深入解析MC44BS374T1/374T1A：高性能音频/视频调制器

在当今的电子设备中，音频和视频调制器扮演着至关重要的角色。Freescale Semiconductor的MC44BS374T1/374T1A就是这样一款具有高性能和高集成度的PLL调谐UHF和VHF音频/视频调制器，广泛应用于VCR、机顶盒等设备。下面我们就来详细了解一下这款调制器。

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产品概述

MC44BS374T1/374T1A是下一代的音频和视频调制器，相比其前代MC44BC374T1有诸多改进。它采用SO16NB封装，有MC44BS374T1D,R2和MC44BS374T1AD,R2两种型号，工作温度范围为0°C到+70°C。需要注意的是，若采用卷带包装，需添加R2后缀。

产品特性

集成与低外部组件

• 集成了片上可编程UHF振荡器，无需外部变容二极管、电感器或调谐组件，极大地减少了外部组件数量，降低了设计复杂度。
• 支持21 - 69频道的UHF操作，通过内部分频器还可实现30MHz - 450MHz的VHF范围。

输出性能

• MC44BS374T1A典型TV输出电平为82dBuV，MC44BS374T1典型TV输出电平为75dBuV，能满足不同应用场景的需求。
• 固定视频调制深度（典型值82%），保证了视频信号的稳定输出。

总线兼容性

• 高速读写 (I^{2}C) 总线兼容（800kHz），且 (I^{2}C) 总线兼容5V和3.3V，提高了与其他设备的兼容性。

其他特性

• 集成片上可编程声音副载波振荡器（4.5、5.5、6.0和6.5 MHz），无需外部变容二极管。
• 具备片上视频测试图案发生器和1kHz音频测试信号，方便测试和调试。
• 低功耗可编程调制器待机模式，降低了功耗。
• 上电时PLL锁定期间瞬态输出抑制，减少了对其他频道的干扰。
• 逻辑输出端口由总线控制，可用于控制外部设备。
• 启动频道为‘71’（871.25 MHz），并具备ESD保护，最小4 kV。

与前代产品对比

与MC44BC374T1相比，MC44BS374T1/374T1A有以下显著改进：

• MC44BS374T1A输出电平更高（82 dBuV vs 74.5 dBuV）。
• MC44BS374T1A视频信噪比提高了3 dB。
• (I^{2}C) 总线兼容3.3V。
• 正常和待机模式下功耗降低2 mA。

引脚描述

引脚编号	引脚名称	描述
1	SCL	(I^{2}C) 时钟
2	SDA	(I^{2}C) 数据
3	LOP	由 (I^{2}C) 总线控制的逻辑输出端口
4	XTAL	晶体
5	GND	接地
6	PREEMP	预加重电容
7	AUDIO	音频输入
8	SPLFLT	声音PLL环路滤波器
9	VIDEO	视频输入
10	VCCA	主模拟电源电压
11	GND	模拟接地
12	TVOUT	TV输出信号
13	TVOVCC	TV输出级电源电压
14	PLLFLT	RF PLL环路滤波器
15	VCCD	数字电源电压
16	GNDD	数字接地

这些引脚的合理连接和使用，是保证调制器正常工作的关键。例如， (I^{2}C) 总线相关引脚（SCL和SDA）用于实现与其他设备的通信，而音频和视频输入引脚则负责接收相应的信号。

功能概述

MC44BS374T1/374T1A主要由三个部分组成：

高速 (I^{2}C) 兼容总线部分

负责与外部设备进行通信，实现对调制器的控制和配置。

PLL部分

用于合成UHF / VHF输出频道频率，通过集成的UHF振荡器和分频器，可实现不同频率的输出。

调制器部分

接收音频和视频输入信号，对UHF/VHF载波进行调制。同时，片上还集成了视频测试图案发生器和音频测试信号，方便调试和测试。

该调制器能够处理B / G、I、D / K、M / N等多种系统，且采用高频BiCMOS技术，实现了UHF谐振回路和某些滤波功能的集成。

电气特性

工作条件

在 (V{cc}=5.0 V) 、环境温度 (=25^{circ} C) 、视频输入 (1 V{p-p}) 、10步灰度、RF输出接75欧姆负载的条件下，调制器具有以下特性：

• 工作电源电压范围为4.5 - 5.5 V。
• 所有部分激活时，总电源电流典型值为50 mA。
• 待机模式下，总电源电流典型值为5 mA。

(I^{2}C) 位映射与编程

通过 (I^{2}C) 总线可以对调制器的各种参数进行配置，如声音副载波频率、图像与声音载波比、测试图案等。例如，通过设置SFD0和SFD1位可以选择声音副载波频率（4.5、5.5、6.0或6.5 MHz）；通过设置PS位可以调整图像与声音载波比（12 dB或16 dB）。

