数模一体化液晶电视机设计与实现

摘要：介绍以晨星半导体公司的解码芯片MSD209为核心，设计了一款数模一体化液晶电视机，详细介绍该一体机的整机结构，各个模块电路的工作原理，以及整机软件的设计与实现。

关键词：数模一体机；中频解调；模块化设计

引言

数模一体机可以同时接收模拟和数字广播电视信号。笔者参与研发的数模一体机采用晨星半导体公司解码芯片MSD209为核心，不需要外接机顶盒，只需要一条电视天线输入就可以同时接收数字和模拟电视信号。由于解码芯片内部包括对模拟和数字信号的解码，解码芯片的集成度比较高，元件比较少，机器操作界面简单明了。下面介绍该一体机的整机结构设计思路，希望对今后设计数模一体化液晶电视机有一定借鉴。

整机电路结构设计

整机电路设计

整机电路结构如图1所示。整机具有高清Full HD超薄LED背光显示屏，能够实现4：3和16：9信号自动识别功能；符合节能标准，待机功率小于1W；感应按键，自由操控，科技时尚；动态Gamma控制、肤色调整、黑电平延伸等，使图像层次分明、色彩鲜艳、时刻保持清晰视像：能够接收模拟信号制式和数字信号制式；内置数字多媒体播放器，可支持H.264、MPEG4等多种音视频格式。该机型具有3路AV输入，2路YPbPr输入，1路VGA输入，3路HDMI输入，2路USB输入，1路AV输出，1路耳机输出。伴音功放采用晨星半导体公司MSH9000，伴音功率8W×2：DDR采用512Mbit 2片：FLASH采用4Mbit；HDMI切换IC采用3选l通道设计的IC。

中频解调设计

模拟中频解调设计

电视机接收到模拟电视信号经过数模一体化高频头将模拟高频信号转换为模拟中频信号，再分别经过图像和伴音声表面波滤波器后，将信号输入模拟中频解调芯片，进行图像和伴音解调，经中频放大器分离出模拟CVBS全电视信号。

对于不同地区的模拟信号，通过数模一体化高频头转换为模拟中频信号频率也不相同，PAL／SECAM制式的模拟中频信号频率为38／38.9MHz，NTSC制式的模拟中频信号频率为45.75MHz。设计不同地区的数模一体机时，将图像和伴音声表面波滤波器，以及模拟中频解调芯片更换成与PAL／SECAM／NTSC制式相对应的元件，这大大减少了开发时间，提高了工作效率。

数字中频解调设计

电视机接收到数字信号经过数模一体化高频头将数字高频信号转换为数字中频信号，输入到数字中频解调芯片内，进行子带解调、取样率变换、整形和校正后，输出并行TS数字码流，如图2、图3所示。

对于不同地区的数字信号，通过数模一体化高频头转换为数字中频信号频率也不相同、ATSC制式的数字中频信号频率为44MHz，DVB-T制式的数字中频信号频率为45.75MHz。设计不同地区的数模一体机时，将数字中频解调芯片更换成与ATSC／DVB-T制式相对应的解调芯片。

解码模块设计

数字中频信号TS流经过视频缓存控制器后，通过解量化器、运动矢量算法设计，数字解码，最终得到10bit数字RGB信号。数字解码部分，由于数字信号的不同，解码方式也不相同，数字解码形式有MPGE2、MPEG4、H.264、AC3等，通过软件切换调用，实现不同数字信号的解码，如图4、图5所示。

为了支持PC和视频两路输入，芯片内设有一个3路10bit高精密视频ADC，上限可达165MHz；支持HDMI1.3的高速信号输入；多制式3D视频解码器，用于NTSC、PAL、SECAM制式；HDTV同步分离器、运动自适应解交织引擎：用以消除抖动效应的新型扫描变换装置SRC；内设USB单端主控器，适应USB2.0版本格式；另外，最终实现10bit LVDS全高清信号输出到LED液晶显示屏。

伴音模块设计

从MSD209输出1V音频信号，经过AZ4558音频放大器提升3.3倍后，输出给MSH9000，再经过功放放大，经过喇叭产生声音，如图6。

其中R1／R2=3.3、R3／R4=3.3，是左右声道音频放大器的放大倍数，MSH9000的放大倍数通过软件(软件接口为G0，G1)调节，从15db到31db，分四级。

MSH9000有两个音频声道，每个通道均可提供10w输出功率，芯片内的音频功放运行在D类工作状态，所以功放的功率很高，即使在播放音乐时，也不必使用散热器，其输出能与80hm阻抗的扬声器匹配。MSH9000还能有效抑制咔咔声和劈啪声，即使在低功率1W输出的条件下，也能播放高品质的音乐，其失真度THD小于1％。

整机软件设计

整机软件开发是基于8051内嵌MCU硬件架构体系，利用PC开发平台进行设计和开发。为了使系统软件更易于为人们所理解、设计、开发、测试和维护，整个软件开发采用模块化思想进行设计开发。整个软件的运行基于时间驱动，调用相应模块函数、实现各种电视接收、图像和声音处理以及显示等功能、架构见图7，流程见图8。

小结

本方案采用全球化的设计理念，将各部分电路设计成为模块化、标准化电路，硬件和软件在简单修改后，就可以适应不同地区数字和模拟信号，减少了重新规划和设计的工作，相比一些旧的处理方案大大缩短了开发周期，提高了工作效率，为今后开发全球数模一体化液晶电视机起到一定借鉴意义。