что восемь циклов дают время 180 мкс, этого достаточно, чтобы предотвратить двойной вертикальный синхроимпульс.

LM1881 также генерирует вертикальный синхроимпульс по умолчанию, когда период вертикальной синхронизации необычно долгий и не содержит врезок. При очень длинном периоде вертикальной синхронизации интегратор может зарядить внутренний конденсатор выше напряжения V 2. Так как нет никакого спада в конце врезки для тактирования D-триггера, единственный высокий уровень, приходящий на вентиль ИЛИ - от компаратора по умолчанию, когда выход интегратора достигает V 2. В это время R/S триггер переключается компаратором по умолчанию, начиная вертикальный синхроимпульс на выводе 3 LM1881. Если период вертикальной синхронизации по умолчанию кончается перед концом входного периода вертикальной синхронизации, то спадающий край вертикального синхроимпульса (положительный импульс в D-триггере) вызовет появление высокого уровня на выходе компаратора с опорным напряжением V 1. Это повторно запустит генератор, производя второй вертикальный синхроимпульс на выходе. График ``Vertical Default Sync Delay Time vs R set " показывает отношение между величиной R и задержкой от начала периода вертикальной синхронизации до генерации вертикального импульса по умолчанию. На примере NTSC снова самый маленький R - 500 кОм. Задержка вертикального импульса по умолчанию - приблизительно 50 мкс, намного больше, чем 30 мкс для врезки.

Обычный вопрос - как можно вычислить требуемый R_SET для видеосигнала без врезок. Если должен использоваться вертикальный синхроимпульс по умолчанию, это - очень легкая задача. Используйте график "Vertical Default Sync Delay Time vs R set" для выбора необходимого R_SET, чтобы дать желательную задержку для вертикального синхроимпульса. Если второй импульс нежелателен, то проверьте график "Vertical Pulse Width vs R set", чтобы удостовериться, что вертикальный синхроимпульс будет заканчиваться после конца периода вертикальной синхронизации. В большинстве систем конец периода вертикальной синхронизации может быть очень точен. В этом случае может быть предпочтительно начать вертикальный синхроипульс в конце периода вертикальной синхронизации, подобного старту вертикального синхроимпульса после первого импульса врезки. На примере стандарта VGA можно показать, как это делается. В этом стандарте длительность строки 32 мкс. Период вертикальной синхронизации - две строки, или 64 мкс. Задержка вертикального синхроимпульса по умолчанию должна быть длиннее, чем эти 64 мкс. В этом случае R_SET должен быть больше, чем 680 кОм. R_SET должен еще быть достаточно мал для того, чтобы выхода интегратора достиг V 1 перед концом входного периода вертикальной синхронизации. Первый график можно использовать, чтобы убедиться, что R_SET достаточно мал для интегратора. Вместо ширины врезки используйте фактическую ширину периода вертикальной синхронизации, или 64 мкс в этом примере. Этот график линеен, то есть такая величина, как 2.7 МОм, может использоваться для R_SET (удвоеннная величина для максимума в 30 мкс). Из-за токов утечки желательно держать величину R_SET менее 2.0 МОм. В этом примере выбранная величина 1.0 МОм много больше минимума 680 кОм. При этой величине R_SET устанавливают ширину вертикального синхроимпульса на выходе LM1881 приблизительно 340 мкс.

