ETC GM7123

GM7123
3通道高清视频编码电路
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DATA SHEET
GM7123
3 通道高清视频编码电路
2010.07
成都国腾电子技术股份有限公司设计
上海福跃电子科技有限公司提供销售
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GM7123
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GM7123
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3 通道高清视频编码电路
1
GM7123
概述
GM7123 是一款频率 330MHz 的 3 通道 10 位高速视频 DAC 芯片,兼容 RS-343A/RS-170
标准差分输出,输出电流范围是 2mA~26mA。输入兼容 TTL 电平,内部基准 1.23V,单电
源 3.3V 供电,采用 LQFP48 封装。
该芯片可应用于:数字视频系统(1600×[email protected]);高分辨率彩色图像;数字射
频调制;图像处理;仪器和视频信号重建等。
2
特征
GM7123 自带 3 个分离的 10 位数据输入端口,有视频控制信号 SYNC 和 BLANK 分别控制
同步和消隐。芯片带有省电模式,采用 CMOS 工艺制造。
a) 最高 330MSPS 转换速率
b) 3 个 10 位 DAC
c) 输入兼容 TTL 电平
d) DAC 输出电流范围 2mA~26mA
e) 集成带隙基准电压源
f) LQFP48 封装
3
封装及引脚功能说明
产品采用 48 引线的四边引线扁平外壳封装,实体尺寸 7mm×7mm。
图1 GM7123 引脚排布图
该芯片的各引脚功能描述见表 1:
表1. 芯片引脚功能说明
引脚号
引脚名
方向
说明
1
G0
输入
绿色通道输入数据
2
G1
输入
绿色通道输入数据
3
G2
输入
绿色通道输入数据
4
G3
输入
绿色通道输入数据
5
G4
输入
绿色通道输入数据
6
G5
输入
绿色通道输入数据
1
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GM7123
7
G6
输入
绿色通道输入数据
8
G7
输入
绿色通道输入数据
9
G8
输入
绿色通道输入数据
10
G9
输入
绿色通道输入数据
11
BLANK
输入
消隐信号控制输入
12
SYNC
输入
同步信号控制输入
13
VDD
电源
电源电压
14
B0
输入
蓝色通道输入数据
15
B1
输入
蓝色通道输入数据
16
B2
输入
蓝色通道输入数据
17
B3
输入
蓝色通道输入数据
18
B4
输入
蓝色通道输入数据
19
B5
输入
蓝色通道输入数据
20
B6
输入
蓝色通道输入数据
21
B7
输入
蓝色通道输入数据
22
B8
输入
蓝色通道输入数据
23
B9
输入
蓝色通道输入数据
24
CLOCK
输入
时钟输入
25
GND
地
地
26
GND
地
地
27
IOB
输出
蓝色通道差分输出
28
IOB
输出
蓝色通道输出
29
VDD
电源
电源电压
30
VDD
电源
电源电压
31
IOG
输出
绿色通道差分输出
32
IOG
输出
绿色通道输出
33
IOR
输出
红色通道差分输出
34
IOR
输出
红色通道输出
35
COMP
输出
电容补偿端
36
VREF
输出
参考电压
37
RSET
输出
输出幅度控制电阻
38
PSAVE
输入
省电模式控制端
39
R0
输入
红色通道输入数据
40
R1
输入
红色通道输入数据
41
R2
输入
红色通道输入数据
42
R3
输入
红色通道输入数据
43
R4
输入
红色通道输入数据
44
R5
输入
红色通道输入数据
45
R6
输入
红色通道输入数据
46
R7
输入
红色通道输入数据
47
R8
输入
红色通道输入数据
2
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3 通道高清视频编码电路
