GM7123C

DATA SHEET GM7123C 3 通道高清视频编码电路 2017.12 成都振芯科技股份有限公司 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C GM7123C 版本记录：1.1 当前版本时间：2017 年 12 月 新旧版本改动比较： 旧版 文档页数 当前版本 文档页数 主题（和旧版本相比的主要变化） 如果您有技术、交付或价格方面的任何问题，请联系成都振芯科技股份有限公司的相关办公室或当地 的代理商，或访问我们的网站：www.corpro.com 谢谢！ 编制时间：2017 年 12 月 由成都振芯科技股份有限公司发布 发布地点：成都 成都振芯科技股份有限公司版权所有 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 1 概述 GM7123C 是 一 款 频 率 330MHz 的 3 通 道 10 位 高 速 视 频 DAC 芯 片 ， 兼 容 RS-343A/RS-170 标准差分输出，输出电流范围是 2mA～26mA。输入兼容 TTL 电平，内部 基准 1.23V，单电源 3.3V 供电，采用 LQFP48 封装。 该芯片可应用于：数字视频系统（1600×1200@100Hz）；高分辨率彩色图像；数字射 频调制；图像处理；仪器和视频信号重建等。 2 特征 GM7123C 自带 3 个分离的 10 位数据输入端口，有视频控制信号 SYNC 和 BLANK 分别控 制同步和消隐。芯片带有省电模式，采用 CMOS 工艺制造。 a） 最高 330MSPS 转换速率 b） 3 个 10 位 DAC c） 输入兼容 TTL 电平 d） DAC 输出电流范围 2mA～26mA e） 集成带隙基准电压源 f） LQFP48 封装 3 封装及引脚功能说明 产品采用 48 引线的四边引线扁平外壳封装，实体尺寸 7mm×7mm。 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 图1 GM7123C 引脚排布图 该芯片的各引脚功能描述见表 1： 表1. 芯片引脚功能说明 引脚号 引脚名 方向 说明 1 G0 输入 绿色通道输入数据 2 G1 输入 绿色通道输入数据 3 G2 输入 绿色通道输入数据 4 G3 输入 绿色通道输入数据 5 G4 输入 绿色通道输入数据 6 G5 输入 绿色通道输入数据 1 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 7 G6 输入 绿色通道输入数据 8 G7 输入 绿色通道输入数据 9 G8 输入 绿色通道输入数据 10 G9 输入 绿色通道输入数据 11 BLANK 输入 消隐信号控制输入 12 SYNC 输入 同步信号控制输入 13 VDD 电源 电源电压 14 B0 输入 蓝色通道输入数据 15 B1 输入 蓝色通道输入数据 16 B2 输入 蓝色通道输入数据 17 B3 输入 蓝色通道输入数据 18 B4 输入 蓝色通道输入数据 19 B5 输入 蓝色通道输入数据 20 B6 输入 蓝色通道输入数据 21 B7 输入 蓝色通道输入数据 22 B8 输入 蓝色通道输入数据 23 B9 输入 蓝色通道输入数据 24 CLOCK 输入 时钟输入 25 GND 地 地 26 GND 地 地 27 IOB 输出 蓝色通道差分输出 28 IOB 输出 蓝色通道输出 29 VDD 电源 电源电压 30 VDD 电源 电源电压 31 IOG 输出 绿色通道差分输出 32 IOG 输出 绿色通道输出 33 IOR 输出 红色通道差分输出 34 IOR 输出 红色通道输出 35 COMP 输出 电容补偿端 36 VREF 输出 参考电压 37 RSET 输出 输出幅度控制电阻 38 PSAVE 输入 省电模式控制端 39 R0 输入 红色通道输入数据 40 R1 输入 红色通道输入数据 41 R2 输入 红色通道输入数据 42 R3 输入 红色通道输入数据 43 R4 输入 红色通道输入数据 44 R5 输入 红色通道输入数据 45 R6 输入 红色通道输入数据 46 R7 输入 红色通道输入数据 47 R8 输入 红色通道输入数据 2 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 48 GM7123C 输入 R9 红色通道输入数据 4 功能描述 GM7123C 包含 3 个 10 位 DAC，带有 3 个输入通道，每个通道都有 10 位数据寄存器。 