语音和图像集成电路.ppt

2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,1,第8章 语音和图像集成电路,8.1 收音机集成电路,8.2 语音集成电路,8.3 功放集成电路,8.4 数字电视图像处理集成电路,8.5 家庭影院集成电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,2,8.1 收音机集成电路,8.1.1 收音机的基础知识,8.1.2 AM收音机集成电路,8.1.3 FM收音机集成电路,8.1.4 FM/AM收音机集成电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,3,收音机有许多种分类方式,8.1.1 收音机的基础知识,按组成元件分为：分立元件式和集成电路式。按调制方式分为：调幅(AM)、调频(FM)、调频立体声、调幅/调频(AM/FM)。,收音机的主要性能指标有：灵敏度、选择性、频率范围、谐波失真、不失真功率、中频抑制、镜像抑制、自动增益控制、频率特性和平均声压等。,世界上大多数国家都采用超外差式收音机。我国标准规定：调幅收音机的中频为465kHz 调频收音机的中频为10.7MHz,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,4,1.调幅收音机电路的方框图,各组成部分及其作用：,(1)天线：用来接收无线电广播信号。,(2)输入调谐回路：选台、匹配并放大接收的高频信号。,(3)本机振荡器：简称本振，产生等幅的高频振荡信号。,(4)混频器：本振信号和从天线接收的高频信号(或无线 电广播信号)在混频器中混合，取出其差频即调幅中 频信号465kHz。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,5,(5)中频放大器：简称中放，对中频信号进行放大。,(7)低放级：放大音频信号，驱动功率放大级。,(6)检波器：将音频信号从调幅信号中取出。,(8)功率放大级：对音频信号进行功率放大，以驱 动扬声器(负载)发音。,(9)扬声器：将音频电信号转变成声信号辐射到空间。,各组成部分及其作用：,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,6,2.单声道调频收音机电路的方框图,调频收音机和调幅收音机的组成方框图许多部分是相同的，不同的是调制方式不一样，调频的中频是10.7MHz，因采用的是调频，所以中放后面要加限幅器和鉴频器。,限幅器的作用是去除干扰信号或调频波中的尖脉冲。鉴频器的作用是将音频信号从调频信号中取出。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,7,3.调频立体声收音机电路的方框图,调频立体声收音机电路和单声道调频收音机电路区别是一个是两个声道，一个是单声道，其中R、L声道对信号处理是一样。因发射调频立体声节目时，要对R、L信号进行编码处理，所以在接收机中，要对R、L信号进行相应的解码处理。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,8,8.1.2 AM收音机集成电路,图8-1-4 FS2204功能框图,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,9,图8-1-5 AM收音机电路图,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,10,图8-1-6 双波段FM电调谐收音机的电路原理图,8.1.3 FM收音机集成电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,11,TDA7088和TDA2822是荷兰飞利浦公司生产收音机集成芯片，TDA7088 是电调谐FM接收集成电路，TDA2822是小功率双声道功放集成电路。,此收音机用耳机作天线，具有体积小，外围元件少，灵敏度高，性能稳定，噪音小，分离度高，制作和调试简单等特点。,此收音机具有两个调频波段：A波段(7688MHz)和B波段(88108MHz)，其中A波段专用于接收学校发射机发射的节目。B波段可以接收正常的调频节目。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,12,8.1.4 FM/AM收音机集成电路,图8-1-7 FM/AM收音机电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,13,A888集成电路芯片属于A8XX系列电路，能以数字形式在LED或LCD上显示正在接收电台频率，也可以显示时钟信息等。,此芯片集成度很高，所以收音机的外围元件很少，电路非常简单。此收音机电路工作原理很简单，收音机部分工作原理与以上介绍的AM、FM类似，增加数字显示部分的原理是：将本振频率送入分频器，经处理运算和判别后，由LED或LCD将调谐器对应的频段与频率显示出来。频率显示范围与间隔分别是：FM，60140MHz，50kHz；AM，5002000kHz，1kHz。