48
4
R9
GM7123
输入
红色通道输入数据
功能描述
GM7123 包含 3 个 10 位 DAC,带有 3 个输入通道,每个通道都有 10 位数据寄存器。
片内集成带隙基准电压源,并且整合了 CRT 控制功能的 SYNC 和 BLANK 两个信号。
4.1 数字输入
30 位象素数据(色彩信息)R0-R9,G0-G9,B0-B9 在每个时钟周期的上升沿被
锁存。这些数据经过 3 个 10 位 DAC,被转换成 3 个模拟输出波形(RGB)。如下图所示。
时钟
数据输入
(R9-R0,G9-G0,B9B0,SYNC,BLANK)
DATA
模拟输出
(IOR,IOR,IOG,IOG,
IOB,IOB)
图2 视频数据输入/输出
芯片中增加了两个额外的控制信号 SYNC 和 BLANK 。这两个信号分别在时钟的上升沿锁
存,以便与象素数据流进行同步。
当输出 RGB 视频格式时,可以使用 SYNC 和 BLANK 功能编码视频同步信号或者消隐信
号。当调整 SYNC 和 BLANK 信号的逻辑电平时,可控制模拟输出的电流源权重。下图表示出
了模拟输出和 RGB 视频波形的关系。
RED,BLUE GREEN
mA V
mA
V
18.62 0.7 26.67 1
白电平
100IRE
0
0
BLANK 电平
8.05 0.3
43IRE
0
SYNC 电平
0
1.输出连接到两个75欧姆的电阻负载
2.VREF=1.235V,RSET=530欧姆
图3 RGB 视频输出波形
下表列出了 SYNC 和 BLANK 信号对模拟输出的影响。所有数字输入均兼容 TTL 逻辑电
平。
表2.
视频输出真值表(RSET=530Ω,RLOAD=37.5Ω。
)
3
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DAC 输入
描述
IOG(mA)
IOG (mA)
IOR/IOB
IOR / IOB
SYNC
BLANK
白电平
26.67
0
18.62
0
1
1
3FFH
视频
Video+8.05
18.62-Video
Video
18.62-Video
1
1
Data
Video
18.62-Video
Video
18.62-Video
0
1
Data
8.05
18.62
0
18.62
1
1
000H
0
18.62
0
18.62
0
1
000H
8.05
18.62
0
18.62
1
0
xxxH
0
18.62
0
18.62
0
0
xxxH
视频到
BLANK
黑电平
黑电平到
BLANK
BLANK
电平
SYNC 电
平
数据
4.2 时钟输入
芯片输入时钟频率等于系统的象素时钟速率,即为点频(Dot rate)。时钟频率由屏幕
的分辨率决定,如下方程所示。
Dot Rate=(Hoirz Res)×(Vert Res)×(Refresh Rate)/(Retrace factor)
其中,Horiz Res 是象素/行数量。Vert Res 是行/场数量。Refresh Rate 是刷新率;该速率表征
屏幕刷新的速率,通常逐行扫描系统是 60Hz,而隔行扫描系统是 30Hz。Retrace Factor 是总
消隐时间因子;该因子代表了一场画面中消隐时间与总持续时间的比例(例如 0.8)。
因此,如果一个画面系统分辨率是 1024×1024,逐行扫描频率是 60Hz 刷新率,总消
隐时间因子是 0.8,则有:
Dot Rate=1024×1024×60/0.8=78.6MHz
根据上式所得,所需的时钟频率是 78.6MHz。
所有的视频数据和控制输入信号都在时钟的上升沿进行锁存,推荐时钟输入外接 TTL
缓冲器。
4.3 视频同步与控制
芯片只有一个混合 sync( SYNC )输入控制信号。许多图像处理器和 CRT 控制器能够
产生水平 sync(HSYNC)信号,垂直 sync(VSYNC)信号和混合 SYNC 信号。
图像处理系统并不自动生成混合 SYNC 信号,而是由其中的逻辑电路来产生。
Sync 电流在芯片内部直接连到 IOG 输出,因此可将视频同步信息编码到绿色视频通
