ADV7123:CMOS，330 MHz三重10位高速视频数模转换器(DAC)

特征

●330 MSPS吞吐率

●三重10位数模转换器（DAC）

●SFDR

◆在fCLK=50 MHz时为-70 dB；fOUT=1 MHz

◆在fCLK=140 MHz时为-53 dB；fOUT=40 MHz

●RS-343A-/RS-170兼容输出

●补充产出

●DAC输出电流范围：2.0 mA至26.5 mA

●TTL兼容输入

●内部参考电压（1.235 V）

●单电源5V/3.3V运行

●48引脚LQFP封装

●低功耗（3V时最小30mW）

●低功耗待机模式（3V时典型值为6mW）

●工业温度范围（-40°C至+85°C）

●无铅封装

应用

●数字视频系统（1600×1200@100 Hz）

●高分辨率彩色图形

●数字无线电调制

●图像处理

●仪表

●视频信号重建

一般说明

ADV7123（ADV®）是单片芯片上的三重高速数模转换器。它由三个具有互补输出的高速10位视频DAC、一个标准TTL输入接口和一个高阻抗模拟输出电流源组成。

ADV7123有三个独立的10位宽输入端口。一个5 V/3.3 V的电源和时钟是使零件正常工作所必需的。ADV7123具有额外的视频控制信号、复合SYNC和BLANK。

ADV7123还具有省电模式。

ADV7123采用5V CMOS工艺制造。其单片CMOS结构确保了更高的功能性和更低的功耗。ADV7123采用48引脚LQFP封装。

产品亮点

1.330 MSPS吞吐量。

2.保证单调到10位。

3.兼容多种高分辨率彩色图形系统，包括RS-343A和RS-170。

电路描述和操作

ADV7123包含三个10位DAC，有三个输入输出通道，每个通道包含一个10位寄存器。该部件还集成了一个参考放大器。ADV7123板上集成了CRT控制功能BLANK和SYNC。

数字输入

在每个时钟周期的上升沿，有30位像素数据（颜色信息）R0到R9、G0到G9和B0到B9锁存到设备中。这些数据被呈现给三个10位DAC，然后转换为三个模拟（RGB）输出波形（见图1）。

图1:视频数据输入/输出

ADV7123具有两个附加的控制信号，它们以类似的方式锁存到模拟视频输出。BLANK和SYNC分别锁定在CLOCK的上升沿，以保持与像素数据流的同步。

BLANK和SYNC功能允许将这些视频同步信号编码到RGB视频输出上。

这是通过向模拟输出添加适当加权的电流源来实现的，由BLANK和SYNC数字输入上的逻辑电平决定。显示了ADV7123的模拟输出RGB视频波形。图2SYNC和BLANK对模拟视频波形的影响得到了说明。 所有这些数字输入都被指定为接受TTL逻辑电平。

注1.输出端连接到双端75Ω 负载。VREF=1.235V，RSET=530Ω.3. RS-343级别和所有级别的公差。

图2:典型RGB视频输出波形

时钟输入

ADV7123的时钟输入通常是系统的像素时钟速率。它也被称为点速率。根据以下方程式，点速率以及所需的时钟频率由屏幕分辨率决定：

其中：Horiz Res是每行的像素数。Vert Res是每帧的行数。刷新率是水平扫描速率。这是屏幕必须刷新的速率，对于非隔行系统通常为60 Hz，对于隔行系统为30 Hz。回溯因子是总空白时间因子。这考虑到显示器在每帧总持续时间的某一部分（例如0.8）内是空白的。

因此，对于分辨率为1024×1024、非隔行60 Hz刷新率和回扫因子为0.8的图形系统：

因此，所需的时钟频率为78.6 MHz。如数字输入部分所述，所有视频数据和控制输入在时钟上升沿锁存到ADV7123中。建议ADV7123的CLOCK输入由TTL缓冲器（例如74F244）驱动。

视频同步与控制

ADV7123具有单个复合同步（sync）输入控制。许多图形处理器和CRT控制器具有生成水平同步（HSYNC）、垂直同步（VSYNC）和复合sync的能力。

在不自动生成复合SYNC信号的图形系统中，加入一些额外的逻辑电路可以生成复合同步信号。

同步电流在内部直接连接到IOGoutput，从而将视频同步信息编码到绿色视频通道上。如果不需要将同步信息编码到ADV7123上，则SYNC输入应设置为逻辑低。

参考输入

ADV7123包含一个板载电压参考。VREFpin通常通过0.1μF电容器端接至VAA。或者，如果需要，该部件可以通过外部1.23 V参考（AD1580）进行过驱动。

连接在RSET引脚和GND之间的电阻RSET根据ADV7123的方程式1和方程式2确定输出视频电平的幅度。

当使用SYNC时，方程式1仅适用于ADV7123。如果SYNC没有被编码到绿色信道上，则方程1类似于方程2。

使用RSET的可变值可以精确调整模拟输出视频电平。使用固定的560ΩRSET电阻可实现规范部分中引用的模拟输出电平。这些值通常对应于RS-343A视频波形值，如图2所示。