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,14,8.2 语音集成电路,8.2.1 语音录放集成电路,8.2.2 语音识别集成电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,15,8.2.1 语音录放集成电路,语音录放芯片很多，下面以CS53108、BA9902、APR9600和BA1530为例介绍语音录放集成电路。,1.语音录放芯片CS53108,具有录音、放音、抹音、自动放音选择和模式选择等功能。此芯片特点是：可单段录放及分段录放，录音时间是 1012s，可直接驱动扬声器，工作电压低(3V)，待机时间耗电少，外围元件少，性能稳定，价格低，两种封装形式。常用于消费类电子产品和交通工具等录音、放音装置中。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,16,(1)CS53108的内部组成和管脚功能,内部主要由：话筒放大器 自动增益控制电路 缓冲器 振荡器 低通滤波器 256KB的SRAM 8 位D/A变换器 调制的ADM算法器 控制器等部分组成。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,17,工作电压：2.65.5V，典型 值3V，极限值7V。工作电流：1.5mA。音频输出电流：1.5mA。备用时间电流：5A。控制端高电平最小值：2.8V。低电平最大值：0.2V。内部上拉电阻：50k。工作温度范围：10C70C。,(2)CS53108的主要指标,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,18,(3)CS53108的应用电路,图8-2-1 CS53108的典型应用电路,如果要得到更大音频功率输出，可外接音频功率放大电路(如常用LM386集成功放驱动外接扬声器)，再驱动扬声器发声。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,19,2.语音录放模块BA9902,BA9902是一种FLASH电闪模拟直接存储语音录放的模块，具有录音和放音等功能。,此模块的特点是：音质好，价格低，体积小，可直接用喇叭作为录音和放音元件，可以不用话筒，可采用线录，不怕掉电，可重复录10万次，功耗小，并且可以不设电源开关等。,此模块常用于便携式语音录放器、语言学习装置、工业和消费类电子产品中。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,20,(1)BA9902的主要性能指标,工作电压：5V，最高7V。录放时间：20s。话筒最大输入电压：20mV。话筒输入阻抗：10k。喇叭输出功率：12mW。喇叭阻抗：8或16。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,21,(2)BA9902的管脚及功能,1脚：LINE线录输入。2脚：I/O喇叭。3脚：I/O喇叭+。4脚：Vcc电源，56V。5脚：GND地。6脚：REC录音开关。7脚：录音指示LED。8脚：PLAY放音开关。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,22,(3)BA9902的应用电路,图8-2-2 用喇叭作话筒 录音的电路,图8-2-4 采用线录的电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,23,图8-2-3 用话筒录音的电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,24,3.新型语音录放芯片APR9600,APR9600是采用模拟语音技术的一种新型语音录放集成电路。,此语音芯片的特点是：音质好，噪音低，不怕断电，可反复录放，价格低，具有手动控制方式，多段控制时电路简单，采样速度及录放音速度可调，每个单键均有开始、停止、循环多种功能等。,此模块常用于便携式语音录放器、交通工具的录放音装置、工业和消费类电子产品中。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,25,(1)APR9600管脚及其功能,如右图所示。,详见教材P234表8-2-2。,图8-2-5,(2)APR9600全功能使用电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,26,4.双向模拟I/O语音录放模块BA1530,BA1530是一可录放20s高质量单片语音录放模块。,主要特点是：采用了双向模拟 I/O 语音转换技术，可以用话筒录音、用线录，也可以用喇叭作话筒录音，外围元件很少，音质好，失真小，有掉电保护，可反复录制10万次，功耗低，制作简单，使用方便。,应用于语言学习机、留言器、语言告警提示、留言电话、防盗报警器和消费类电子产品等方面。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,27,(1)BA1530的管脚及其功能,BA1530采用10脚DIP封装。BA1530的管脚及其功能，如教材P237 表8-2-3(BA1530管脚及其功能)所示。其中MODE脚的接法不同，其功能也不同，两者的关系，见教材P237 表8-2-4(MODE脚的功能与接法的关系)所示。AIN与AOUT的接法有三种，与录入的方法有关，其关系如教材P237表8-2-5(AIN与AOUT的接法与录入方法的关系)所示。