5.3ИМПУЛЬС ЧЁТНОГО/НЕЧЕТНОГО ПОЛЯ

Необычная особенность LM1881 - выход 7, который опознает поле видеосигнала, приходящего на вход LM1881. Это может быть полезно в устройствах кадровой памяти или в извлечении испытательных сигналов, которые приходят только в одном из полей. Для композитного чересстрочного видеосигнала одно из двух полей, которые его составляют, должно иметь половинную строку в конце вертикального периода, внизу картинки. Это называется "нечетным полем" или "полем 1". "Чётное" поле или "поле 2" имеет полную строку в конце поля. Нечетные поля начинаются на переднем фронте первого уравнивающего импульса, а чётные - на переднем фронте второго уравнивающего импульса вертикального интервала обратного хода. На рисунке 2 (a) показан конец чётного поля и начало нечетного. Чтобы обнаружить чётные/нечётные поля, LM1881 снова интегрирует ССП (рисунок 3). Конденсатор заряжается в течение периода между синхроимпульсами и разряжается, когда синхроимпульс присутствует. Период между нормальными горизонтальными синхроимпульсами достаточен, чтобы напряжению на конденсаторе достигло порогового уровня компаратора, который сбрасывает триггер, который тактируется ССП. Во время периода вертикальной синхронизации более короткое время интеграции между уравнивающими импульсами предотвращает достижение этого порога, и Q выход триггера переключается с каждым уравнивающим импульсом. Начиная с половинной строки в конце нечетного поля будет иметь место тот же самый эффект, как в период импульса уравнивания, выход Q будет иметь различную полярность в последовательных полях. Таким образом, при сравнении полярности Q с выходом вертикального импульса, вырабатывается признак чётного/нечётного поля. На выводе 7 удерживается низкий уровень в течение чётного поля и высокий в течение нечетного поля.

5.4BURST/BACKPORCH ВЫХОДНОЙ ИМПУЛЬС

В композитном видеосигнале, цветовая вспышка (the chroma burst) расположена на обратном ходу горизонтального интервала гашения. Этот период, приблизительно 4.8 мкс, является также опорным чёрным уровнем для последующей строки. LM1881 вырабатывает на выводе 5 импульс, который может использоваться или для восстановления цветовой вспышки из композитного видеосигнала (таким образом обеспечивая синхронизацию поднесущей) или как уровень фиксации для восстановления постоянной составляющей видеосигнала. Этот выход получен просто путём заряда внутреннего конденсатора, начинающегося на спадающем фронте горизонтального синхроимпульса. В это время на выводе 5 при помощи конденсаторной схемы в течение 4 мкс поддерживается низкий уровень. Более короткий импульс может быть получен дифференцированием выходного сигнала при помощи RC-цепи. Это может быть необходимо в приложениях, которые требуют высоких строчных частот в комбинации с нормальными (60 - 120 Hz) вертикальными частотами.

6ПРИМЕНЕНИЕ

Кроме извлечения ССП, свободного от видеоинформации, LM1881 можно использовать для множества интересных применений. Как отмечено выше, импульс gate/backporch позволяет восстановить постоянную составляющую видеосигнала для показа или модуляции радиочастоты, и восстановление цветовой вспышки для цветовой синхронизации и декодирования R.G.B. составляющих. Для приложений кадровой памяти сигнал чётности/нечётности поля позволяет идентифицировать поля и гарантировать правильное чтение или запись. Особенно полезен выход импульса вертикальной синхронизации, так как он начинается точно на переднем фронте первой врезки. Это означает возможность извлечения строки с заданным номером.

Вертикальный интервал гашения часто применяется для передачи данных, которые не будут появляться на нормальном T.V. экране. Данные могут быть вставлены, начиная со строки 10 (первая строка, на которой появляется цветовая вспышка) и до строки 21. Обычно строки от 10 до 13 не используются, строки от 14 до 21 используются для вставки сигналов, которые могут отличаться от поля к полю. В США строка 19 обычно резервируется для опорного сигнала вертикального интервала (vertical interval reference signal, VIRS), а строка 21 оставляется для closed caption data for the hearing impaired. Остающиеся строки используются разными способами. Строки 17 и 18 часто используются при студийной обработке для добавления и удаления вертикальных испытательных сигналов (vertical interval test signals, VITS), в то время как строки от 14 до 18 и строка 20 могут использоваться для данных видеотекста/телетекста.. Несколько учреждений предлагают передавать финансовые данные в строке 17, и телеграфные системы используют доступные строки в вертикальном интервале, чтобы посылать decoding data for descrambler terminals.

Так как вертикальный импульс на выходе LM1881 совпадает с передним фронтом первой врезки, то через шестнадцать положительных или отрицательных перепадов будет начало строки 14 в любом поле. Таким образом, можно использовать простые счётчики, чтобы выбрать желательную строку для вставки или стирания данных.

6.1БЛОК ВЫДЕЛЕНИЯ СТРОКИ

6.2СЕЛЕКТОР НЕСКОЛЬКИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТРОК С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ УРОВНЯ ЧЁРНОГО

жүктеу/скачать 238 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: