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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Chips für das Gerät Rahmen im Rahmen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / TV Wir möchten Sie daran erinnern, warum ein Fernseher ein PIP-Gerät benötigt – „Picture in a Frame“ (oder POP – „Picture out of a Frame“). Damit können Sie auf dem Fernsehbildschirm zusätzlich zum Hauptbild ein oder mehrere kleine Bilder anderer Programme empfangen, die sich entweder im Hauptfeld (PIP) oder daneben (POP) befinden. Einige Mikroschaltungen für solche Geräte wurden bereits auf der Seite Radio beschrieben. Seitdem sind jedoch neue Generationen von Mikroschaltungen erschienen. Sie werden in dem hier veröffentlichten Artikel besprochen. Der Autor beschreibt außerdem ein schematisches Diagramm einer der Geräteoptionen und gibt die dazugehörige Leiterplatte an. SIEMENS hat mehrere Generationen von Chips für „Picture-in-Picture“-Geräte entwickelt. Die Merkmale des Kits der ersten Generation (SDA9086 – SDA9088) wurden in [1 und 2] diskutiert. 1993 erschien ein Chipsatz der zweiten Generation: SDA9187 und SDA9188. Der erste von ihnen enthält drei ADCs und digitale Signalerzeugungsschaltungen, und der zweite ist ein PIP-Prozessor mit Halbbild- und Zeilenspeichern. Der Einsatz eines dritten Chips (SDA9086), der das Taktsignal des Hauptbildes erzeugt, im Frame-in-Picture-Gerät ist nicht notwendig. In diesem Fall kann das Taktsignal von der internen PLL-Einheit des SDA9188-Prozessors erzeugt werden. Daran ist ein Quarzresonator mit einer Frequenz von 20,48 MHz angeschlossen. Anstelle eines Quarzresonators können Sie auch einen Keramikresonator verwenden. Die Auswahl des internen PLL-Geräts erfolgt über den l2C-Bus. Dazu wird Level 2 in das Bit d9188 des SDA04-Registers mit der Subadresse 0 geschrieben. Die Adresse des Mikroschaltkreises ist die gleiche wie die des SDA9088, also 00101110. In der zweiten Generation von Mikroschaltungen wurde die ADC-Bitkapazität von fünf auf sechs erhöht, was die Qualität des in das Hauptbildfeld eingegebenen Rahmens verbesserte. Es gibt zwei mögliche Größen – 1/9 und 1/16 der Bildschirmfläche. Die Mikroschaltungen können in Fernsehgeräten mit Bildraten von sowohl 50 als auch 100 Hz betrieben werden (Bit d3 im Register 00 ist auf den Pegel 0 bzw. 1 gesetzt). Analoge Leuchtdichte- und Farbdifferenzsignale mit positiver oder negativer Polarität werden von drei ADCs im SDA9187-Chip in drei 13,5-Bit-Digitalsignale umgewandelt, die mit einer Taktfrequenz von 100 MHz arbeiten (im 27-Hz-Modus wird die Taktfrequenz auf 14 MHz erhöht). ). Wenn die Polarität der dem Mikroschaltkreis zugeführten Farbdifferenzsignale positiv ist, muss Pin 5 mit dem gemeinsamen Kabel verbunden werden. Der freie Zustand dieses Pins bzw. die Versorgung dieses Pins mit +XNUMX V entspricht der negativen Polarität der Farbdifferenzsignale. Die nominalen Schwankungen der Eingangssignale Y, U, V betragen 1 V. Modellkonstante Spannungen für sie werden in der Mikroschaltung SDA9187 auf einem Teiler erhalten, der aus internen Widerständen besteht, die zwischen den Pins 18, 20, 22 und 24 angeschlossen sind. Um die zu reduzieren Lösung der Amplitudencharakteristik des ADC auf 0,5 V, zwischen Pin 20 und 22 einen externen Widerstand mit einem Widerstand von 128 Ohm anschließen. Die nominalen Schwankungen der Eingangssignale erhöhen sich auf 2 V, wenn ein 18-Ohm-Widerstand zwischen den Pins 20 und 530 und ein 22-Ohm-Widerstand zwischen den Pins 24 und 343 angeschlossen wird. Farbdifferenzsignale werden gemultiplext. Das Ergebnis ist ein Zehn-Bit-Stream, in dem das Luminanzsignal sechs Bits belegt. Zur präzisen Ausrichtung von Luminanz- und Chrominanzsignalen steht eine einstellbare Luminanzsignalverzögerung zur Verfügung. Die Anpassung erfolgt durch Änderung der externen Spannungen an den Klemmen 25 - 27 gemäß Tabelle. 1.