道中。如果不需将 sync 信息进行编码,则需将 SYNC 输入信号接到逻辑低。
4.4 参考电压输入
基准分为片内和片外两种。通常VREF脚外接 0.1μF电容。另外,也可外接 1.23V参考电
压。
电阻RSET连接RSET脚到地,该电阻决定了输出视频电平的幅度,如下式所示。
IOG(mA)=11445×VREF(V)/RSET(Ω)
IOR,IOB(mA)=7989.6×VREF(V)/RSET(Ω)
其中第一个公式应用于当 SYNC 信号被使用的时候。当 SYNC 信号没有被编码到绿色通道中,
则两个公式相同。
当RSET阻值变化时,可精确调整模拟输出视频电平。
4
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4.5 模拟输出
芯片有 3 个模拟输出,分别对应红、绿、蓝 3 种视频信号。这 3 种视频信号的模拟输
出是高阻电流源。3 个输出中的任意一个都可驱动 37.5Ω 的负载电阻。
图4 RS-343A 模拟输出
上图表示 RGB 输出连接到电缆,而电缆双端都连接到 75Ω 的电阻。该配置方法能够
给 75Ω 负载的显示器提供 RS-343A 模拟输出信号。
图5 RS-170 模拟输出
上图表示 RS-170 模拟输出配置方法,电缆一端连接到 75Ω 的电阻,另一端连接 150Ω
的电阻。
4.6 灰度工作方式
芯片可工作于待机、灰度(单色)或者混合视频信号等 3 种方式。红、绿、蓝 3 个通
道中的任意一个可输入数字视频信号,而其余两个通道输入逻辑零,芯片 3 个模拟输出端应
保持相同的配置方式。
4.7 带隙基准源
DAC 是电流舵结构,因此需要有带隙基准源来产生与温度无关的电压,并利用 V-I
转换电路将该电压转换成稳定的偏置电流,以便将电流复制到电流源中。
IBIAS1
带隙
基准
源
IBIAS2
IBIAS3
VBIAS
RSET=530欧姆
5
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图6 带隙基准源及 V-I 转换电路
带隙基准源为三路 DAC 提供对温度不敏感的 Cascode 偏置电流。
对绿色通道DAC输出来说(假设ISYNC连接到IOG),RSET和满刻度输出电流的关系有
RSET=11445×VREF/IOG
而处于 RGB 模式时,关系又变成
IOG=11445×VREF/RSET ( SYNC 已确定)
IOR,IOB=7989.6×VREF/RSET
当 SYNC 无输入信号时,连接到低,此时 IOG 的方程等于 IOR 和 IOB。
4.8 10 位 330MHz DAC
Input Data Register
Binary to
Binary to
Thermometer Thermometer
Decoder
Decoder
Delay
Equalizer
Latches and Switch Drivers
ULSB
Switches
MSB
Switches
MSB Current
Source Array
LSB
Switches
ULSB
LSB Current
Current
Source Array
Source Array
图7 分段式电流舵 DAC 框图
DAC 采用分段式电流舵结构,分辨率是 10 位。
芯片中有 3 个通道,分别使用 1 个 DAC,最高转换频率 330MHz。
5
参数指标
5.1 极限工作条件
电源电压VDD……………………………… 7V
输入电压VI………………………………… GND-0.5V~VDD+0.5V
结温Tj……………………………………… 150℃
存储温度Tstg……………………………… -65℃~150℃
工作温度TA ……………………………… -55℃~125℃
5.2 推荐工作条件
表3.
符
号
参
数
推荐工作条件
最
小
最
大
单
VDD
电源电压
3
3.6
V
VI
输入电压
0
3.3
V
TA
工作温度
-40
85
℃
位
6
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5.3 静态参数
静态特性参数(VDD=3.3V,RSET=560Ω)
表4.