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,28,(2)BA1530全功能应用电路,(3)BA1530的防盗报警电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,29,(4)BA1530由微处理器控制的电路,图8-2-8 由微处理器控制的录放电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,30,8.2.2 语音识别集成电路,语音识别芯片很多，下面以TSG410为例介绍。TSG410语音识别芯片能识别40个字段，并产生40个不同的控制信号(以二进制的形式出现)。可以满足大部分语音控制的需要。此芯片广泛应用于声音的自动控制、多媒体技术应用和电脑的语音指令输入等方面。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,31,1.TSG410语音识别芯片的特点,2.TSG410的引脚及其功能,两种封装形式：双列直插式封装(DIP)贴片式封装(QFP),TSG410语音识别芯片内部由CPU、A/D转换、ROM、语音放大电路、压缩电路、滤波电路、振荡器和接口界面等部分组成。,TSG410语音识别芯片的特点是：采用单片结构，外围元件少，识别容量大，保密性强，响应时间短，操作方式多样和分段方式灵活等。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,32,3.TSG410的应用电路,图8-2-9 TSG410人工控制的电路原理图,工作过程分两步：,(1)建立样本,(2)识别样本,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,33,8.3 功放集成电路,8.3.1 小功率音频功放集成电路,8.3.2 双声道功放集成电路,8.3.3 新型“傻瓜”功放模块,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,34,8.3.1 小功率音频功放集成电路,1.通用型音频功放电路,图8-3-1 通用型音频功放电路,原理图,不同的外接形式,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,35,当1脚和8脚之间接Cs=10F电容和Rs的 电阻时，其放大倍数在20200倍。,LM386通常采用69V电源；LM386-1/-3通常采用412V电源；LM386-4 通常采用518V 电源。一般LM386的最大输出功率为1W；实际应用时，其输出功率通常取0.5W以下。,放大倍数可由内部电阻和1脚、8脚外接元件确定。当1脚和8脚之间不接元件时，其放大倍数是20倍。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,36,其放大倍数计算公式为：,式中，R是LM386集成块内部电阻，一般为15k。,R和C2组成补偿网络，提高稳定性，防止自激。,放大倍数较高时，纹波影响增大，C1是滤波电容。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,37,SPY0030集成运放也是常用的音频功放,它可以工作在2.46.0V范围内；最大输出功率可达700mW；与LM386芯片功能相似，比LM386音质好。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,38,2.高性能小功率音频功放电路,图8-3-2 高性能小功率 音频功放电路,电路由两级组成：,放大倍数为：,第1级是高保真运放OPA604；第2级是高速缓冲器BUF634。,负反馈电阻R3的作用是使电路工作稳定。,电路的放大倍数由R2和R3来确定。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,39,OPA604集成运放的特点,失真率极低：1kHz时为0.0003；频率特性好：其增益带宽积约为20MHz；工作稳定性好；噪声低；带载能力强；电源电压适用范围宽：(4.524)V。可以应用于专业音响设备。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,40,高速缓冲器BUF634的特点,输出电流大：可达250mA；电压摆率高：约为2000V/s；具有两种带宽：30MHz/180MHz，通过1脚的不同接法选定；当1脚悬空时，为30MHz，当1脚与负电源端短接时，为180MHz；电源电压适用范围宽：(2.518)V；静态功耗小；集成块内具有过流、过热保护电路。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,41,8.3.2 双声道功放集成电路,图8-3-3 TDA1521A双声道音频功放电路,1.TDA1521A双声 道集成功放,集成度高，外围元件少，音质好，失真小，内有两个15W功放电路，两个声道参数一致性很好，具有完善的防开机、关机冲击和过热、过载短路保护功能，不接输出耦和电容，可单电源供电，也可双电源供电。常用于调谐器、录音机、组合音响等电声设备中。