Die Reduzierung der Zeilenanzahl und der Abtastwerte pro Zeile in einem kleinen Bild erfolgt durch Interpolation horizontaler und vertikaler Filter, wodurch das Auftreten von Interferenzverzerrungen verhindert wird. Die Informationen werden dann in den Speicher mit einer Kapazität von 169812 Bit (212 Samples pro Zeile, 89 Zeilen, 9 Bit) geschrieben. Das zu lesende kleine Bild wird in einer der vier Ecken des Hauptbildes platziert. Der Ausgabeort wird über den l2C-Bus ausgewählt (Bits d6 und d7 im Register 03). Außerdem können Sie über den l2C-Bus das Eingabebild vertikal und horizontal verschieben (Bits d0 – d3 von Register 02 und d0 – d5 von Register 03). Die Bildwiedergabe ist im Halbbild- oder Einzelbildmodus möglich. Beim Einstellen des Feldmodus (Bit d7 im Register mit Adresse 06 enthält Level 0) wird nur ein Feld in den Speicher geschrieben. Im Frame-Modus (d7 = 1) befindet sich der Speicher ständig im Aufnahmemodus. PIP-Gerätechips werden sowohl im D/K- und B/G-Standard (625 Zeilen) als auch im amerikanischen M-Standard (525 Zeilen) verwendet. Das Kleinbild kann mit einem Rahmen versehen werden (Bit d0 von Register 01 enthält Level 1). Die Linienstärke und Farbe werden über den I2C-Bus eingestellt (Bits d4, d5 im Register 05 und d1 – d3 im Register 01). Bei einer Größe von 1/9 besteht ein kleines Bild aus 88 Zeilen, von denen jede 212 Samples des Luminanzsignals und 53 Samples der Farbdifferenzsignale enthält. Bei einer Größe von 1/16 enthält es 66 Zeilen und 160 Luminanzproben pro Zeile. Die vertikale und horizontale Bildgröße wird separat eingestellt (Bits d6 und d7 von Register 05). Dadurch ist es möglich, ein kleines 16:9-Bild auf einem 4:3-Bildschirm wiederzugeben. Dazu reicht es aus, den Bildausgabemodus mit der Anzahl der Zeilen 66 und der Anzahl der Samples pro Zeile 212 zu verwenden. Ebenso wird im Modus 88 Zeilen und 160 Samples pro Zeile ein Bild im 4:3-Format reproduziert einen Bildschirm im 16:9-Format. Signale von den Ausgängen des SDA9188-Prozessors können im Format R, G, B oder Y, U, V (Pegel 1 oder 0 im Bit d1 des Registers 00) ausgegeben werden. Es ist möglich, ein Standbild, ein sogenanntes „eingefrorenes“ Bild, zu erhalten. Dazu wird das Bit d5 im Register 00 auf Level 1 gesetzt. PIP-Geräte der zweiten Generation ermöglichen den Einsatz eines Chrominanzdecoders im Kleinbildkanal ohne Verzögerungsleitung pro Zeile. Diese Lösung wurde erstmals in [3] vorgeschlagen. Die Möglichkeit, die Verzögerungsleitung zu eliminieren, beruht auf der Interpolation von Leitungen im Vertikalfilter des PIP-Geräts. Am Ausgang des Decoders werden im PAL-Modus während jeder Zeile beide Farbdifferenzsignale mit halber Amplitude (bezogen auf den Nennwert) ausgegeben. Nach dem Vertikalfilter steigen die Signalamplituden auf den Nennpegel an. Im SECAM-Modus werden die R-Y- und B-Y-Signale mit einer nominalen (Einheits-)Amplitude abwechselnd über die Leitung an den Decoderausgängen verteilt. Nach Mittelung in einem Vertikalfilter erhält man Signale mit halber Amplitude. Um die gleiche Farbsättigung eines kleinen Bildes im PAL- und SECAM-Modus zu erzielen, ist es daher erforderlich, den Bereich der SECAM-Farbdifferenzsignale zu verdoppeln. Der Farbdecoder muss ein Farbstandard-Erkennungssignal erzeugen, das an den Zentralprozessor gesendet wird. Im SECAM-Modus schreibt dieser den Level 7 in das Bit d07 des Registers mit der Subadresse 1, dann wird der Übertragungskoeffizient für Farbdifferenzsignale verdoppelt. Die PIP-Chips der zweiten Generation werden in einem für die Oberflächenmontage konzipierten Gehäuse P-DSO-28 mit 28 Pins hergestellt. 