可用于汽車娛樂和導航系統的3G-SDI解決方案
即使你的系統可以滿足前面所述的指標要求,但也不能確定系統是穩定可靠的。與模擬系統不同的是,數字系統性能不會緩緩下降,而 是無誤差地工作直到系統徹底損壞。通常采用音律測試方法對系統的穩定性進行評價,即改變數字信號一個或多個參數直到使該數字系統失效,最直接的音律測試方法是加入電纜進行音律測試。雖然視頻信號經過編碼成為數字數據流,但是在本質上SDI信號仍然是模擬的,并且仍然會受到衰減和相移等失真的影響,較長的電纜容易產生信號丟失及相移,使信號出現失真,我們在接收端加入一個額外的電纜均衡器以補償失真。在電纜傳輸中,由于電纜的頻率響應特性,信號會產生損失和相移等失真,均衡器可以為失真信號提供補償,我們可以通過加入更長的電纜對接收端的均衡范圍、噪聲性能等特性作出評價。這種音律測試特別在使用SDI的病態信號時是非常有意義的,因為它基本上模擬了真實的狀況。串行數字系統對病態信號的處理是很困難的,在這種低頻的極差圖形中,其中一區用于測試均衡器,另一區可以用來檢查接收器的鎖相環的性能。NS的3G-SDI均衡器有能力在3G時均衡120米電纜長度的距離,從圖5可以看出使用NS的3G-SDI產品,是很容易滿足 SMPTE的指標的。
SDI信號經過長距離傳輸時信號質量會變差,為了補償長距離傳輸的損耗并重建視頻信號的幅度,需要加入一個額外的電纜均衡器。然而均衡器無法去除信號中固有的抖動與噪聲,因此為了不使整個信號鏈路的抖動被堆積,不建議采用均衡器輸出做多點傳輸,推薦在分傳前利用時鐘恢復器重新產生干凈的信號,需要注意的是時鐘恢復器需要均衡器在再次產生數據之前重建信號的幅度并打開眼圖。有時候信號在系統間傳輸時,傳輸的介質可能是背板而不是電纜,這種情況下使用另外的電纜均衡器也可以補償信號的損失,但是無法達到成本最優化。由于背板不會太長,因此無源均衡器是更為理想的方案,它具有很低的價格且不消耗功率。
時鐘恢復器及電纜驅動器均廣泛應用于路由器中,以大型路由器為例,兩者的功耗可占總功耗的40%左右。有時候在應用時并不是每個輸出通道都是激活的,如果能夠關斷這些空閑或未使用的通道,則可以有效地減少功耗。NS的LMH0303電纜驅動器具有輸入信號丟失告警和輸出電纜檢測功能,使系統設計更加容易。當輸入信號丟失時,LOS(Loss of Signal)將輸出一個信號通知系統,由其決定是否關斷這個設備的通道。同樣,通過輸出的告警信號可以了解輸出電纜是否沒有連接或不可靠。這類電纜驅動器和時鐘恢復器都能處于深功率節省方式,分別能節約3mW和10mW的功耗。
應用實例
交叉點開關是一個標準的模塊,它經常在開關電路和復用器中使用,例如在汽車娛樂和導航系統中,多個不同的視頻信號輸入源和多個不同的顯示設備,需要在任意的顯示設備上顯示任意輸入源,運行和休眠的時鐘需要分配到不同的目的。圖6顯示的第一個實例是一個小型視頻路由器、 2.97G串行視頻數據信號被分配到不同的位置。DS25CP104是LVDS交叉點開關系列中的一員,它可以處理直流到3.125Gbps的高速信號,具有非常低的抖動和很低的功耗,而且每個通道都可以通過SM總線監控和讀取LOS的狀態,LOS可以用來關斷無用的通道。由于具有非常簡單的SDI設備的接口、非常低的抖動和寬范圍的數據率,使它廣泛應用在開關和布線應用中。另外器件封裝很小,是6×6mm的管腳排列。第二個例子是DS25BR204的應用,這個是非常簡單的從2個可選的輸入去復制4路信號的方法,同樣具有LOS功能,可以實現功率的優化。
對于這類快速出現的用于3G- SDI傳送的SMPTE424M標準,美國國家半導體公司是業界完整方案的最早的供應商,產品包括自適應均衡器、時鐘恢復器、電纜驅動器、串行器、解串器、交差點開關等,這些產品滿足SDI的每個應用,適用于各式各樣的SDI系統。一個大型的布線系統,可能會需要所有的產品。在功耗要求越來越高的今天,一些產品的關斷功耗可以只有3mW,信號丟失告警和電纜連接檢測大大地簡化了系統的設計。
美國國家半導體公司和Altera公司合作完成了工業第一個3G/HD/SD-SDI系統的視頻開發平臺,它是基于Altera Cyclone III FPGA來實現的。該方案采用NS高性能的3G-SDI信號路徑、視頻時鐘、電源管理器產品和Altera公司的FPGA產品,組成了標準的可擴展的開發平臺。它包括了許多有特色的產品,例如3G-SDI產品、多視頻格式的同步分離器、時鐘產生器、交叉點開關、LDU和DC/DC轉換器等等。
除了Altera公司以外,美國國家半導體公司也和Xilinx公司合作提供了類似的開發平臺,美國國家半導體公司和Xilinx提供了聯合方案,采用低價FPGA進入高端AVB市場的方法,它支持SD、HD和3G專業視頻的應用。
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