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,42,2.LM4766双声道大功率集成功放,特点：集成度高，外围元件少，音质好，内部集成了两路输出功率为40W的高品质功放电路，性能相当优越，内部具有过压、过载、过温等多种完善的保护电路和平滑变静音电路，也具有防开机、关机冲击功能等。一般应用于电声设备中。LM4766采用15脚塑封结构。如其它的应用电路输出功率可达100W。典型应用电路如下：,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,43,图8-3-4 LM4766的应用电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,44,3.TDA2822双声道小功率集成功放,图8-3-5 TDA2822用于立体声功放的应用电路,特点：工作电压低，低于1.8V 时仍能正常工作，集成度高，外围元件少，音质好。,应用：收音机、随身听、耳机放大器等小功率电路中。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,45,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,46,8.3.3 新型“傻瓜”功放模块,功放电路的模块化，即新型“傻瓜”功放模块，极大地方便了功放电路的设计、安装和调试，一般不用调试，一调即响。特点：集成度很高，外围元件极少，失真小，品质好，内部功能很多，如其内部具有过压、过流、过热、过温和过载等许多功能。,此模块是单声道音频功率放大模块，带散热铝板。在33V与8负载下，其不失真输出功率是45W，最大输出功率是75W。,1.新型“傻瓜”185功放模块,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,47,单声道时，电流容量要大于3A；,图8-3-7“傻瓜185”功放模块的接线,双声道时，电流容量要加倍。,当此模块的音源来自CD、VCD等的音频输出时，,最大电压要小于300mV；若大于300mV时，可串接电位器分压。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,48,2.高增益“傻瓜”1006功放模块,此模块是一种 OTL音频功放电路，额定输出功率为6W。这种模块的体积很小，所以也称之为“小傻瓜”功放模块。,图8-3-8 1006功放模块的接线图,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,49,“傻瓜”1006功放模块特点,音质好，能满足一般小房间放音的要求；采用直流单电源供电；频响很宽，能达到40Hz90kHz，可以改善音乐高频段的清晰透明度；增益很高，达45dB，放大能力为普通功放56倍；体积小，安装方便；内部具有过热、过压及输出短路保护功能。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,50,8.4 数字电视图像处理集成电路8.4.1 FPD电视接收机的组成,LCD模块和PDP模块的显示原理不同，但显示模块的信号接口基本相同。用户只要根据LCD模块和PDP模块的接口信号说明，正确地施加电源，输入适当的行、场同步脉冲及显示数据、时钟和模式控制信号即可显示图象。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,51,FPD电视接收机的原理框图如图8-4-1所示。图中虚线框内的部分称为图像数字处理及显示控制板。本节主要介绍FPD电视接收机的输入、输出信号接口的连接和应用。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,52,图8-4-1 FPD电视接收机的原理方框图,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,53,由图8-4-1可见，FPD电视接收机具有如下多种功能：,（1）模拟电视接收功能射频TV信号经天线或有线电视电缆输入解谐器，经中放、检波和视放后，获得彩色全电视信号，输入视频解码器，经解码和一系列数字处理后，以低压差分（LVDS）方式传输到FPD模块显示。（2）模拟视频监视器功能通常，数字电视机顶盒、摄像机、VTR录像机、DVD播放机等设备输出的复合视频经相应的端口输入显示控制板，经解码、数字视频处理后，经LVDS发送到FPD模块显示。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,54,（3）模拟信号接口端子一般有以下几种 RF射频端子。RF射频端子连接的电视机的图像效果很差。在将机顶盒、录像机、VCD机与电视机连接时，尽量不要用RF接口，要用A/V接口或其他更高档的接口。A/V端子。它是由6个独立的RCA插头（又叫莲花插头）组成的。其中的V接口连接复合视频信号CABS(Composite Video Burst Sync)，为黄色插口；L接口连接左声道声音信号，为白色插口；R接口连接右声道声音信号，为红色插口。以上均为双路输出（即2L、2R、2V）。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,55,S端子（S-Video）。即Y/C亮色分离信号接口。