数模转换器

ADV7123包含三个匹配的10位DAC。DAC采用先进的高速分段架构设计。通过复杂的解码方案，将与每个数字输入对应的比特电流路由到模拟输出（比特=1）或GND（比特=0）。因为所有这些电路都在一个单片器件上，所以三个DAC之间的匹配是优化的。除了匹配之外，在单片设计中使用相同的电流源可以保证单调性和低故障。板载运算放大器根据温度和电源的变化稳定满量程输出电流。

模拟输出

ADV7123有三个模拟输出，分别对应于红色、绿色和蓝色视频信号。

ADV7123的红色、绿色和蓝色模拟输出是高阻抗电流源。这三个RGB电流输出中的每一个都能够直接驱动37.5Ω的负载，例如双端接75Ω同轴电缆。图3显示了连接到双端75Ω负载的三个RGB输出中的每一个所需的配置。这种布置在75Ω监视器上产生RS-343A视频输出电压电平。

图4显示了将RS-170视频电平驱动到75Ω监视器的建议方法。DAC的输出电流水平保持不变，但三个DAC上的源端电阻ZS从75Ω增加到150Ω。

图3:RS-343A模拟输出端

图4:RS-170的模拟输出端

图2显示了与驱动图3的双端75Ω负载的三个RGB输出相关的视频波形。除了灰度级、黑电平到白电平外，图2还显示了ADV7123的SYNC和BLANK的贡献。这些控制输入为模拟输出添加了适当加权的电流，为视频应用产生了特定的输出电平要求。

灰度操作

ADV7123可用于独立、灰度（单色）或复合视频应用程序（即仅用于视频信息的一个通道）。红色、绿色或蓝色三个通道中的任何一个都可以用于输入数字视频数据。两个未使用的视频数据通道应连接到逻辑0。未使用的模拟输出应以与所用信道相同的负载终止；也就是说，如果使用中继信道，IOR端接双端75Ω负载（37.5Ω），IOB和IOG应端接37.5Ω电阻器。

视频输出缓冲器

ADV7123被指定用于驱动输电线路负载。驱动此类负载的模拟输出配置在模拟输出部分进行了描述，如图5所示。然而，在某些应用中，可能需要驱动长传输线电缆长度。长度超过10米的电缆可能会衰减和扭曲高频模拟输出脉冲。输出缓冲器的加入补偿了一些电缆失真。需要具有大全功率带宽和2到4之间增益的缓冲器。这些缓冲器还需要能够在整个输出电压摆动期间提供足够的电流。ADI公司为此类应用生产了一系列合适的运算放大器。其中包括AD843、AD844、AD847和AD848系列单片运算放大器。在甚高频应用（80 MHz）中，建议使用AD8061。

使用缓冲放大器还可以实现RS-343A和RS-170之外的其他视频标准。改变缓冲电路的增益组件可以产生任何所需的视频电平。

图5:AD848作为输出缓冲器

PCB布局注意事项

ADV7123经过优化设计，可实现最低的噪声性能，包括辐射噪声和传导噪声。为了补充ADV7123出色的噪声性能，必须非常注意PCB布局。图6显示了ADV7123的通用连接图。

图6:典型连接图

应优化布局，使ADV7123电源线和地线的噪声最低。这可以通过屏蔽数字输入并提供良好的解耦来实现。缩短VAA和GND引脚组之间的引线长度，以尽量减少电感性振铃。

建议使用具有单个接地平面的4层印刷电路板。接地和电源平面应将信号迹线层和焊料侧层分开。通过使用多个去耦电容器，可以进一步降低模拟电源平面上的噪声。使用0.1μF和0.01μF陶瓷电容器可实现最佳性能。通过将电容器放置在尽可能靠近设备的位置，使电容器引线尽可能短，从而将每个VAA引脚单独解耦到地，从而最大限度地减少引线电感。值得注意的是，虽然ADV7123包含抑制电源噪声的电路，但这种抑制会随着频率的增加而降低。如果使用高频开关电源，请密切注意降低电源噪声。直流电源滤波器（Murata BNX002）在开关电源和主PCB之间提供EMI抑制。或者，可以考虑使用3端电压调节器。

数字信号互连

尽可能将ADV7123的数字信号线与模拟输出和其他模拟电路隔离开来。数字信号线不应覆盖模拟电源平面。由于使用了高时钟速率，应避免使用ADV7123的长时钟线，以尽量减少噪声拾取。

将数字输入的任何有源上拉终端电阻器连接到常规PCB电源平面（VCC），而不是模拟电源平面。

模拟信号互连

将ADV7123放置在尽可能靠近输出连接器的位置，从而最大限度地减少因阻抗失配而引起的噪声拾取和反射。

视频输出信号应覆盖接地平面，而不是模拟电源平面，从而最大限度地抑制高频电源。

为了获得最佳性能，每个模拟输出的源端接地电阻应为75Ω（双端接75Ω配置）。该终端电阻应尽可能接近ADV7123，以尽量减少反射。