1995 erschien der PIP-Chip SDA9288 der dritten Generation, der die Funktionen der Chips SDA9187 und SDA9188 kombinierte. Dieser Chip liefert wie das Kit der zweiten Generation ein zusätzliches Bild mit einer Fläche von 1/9 oder 1/16 des Hauptbildes. Allerdings haben sich auch neue Möglichkeiten ergeben. Zunächst können Sie das Bild im POP-Format (Picture Out of Frame) erhalten. Der Chip enthält eine umschaltbare Matrix R, G, B (für SECAM/PAL, NTSC – USA und NTSC – Japan-Standards). Über den I2C-Bus können Sie eine von 4096 Rahmenfarben auswählen. Die Einstellung der Verzögerungszeit des Helligkeitssignals erfolgt nicht durch Änderung externer Spannungen, sondern über den I2C-Bus (Bits d0 -d2 im Register 04). In der Mikroschaltung kann durch Ändern der externen Spannung an Pin 15 eine von drei möglichen Adressen eingestellt werden (11010110 bei U15 = 0; 11011100 bei U15 = 2,5 V und 11011110 bei U15 = 5 V). Dadurch können drei unabhängige Bilder mit drei PIP-Prozessoren angezeigt werden. Informationen über den Empfang des SECAM-Signals können direkt an Pin 26 geliefert werden. In diesem Fall wird der Übertragungskoeffizient für Farbdifferenzsignale verdoppelt. SDA9288-Mikroschaltungen werden im P-DSO-32-2-Gehäuse mit 32 Pins hergestellt. Reis. 1 veranschaulicht die Einbindung des SDA9288-Chips. Die Buchstaben VP und HP geben die vertikalen bzw. horizontalen Impulse des Hauptbildes an, und die Buchstaben VI und HI geben ähnliche Impulse des Eingabebildes an; FB – Austastimpulse ausgeben. Über die Jumper X2 und XZ wird die Adresse der Mikroschaltung ausgewählt.
Der 9189 veröffentlichte SDA1995-Chip heißt „Quad – PIP“. Dieser Name wird vergeben, weil damit ein Eingaberahmen mit einer Fläche erstellt werden kann, die 1/4 der Fläche des Hauptbilds entspricht. Darüber hinaus bietet der Chip weitere 17 Optionen zur Darstellung kleiner Bilder, darunter vier in der Größe 1/16, drei in der Größe 1/9 und neun in der Größe 1/32. Vier Optionen stehen für das 16:9-Format zur Verfügung. Eines davon sind beispielsweise drei Bilder, die sich rechts oder links von einem Standardbild im 4:3-Format befinden. Der SDA9189-Prozessor kommt in Verbindung mit dem SDA9187-Chip zum Einsatz, der wie bei den PIP-Geräten der zweiten Generation die Funktionen eines eingebauten ADC und eines digitalen Informationsflussgenerators übernimmt. Der Hauptzweck von „Quadro – PIP“ ist das Scannen ausgewählter Kanäle. Ein Bild erweist sich als bewegt, der Rest ist „eingefroren“. In jedes Bild kann eine Informationsbeschriftung eingegeben werden, die aus fünf Zeichen besteht (lateinische Buchstaben, Zahlen oder Symbole, die hauptsächlich ASCII-Codes entsprechen). Die Parität des wiedergegebenen Feldes wird bestimmt, was den normalen Betrieb im Frame-Modus erleichtert. Der Chip nutzt nicht den gesamten aktiven Teil des Eingabebildfeldes. Die Abtastung umfasst 576 Luminanzsignalabtastwerte pro