参数符号
最小值
典型值
最大值
单位
测试条件
数字电源电流IDDD
-
3.5
5
mA
fCLK=50MHz
模拟电源电流IDDA
-
62
72
mA
输入电流IIN
-1
-
1
μA
-
50
-
μA
-
26
-
mA
-
18
-
mA
-
2
-
mA
-
2
-
%
失调误差eoffset
-
0
-
%FSR
VI=0V
增益误差egain
-
-1
-
%FSR
VI=3.3V
基准电压范围VREF
1.12
1.25
1.35
V
PSAVE 引脚上拉
电流ISAVE
模拟输出电流IO
DAC间匹配误差
Δem
VI=0V或者VDD
SYNC =3.3V,VI=
3.3V,RSET=530Ω
SYNC =0V,VI=
3.3V,RSET=530Ω
SYNC =0V,VI=
3.3V,RSET=4933Ω
PSAVE =0V,
待机电源电流IPD
-
0.1
-
mA
BLANK = SYNC =
CLOCK=VI=3.3V
6
机械尺寸
7
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注 1:为引出端识别标志区。
单位为毫米
尺寸符号
最
小
值
公
称
最
大
A
1.3
-
1.6
A1
0.1
-
0.2
b
0.2
-
0.25
c
0.1
-
0.2
e
-
0.50
-
Lp
0.5
-
0.8
L
0.8
-
1.2
Z
1.55
-
1.95
D
6.8
-
7.2
E
6.8
-
7.2
HD
8.8
-
9.2
HE
8.8
-
9.2
θ
—
图8
7
数
角度( °)
-
0~8
外壳外形
产品应用信息
7.1 典型应用图
8
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R9
R8
R7
R6
R5
R4
R3
R2
R1
R0
PSAVE
RSET
Ω
Ω
Ω
C5=0.1uF
C6=0.01uF
C3=0.1uF
C4=0.01uF
C1=0.1uF
C2=0.01uF
VDD
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
CLOCK
Ω
图9 应用电路
上图为GM7123 的典型应用电路,每组电源都分别接退耦电容。电阻RSET可调整输出
电流大小,负载电阻可根据具体的应用来设置。
7.2 应用说明
t3
t4
t5
时钟
数据输入
(R9-R0,G9-G0,B9B0,SYNC,BLANK)
t2
DATA
t1
t6
模拟输出
(IOR,IOR,IOG,IOG,
IOB,IOB)
t8
t7
1.输出延时(t6)从时钟上升沿的50%开始到输出满刻度的50%
2.输出上升/下降时间从满刻度的10%开始到90%
3.输出传输时间从满刻度的50%开始到2%为止
图10 系统时序图
上图为 GM7123 应用时的时序关系,输入时序应按照该图所描述的顺序来施加,其关
系如下表所示。
9
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表5.
电源 3.3V 时序关系
模拟输出延时
t6
-
11.5
ns
模拟输出上升/下降时间
t7
-
4
ns
模拟输出传输时间
t8
-
25
ns
模拟输出斜率
t9
-
2
ns
时钟控制
fCLK
50MHz 级
-
50
MHz
fCLK
140MHz 级
-
140
MHz
fCLK
240MHz 级
-
240
MHz
fCLK
330MHz 级
-
330
MHz
数据与控制建立时间
t1
0.2
-
ns
数据与控制保持时间
t2
1.5
-
ns
时钟高电平脉冲宽度
t4
fCLK-MAX=330MHz
1.4
-
ns
时钟低电平脉冲宽度
t5
fCLK-MAX=330MHz
1.4
-
ns
时钟高电平脉冲宽度
t4
fCLK-MAX=240MHz
1.875
-
ns
时钟低电平脉冲宽度
t5
fCLK-MAX=240MHz
1.875
-
ns
时钟高电平脉冲宽度
t4
fCLK-MAX=140MHz
2.85
-
ns
时钟低电平脉冲宽度
t5
fCLK-MAX=140MHz
2.85
-
ns
时钟高电平脉冲宽度
t4
fCLK-MAX=50MHz
8
-
ns
时钟低电平脉冲宽度
t5
fCLK-MAX=50MHz
8
-
ns
流水线延时
tPD
-
1
PSAVE 上升时间
t10
-
10
时钟
周期
ns
10
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GM7123
GM7123 注意事项
1. 电源电压如何判定
引脚13 的电源电压为数字电路供电,
引脚29、30 的电源电压为模拟电路供电。
2. 引脚37 的电阻阻值如何确定
引脚37 通过电阻RSET连接到地,其作用是控制最大输出电流的大小,典
型值510。
建议RSET的阻值从510~4933,阻值越小,图像越亮。
3. 负载电阻RL如何确定
根据不同的接口标准,负载电阻阻值不同,典型值75.。
GM7123 与ADV7123 差异
1.电源电压
ADV7123 的电源电压兼容5V/3.3V,
GM7123 的电源电压只支持3.3V。
2.待机电源电流
ADV7123 的待机电源电流典型值约2mA,
GM7123 的待机电源电流典型值约0.2mA。
*********************************************************************************
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