与传统CRT电视的电路设计不同的是,由于LCD TV需要多种器件来进行声音、文字及图像处理与系统控制,其电路设计显得过于复杂。
首先,LCD TV是将视频内容进行缩放以适应形成有源矩阵显示的行、列固定网格,这种高质量的缩放引擎由水平及垂直缩放滤波器组成。
其次,LCD TV需要对信号进行其它调整以便在平板显示器上显示。中低档CRT TV采用50Hz场频以及交替帧的方式来显示视频,而在LCD TV即使完全采用50 Hz的刷新速度也不可能做到这一点,这是因为LCD平板显示需要在整个帧周期内保留像素信息,直到写入新信息。对于运动图像,这意味着需要以逐行扫描方式来写入全部帧信息,以避免在不同时间上所记录的信息的两个交错帧重叠在一起,即需要对信号进行“去隔行”。这意味着对于奇偶帧,在计算分别处于奇偶场中的信息时,需要使其边缘保持整齐而不产生锯齿状不良效果,这需要采用先进的视频算法,如飞利浦公司的边缘相关去隔行(EDDI)算法。
2D-EDDI和3D-EDDI是两种可用的EDDI算法,这两种算法具有以下的一些性能差异:2D-EDDI是一种低存储器解决方案(基于行),该方案利用空间信息,已经在LOC系列中实现；3D-EDDI是一种带外部帧存储器的高端解决方案,同时利用时间与空间信息。
此外,峰值白电平限制、色彩饱和、降噪以及对比度算法也需针对LCD进行优化。最后,LCD TV利用低电压差分信号(LVDS)或TTL电平接口来将视频数据传送到LCD面板。
一直以来,LCD TV都是基于多个独立器件的功能来构建的。例如将视频信号连接到LCD面板,业界已经开发了基于监视器缩放器(scaler)的视频处理器专用功能,而电视功能则是采用以前针对CRT TV开发的电路,因此整个系统便成为采用针对两种用途而开发的多个IC的混合。从系统角度来看,为了以优化系统性能及成本,需要对整个应用及集成进行预先考虑。正是这种传统方法的不足而产生了目前的专用LOC,这类LOC包括全部硬件功能以及由驱动程序、应用软件(从调谐器到面板,包括中频级)所组成的完整软件堆栈。
为构建一种满足全球多种标准的LCD TV,系统必须对PAL、Secam及NTSC等多标准模拟视频输入进行解码。在对FM广播、BTSC、M标准(日本)及Nicam等多标准立体声音频解码方面也存在类似的问题,因此需要采用高级解码器及滤波器。飞利浦LOC系列采用与以前CRT TV“终极单芯片”(Ultimate One Chip)中一样的视频及音频解码器,以及同样的Scart及YprPb输入。此外,还集成了文本菜单插入(OSD)、图文电视、字幕,以及PC输入与PC模式选择等功能。
利用板内存储器的在线编程功能,工程师可以在生产的最后阶段将器件设置成特定的使用模式。例如,通过对器件编程以适合NTSC视频接收及BTSC声音解码,可满足美国市场应用的要求。
通过在一个器件中集成更多的功能,开发商可以减少晶振及无源器件的数量。图中所示的电路板采用了LOC,可以很清楚地看出电路板得到了简化,同时板上还有Scart、音频、RGB、调谐器、PC输入及LVDS/TTL的输入输出接头。板上仅留有两个主要器件:调谐器盒(左下方)及LOC(TDA15500),将来还可采用半导体调谐器来取代这种传统的调谐器。
为将多个器件设计在同一块电路板上,需要在器件间定义模拟或数字接口。数字接口一般可采用ITU656(YUV 4:2:2)或3×8(或10)位RGB接口,这些接口标准的高比特率意味着需要在应用及封装设计中采取一些措施来处理电磁兼容问题,以及采用额外的地引脚,这反过来又会导致更高功耗、更大设计尺寸,以及对PCB更加严格的设计要求(如4层PCB)。
比较而言,对于LOC这样的集成器件,其接口及EMC要求均可以在片上解决。为控制LOC中的功耗及散热问题,飞利浦采用了一种BGA封装来提供良好的热传导及EMC性能。值得注意的是,由于损耗及有源/无缘器件的减少,整个系统的功耗也有效地降低了。
LOC的硬件器件及软件功能均可通过称为“GTV”的软件堆栈来控制,此软件堆栈已经在用于CRT TV的“终极单芯片”系列上成功实现,该芯片已经在全球售出约5亿片。在软件堆栈中有三层采用模块化架构,并定义了与硬件功能直接连接的驱动程序。在较高层,GTV应用软件将各种功能块集成在一起。在顶层,采用用户专用菜单结构定义了用户界面。
作者:Tijsbert Creemers
产品经理
Jos Klippert
LCD TV行销总监
飞利浦半导体公司
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