Zeile und 252 Zeilen pro Halbbild. Wie bei Mikroschaltungen der zweiten Generation werden horizontale und vertikale Interpolationsfilter zur Komprimierung von Informationen verwendet. Bei Größe 1/4 mitteln die Filter nur zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte und zwei Zeilen, bei 1/9 drei Abtastwerte und Zeilen und bei 1/36 sechs Abtastwerte und Zeilen. Die empfangenen Informationen werden im Speicher aufgezeichnet, der eine Kapazität von 329184 Bit hat. Wenn ein einzelnes Bild wiedergegeben wird, die Bildfrequenz 50 Hz beträgt und die Basis- und Eingabebildstandards gleich sind (z. B. 625 Zeilen), kann ein Bildmodus implementiert werden, in dem sowohl gerade als auch ungerade Halbbilder aufgezeichnet werden. Dies verbessert die Klarheit und Zeitauflösung. In allen anderen Fällen werden nur gerade oder ungerade Halbbilder aufgezeichnet. Beim Auslesen eines kleinen Bildes aus dem Speicher wird dessen Position auf dem Fernsehbildschirm vertikal und horizontal über den l2C-Bus eingestellt. Der Prozessor verfügt über 21 Acht-Bit-Register zum Schreiben von Befehlen. Der Inhalt der Register wird in der Tabelle erläutert. 2. Der SDA9189-Chip ist mit den gleichen drei Adressen wie der SDA9288 ausgestattet. Der Grad der horizontalen und vertikalen Bildverschiebung wird in den Registern 02 und 03 aufgezeichnet.
Auf Wunsch kann ein kleines Bild gerahmt werden. Seine Farbe wird durch die Bits d0-d3 im Register 09 (Signalpegel Y), d0-d3 und d4-d7 im Register 10 (Signalpegel U und V) eingestellt. Insgesamt stehen 4096 Farben zur Verfügung. Bei der Wiedergabe mehrerer Bilder werden dazwischen interne Rahmen eingefügt. Wenn Bit d0 in Register 16 1 ist, erscheint eine softwaredefinierte Hintergrundfarbe auf dem gesamten Fernsehbildschirm mit Ausnahme des Eingabebilds. Die Ausgänge der Mikroschaltung können entweder die Signale R, G, B (Bit d0 von Register 12 ist 1) oder Y, U, V (dieses Bit ist 0) ausgeben. Der Wert des d1-Bits im selben Register bestimmt die Polarität der ausgegebenen Farbdifferenzsignale (sie werden nicht invertiert, wenn d1 = 0). Der SDA9189-Prozessor ermöglicht Ihnen wie der SDA9188 die Auswahl einer von drei Matrizen R, G, B: europäisch (für PAL- und SECAM-Signale – EBU-Standard), asiatisch (für die japanische Version des NTSC-Systems) und amerikanisch. Die EBU-Matrix wird ausgewählt, wenn Bit d2 von Register 11 0 ist. Die Unterschiede sind auf die unterschiedlichen Farbkoordinaten von Weiß und Primärfarben in den in diesen Ländern verwendeten Bildröhren zurückzuführen. Für verschiedene Matrizen erhalten Sie unterschiedliche Amplituden der Farbdifferenzsignale und Phasenwinkel bezüglich der B-Y-Achse. Sie sind in der Tabelle aufgeführt. 3.
Zur Steuerung der im Videoprozessor befindlichen Schalter R, G, B wird vom PIP-Prozessor ein Austastsignal ausgegeben. Seine Verzögerung gegenüber dem Helligkeitssignal und den Farbdifferenzsignalen (Bits d3 - d6 von Register 01) wird über den l2C-Bus eingestellt. Dadurch wird die exakte Position des Eingabebildes im Verhältnis zum Rahmen sichergestellt. Die Ausgangssignale werden externen Lastwiderständen entnommen, durch die die Ströme der drei DACs fließen. Autor: B.Khokhlov, Moskau
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