S端子使用专用的五芯连接线及结构独特的4针插头MINI DIN。由于S端子传输的视频信号保真度比V端子的更高，因此用S端子连接到的视频设备，其水平清晰度最高可达400-480线。分量色差端子（Y、Pb、Pr）。分量色差端子使用三条电缆（3个独立的RCA插头），分别连接亮度信号Y（绿色）、分量色差信号Pr（表示红差信号R-Y，红色插口）和Pb（表示蓝差信号B-Y，蓝色插口）。通过分量色差端子还原的图像水平清晰度比S端子更高，是用户首选的接口端子。商场给顾客展示效果大多也是这样连接的。高档平板显示电视机均有该端子，可直接相连使用。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,56,（4）PC显示器功能 由PC机显卡输出的模拟R、G、B信号经三通道A/D转换为数字R、G、B，再经显示格式转换，然后送FPD显示。三基色RGB端子。三基色RGB端子比分量色差端子更好。在视频播放机中将图像信号转化为独立的RGB三种基色，直接通过RGB端子输入电视机或显示器中作为显像管的激励信号。由于省去了许多转换和处理电路而直接连接，因此可以得到比分量色差端子更高的保真度。VGA端子、SVGA端子。VGA是计算机系统中显示器的一种常用显示类型，其分辨率为640480；SVGA端子的分辨率可以达到1024768。二者都使用标准的15针专用插口，只是传输的信号规格不一样。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,57,（5）数字电视显示器功能 许多高端FPD电视接收机中设计有数字视频接口DVI（Digital Visual Interface）和高清晰度多媒体接口HDMI（High Definition Multimedia Interface），通过该端口输入高速数字视频数据，经FPD显示格式转换控制器后，送FPD模块显示。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,58,（6）数字视频信号接口 Y、CB、CR数字分量信号接口。需要使用三条电缆连接。串行数字接口SDI（Serial Digital Interface）：将Y和时分复用的CB、CR处理成20bit字的复用组合传送方式。用一条单芯同轴电缆传输。数字视频接口DVI(Digital Video Interface)：分为纯数字接口DVI-D和模拟数字组合接口DVI-I（除数字信号外，还有模拟视频和同步信号）。它使用标准的D型24针连接器。主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡连接，显示计算机的RGB信号。比标准VGA端子的信号要好。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,59,高分辨率多媒体接口HDMI（High Definition Multimedia Interface）：除具有DVI接口功能外，还有传送多声道压缩或非压缩的数字音频信号的功能，并可在设备间传送基本的控制信号。HDMI接口兼容DVI接口，与DVI相似，都是输入的TMDS信号。除支持DVI接口支持的高清晰度电视格式外，还支持更多的高清晰度数字图象格式，并具有节目内容加密传输能力。HDMI采用比DVI更小的连接器，使用标准的19引脚Type A接口，见图8-4-2 HDMI连接器外形与尺寸。目前，HDMI接口广泛应用于与高清机顶盒的直接配套连接。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,60,图8-4-2 HDMI连接器外形与尺寸,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,61,8.4.2 数字信号接收处理集成电路Sil9021-HDMI,HDMI和DVI信号都需要经过数字信号接收处理器的接收处理，然后再送往FPD液晶电视显示处理器的数字通道进行图像及显示格式处理。SiI9021给接收HDMI数字音频和视频信号的设备提供了非常完美的解决方案，可以在消费电子设备如数字电视、等离子体电视、LCD电视和背投影电视等产品中加入高清晰度多媒体接口功能。下面介绍Sil9021的特点和主要功能。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,62,Sil9021芯片特点（1）适用于双输入格式接收：HDCP1.1和DVI1.0规格的标准信号。（2）集成PanelLink技术支持：DTV(480i/576i/480p/576p/720p/1080i/1080p)。PC(VGA,SVGA,XGA,SXGA,UXGA)。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,63,（3）数字视频接口支持视频处理器：24bit的RGB/YCBCR4:4:4信号输入。16/20/24bit的YCBCR4:2:2信号输入。8/10/12bit的YCBCR4:2:2信号输入。12bit的DMO(Digital Multimedie Output 数字多媒体信号输出)RGB/YCBCR4:4:4信号输出。具有RGB到YCBCR和YCBCR到RGB（601和709）的色彩空间转化功能。具有自动检测视频信号模式的功能。