高频特性

MC44BS374T1A

• TVOUT输出电平典型值为82 dBµV。
• UHF振荡器频率范围为460 - 880 MHz。
• VHF范围为45 - 460 MHz。

MC44BS374T1

• TVOUT输出电平典型值为75 dBµV。
• UHF振荡器频率和VHF范围与MC44BS374T1A相同。

此外，还对声音副载波谐波、色度副载波二次谐波、色度/声音互调等参数进行了详细的测试和规定。这些高频特性对于保证调制器的性能和图像质量至关重要。

视频和音频特性

视频特性

• 视频带宽在5 MHz处相对于100 kHz的参考电平衰减典型值为 -0.8 dB。
• 视频输入电平最大为1.5 Vcvbs。
• 视频输入电流典型值为0.2 µA。
• 视频输入阻抗典型值为500 KΩ。
• 视频调制深度典型值为82%。

音频特性

• 图像与声音比可通过PS位设置为12 dB或16 dB。
• 音频调制深度典型值为80%。
• 音频输入电阻典型值为53 KΩ。
• 音频频率响应在50 Hz - 15 kHz范围内相对于1 kHz的参考电平偏差在 -2.0 - +2.0 dB之间。

工作模式

上电设置

上电时，调制器默认配置为UHF振荡器在频道71（871.25 MHz），逻辑输出端口为低电压，峰值白削波开启，声音频率为5.5 MHz，图像与声音比为12 dB。

电源供应

三个Vcc引脚（引脚10、13和15）必须同时供电，以确保所有内部模块正确偏置。当所有Vcc都切换到0V时，SDA和SCL引脚呈高阻抗。

待机模式

通过设置OSC=0、SO=1和ATT=1，可以将调制器设置为待机模式，此时声音振荡器、UHF振荡器以及视频和声音调制器部分的偏置内部关闭， (I^{2}C) 总线部分保持活跃，降低了功耗。

瞬态输出抑制

为了减少UHF PLL锁定过程中对其他频道的干扰，在以下两种情况下，声音和视频调制器会在263ms的超时时间内关闭：

• 从0V上电到5V。
• UHF振荡器从关闭状态上电。

UHF振荡器 - VHF范围

UHF振荡器完全集成，无需外部组件。在测试模式1的1.b到1.e状态下，UHF振荡器可以内部分频为2、4、8或16，以实现低频测试或VHF范围操作。

逻辑输出端口（LOP）

LOP引脚可用于控制外部衰减器或外部开关，例如在天线输入和TV输出之间进行切换，减少某些区域的互调风险。

视频部分 - 峰值白削波

调制器需要负向同步脉冲的复合视频输入，标称电平为1 Vpp。视频信号经过AC耦合到视频输入，同步尖端电平被钳位。峰值白削波电路可以防止视频对载波的过调制，并且可以通过软件禁用。

测试图案发生器

(I^{2}C) 可以生成简单的测试图案，由两个白色垂直条和黑色背景以及976 Hz音频测试信号组成，方便TV接收器调谐到调制器输出。

声音部分

声音振荡器完全集成，内部低通滤波器和匹配结构提供了极低的谐波水平。音频输入信号经过AC耦合到放大器，然后驱动调制器。音频预加重电路是一个高通滤波器，根据不同标准（BG或M/N）推荐不同的电容值。通过调整声音PLL环路滤波器的参数，可以增加音频带宽。

高速 (I^{2}C) 兼容总线

规格条件

在 (Vcc=5.0 V) 、 (TA=25^{circ} C) 的条件下， (I^{2}C) 总线具有以下电气和时序特性：

• SDA / SCL输出电流在0 V时为 -5 - -2 µA。
• SDA / SCL低输入电平为1.5 V，高输入电平为2.1 V。
• 总线时钟频率最大为800 kHz。

总线格式

(I^{2}C) 总线有写模式和读模式两种格式。写模式下，芯片地址为1100010010(ACK)，需要接收两个或四个数据字节；读模式下，芯片地址为1100010111(ACK)，设备会返回一个包含三位状态信息的字节。

应用与设计

引脚电路原理图

引脚电路原理图展示了各个引脚的连接方式和相关的电阻、电容等元件，为实际设计提供了参考。

应用图

应用图给出了调制器的推荐应用电路，包括 (I^{2}C) 总线、电源、音频和视频输入等部分的连接方式。需要注意的是，RF PLL环路滤波器组件应尽可能靠近Vccd引脚，电源电压去耦电容应尽可能靠近接地。

评估板布局和原理图

评估板布局和原理图为工程师提供了一个实际的设计参考，方便进行测试和验证。

包装与标记

包装说明

采用卷带包装，适用于双列直插式SOP（SOIC）封装。组件方向应使引脚1侧靠近带的圆形链轮孔。

标记说明

在封装的引脚1端部分标记条形，条形宽度为10 - 20 mils，长度至少为条形宽度的四倍。标记还包括部件编号、组装地点代码、晶圆批次代码、年份和工作周等信息。

MC44BS374T1/374T1A是一款功能强大、性能优越的音频/视频调制器，在VCR、机顶盒等设备中具有广泛的应用前景。电子工程师在设计过程中，需要充分了解其特性和工作模式，合理进行引脚连接和参数配置，以实现最佳的性能和稳定性。你在实际应用中是否遇到过类似调制器的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。