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,64,（4）模拟RGB和YPBPR输出：具有10bit的数模转化功能。具有对同步信号的分离或复合功能。（5）数字音频接口支持高端音频系统：低损耗2通道的可编程I2S(串行口)输出。采样频率可达192KHZ。具有可编程控制的静音和自动音频错误检测。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,65,（6）集成HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection,高带宽数据内容保护)解密引擎，可保护音频和视频内容。（7）HDCP解密存储器提供高级解密电路，简化了设计和生产。（8）软件和SiI9030（HDMI发送芯片）及SiI9031（HDMI接收芯片）兼容。（9）采用144脚的TQFP封装。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,66,2.Sil9021内部框图,数字信号接收处理器SiI9021内部框图，见图8-4-4。其中HDMI信号，分为1对时钟信号和3对数据信号，即输入的R0XC+/R0XC-时钟对信号，R0X0+/R0X0-、R0X1+/R0X1-和R0X2+/R0X2-数据对信号送往SiI9021进行处理。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,67,图8-4-4 数字信号接收处理器SiI9021内部框图,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,68,DSCLODSDAO为端口0的DDCI2C时钟线和数据线。DSCL1DSDA1为端口1的DDCI2C时钟线和数据线。DDC是显示器与电脑主机进行通信的一个总线标准，其全称是Display Data Channel。基本功能是提供显示器的电子档案资料信息，如显示模式、基本参数、版本信息等。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,69,3.Sil9021功能说明,（1）TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）信号接收器。2个接收端口接收到的音频或视频的10到8bit的TMDS信号分别进行解码。接收器可以由感应到时钟或视频的停止信号，使接收器进行待机状态。TMDS信号接收器可支持时钟频率达165MHZ的信号输入，包括DTV的720P/1080i/1080P和PC的XGA、SXGA、UXGA等模式。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,70,（2）连接端口的检测和选择 在连接设备控制下，同一时间只能激活一个接收端口。连接的TMDS信号都可以到达2个接收端口，但是只有一个端口的时钟信号被确认。同时，允许该端口的内部电路进行工作。这一协定是在软件设置寄存器的控制下进行的。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,71,在HDMI接收端口的TMDS及其控制信号、+5V的工作电压信号都可以被检测到，控制处理器通过轮询访问寄存器来检测哪一端口连接有信号。也可以通过连接E-DDC（Enhanced Display Data Channel，增强型视频数据通道）总线来控制端口的信号连接情况，接通一个端口的同时禁止另一个端口，被连接的信号端口和HDMI器件的导通情况也是通过轮询访问连接到器件的E-DDC总线来实现的。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,72,（3）HDCP解密引擎和信号解密。HDCP解密引擎控制所有的逻辑信号将接受到的音频和视频信号数据进行解密，解密的密码已经存放在芯片的EEPROM里（该密码由生产厂家设置）。解密计算的结果在每个时钟周期送到异或运算XOR，用于对音频/视频进行解密。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,73,（4）模式控制逻辑。模式控制逻辑可确认解密的数据是视频信号、音频信号还是辅助信息，从而提供相对应的逻辑时钟。（5）视频数据信号转换和视频输出。SiI9021可以输出各种不同的视频格式信号，接收器可以在输出之前处理视频数据，各个处理模块由软件在专用的寄存器里进行设定。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,74,8.5 家庭影院集成电路,8.5.1 家庭影院的基础知识,8.5.2 高品质音调均衡集成电路,8.5.3 虚拟杜比环绕声解码集成电路,8.5.4 高保真BBE音质增强集成电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,75,8.5.1 家庭影院的基础知识,图8-5-1 家庭影院 的组成方框图,家庭影院是指在家庭环境中，通过合理配置音频、视频设备，使影院的音响效果完美逼真地再现的音像系统。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,76,家庭影院AV系统的组成,1.调谐器：是用来接收立体声广播节目。2.录音座：相当于录音机的功能。3.唱机或激光视盘机：即LD、CD、VCD、DVD等，也是AV系统的音频、视频节目来源。4.均衡器：是将整个放音频域分成几个频段（一般分为10频段），采用分段调节的方式来达到频率均衡的目的，可以根据自己的听音爱好来分别调节节目中各种信号频率成分的大小比例，以达到最佳享受的目的。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,77,5.AV功放：是高保真功率放大器，包括视频选择放大、分配器音频前置放大和杜比定向逻辑环绕声处理器等，具有56个声道功率输出。,6.彩色电视机：家庭影院必须配备大屏幕彩电。7.扬声器音箱系统：家庭影院必须是多声道放音系统，扬声器音箱系统有：左主音箱、右主音箱、左、右环绕音箱、中置音箱和超低音音箱等。8.其它设备：家庭影院还可以配置音质控制设备，如：数字混响器、卡拉 OK 等，以修饰和美化音 质，提高放音质量。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,78,8.5.2 高品质音调均衡集成电路,介绍由LM4610N构成高品质音调均衡集成电路。LM4610N是用直流电压控制音调、音量和声道平衡的立体声集成电路，具有3D音场处理功能和等响度补偿功能。LM4610N广泛应用于家庭影院和组合音响等的均衡电路中。,主要特点：集成度很高，外围元件少，功能完善，音质流畅，高频清晰，解析力佳，控制平滑，具有很好的立体感、环绕感和三维空间感等。,1.LM4610N的特点和性能,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,79,3D声场处理功能和响度；信噪比高，可达80dB；失真度小，为0.03；频带宽，可达250kHz；音量调节范围大，为15dB；电压范围较宽，为916V；输入阻抗高，为30k；输出阻抗低，为20等。,2.LM4610N的主要优点,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,80,图8-5-2 LM4610N的应用电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,81,8.5.3 虚拟杜比环绕声解码集成电路,虚拟杜比环绕声技术是在标准杜比和 3D 技术基础上发展起来一种新技术，它使用了标准杜比解码技术，又结合人类头部声音传递函数信号处理技术，根据人类心理声学和生理声学等原理，再现声音定位感和声场的运动感。它除了具有很好立体感、环绕感外，其突出特点是具有声场扩展性，有好似小居室变成了大厅堂的音响效果。目前世界上有十多种虚拟杜比方案，这类集成电路也较多。以QS7779PM为例介绍虚拟杜比环绕声解码集成块。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,82,QS7779PM采用24脚双列直插式塑封结构,图8-5-3 QS7779PM的引脚排列,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,83,图8-5-4 QS7779PM的应用电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,84,此电路可以用集成稳压器作电源，也可以外加9V直流电源。,图中SW2A是电源开关；SW1B是直通模式；SW1C是立体声增强和虚拟环绕声低增强电平；SW1D是立体声增强和开掘环绕声高增强电平；RP1是中置水平调整；U1是9V集成电池。可以很方便地将QS7779PM的应用电路作成成品电路板，将LD、VCD、DVD等的音频输出接口与此电路相连，即可正常工作。将此电路板接在立体声功放机、有源音箱或组合套机的后面即可使用。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,85,8.5.4 高保真BBE音质增强集成电路,BBE音质增强电路的主要功能是：调整低频、中频和高频的相位关系；补充较高频率和较低频率电路。,其作用是：美化修饰音质，使重放的音乐清晰自然，使低频浑厚，中频丰富，高频纤细，收听效果优越于亲临现场音乐大厅。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,86,1.BA3884的性能指标,直流工作电压为5.412.3V，最大功耗为1050mW（BA3884S），450mW（BA3884F），工作温度为-40+85C。其主要性能指标如表8-5-1所示。,现在常用高保真BBE音质增强集成芯片有BA3884，SR1071，XR1075和M2150A等。以综合性能较好BA3884为例介绍音质增强集成块。,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,87,表8-5-1 BA3884的性能指标,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,88,2.BA3884的应用电路,图8-5-5 由BA3884构成的高保真音效处理器电路,2023年6月25日星期日,集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院,89,电路将输入信号分为低频(20150H