片内集成带隙基准电压源，并且整合了 CRT 控制功能的 SYNC 和 BLANK 两个信号。 4.1 数字输入 30 位象素数据（色彩信息）R0－R9，G0－G9，B0－B9 在每个时钟周期的上升沿被 锁存。这些数据经过 3 个 10 位 DAC，被转换成 3 个模拟输出波形（RGB）。如下图所示。 时钟 数据输入 (R9-R0,G9-G0,B9B0,SYNC,BLANK) DATA 模拟输出 (IOR,IOR,IOG,IOG, IOB,IOB) 图2 视频数据输入/输出 芯片中增加了两个额外的控制信号 SYNC 和 BLANK 。这两个信号分别在时钟的上升沿锁 存，以便与象素数据流进行同步。 当输出 RGB 视频格式时，可以使用 SYNC 和 BLANK 功能编码视频同步信号或者消隐信 号。当调整 SYNC 和 BLANK 信号的逻辑电平时，可控制模拟输出的电流源权重。下图表示出 了模拟输出和 RGB 视频波形的关系。 RED,BLUE GREEN mA V mA V 白电平 18.62 0.7 26.67 1 100IRE 0 0 BLANK 电平 8.05 0.3 43IRE 0 SYNC 电平 0 1.输出连接到两个75欧姆的电阻负载 2.VREF＝1.235V，RSET＝530欧姆 图3 RGB 视频输出波形 下表列出了 SYNC 和 BLANK 信号对模拟输出的影响。所有数字输入均兼容 TTL 逻辑电 平。 表2. 视频输出真值表（RSET＝530Ω，RLOAD＝37.5Ω。 ） 3 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C DAC 输入 描述 IOG（mA） IOG （mA） IOR/IOB IOR / IOB SYNC BLANK 白电平 26.67 0 18.62 0 1 1 3FFH 视频 Video+8.05 18.62－Video Video 18.62－Video 1 1 Data Video 18.62－Video Video 18.62－Video 0 1 Data 8.05 18.62 0 18.62 1 1 000H 0 18.62 0 18.62 0 1 000H 8.05 18.62 0 18.62 1 0 xxxH 0 18.62 0 18.62 0 0 xxxH 数据 视频到 BLANK 黑电平 黑电平到 BLANK BLANK 电平 SYNC 电 平 4.2 时钟输入 芯片输入时钟频率等于系统的象素时钟速率，即为点频（Dot rate） 。时钟频率由屏幕 的分辨率决定，如下方程所示。 Dot Rate＝（Hoirz Res）×（Vert Res）×（Refresh Rate）/（Retrace factor） 其中，Horiz Res 是象素/行数量。Vert Res 是行/场数量。Refresh Rate 是刷新率；该速率表征 屏幕刷新的速率，通常逐行扫描系统是 60Hz，而隔行扫描系统是 30Hz。Retrace Factor 是总 消隐时间因子；该因子代表了一场画面中消隐时间与总持续时间的比例（例如 0.8） 。 因此，如果一个画面系统分辨率是 1024×1024，逐行扫描频率是 60Hz 刷新率，总消 隐时间因子是 0.8，则有： Dot Rate＝1024×1024×60/0.8＝78.6MHz 根据上式所得，所需的时钟频率是 78.6MHz。 所有的视频数据和控制输入信号都在时钟的上升沿进行锁存，推荐时钟输入外接 TTL 缓冲器。 4.3 视频同步与控制 芯片只有一个混合 sync（ SYNC ）输入控制信号。许多图像处理器和 CRT 控制器能够 产生水平 sync（HSYNC）信号，垂直 sync（VSYNC）信号和混合 SYNC 信号。 图像处理系统并不自动生成混合 SYNC 信号，而是由其中的逻辑电路来产生。 Sync 电流在芯片内部直接连到 IOG 输出，因此可将视频同步信息编码到绿色视频通 道中。如果不需将 sync 信息进行编码，则需将 SYNC 输入信号接到逻辑低。 4.4 参考电压输入 基准分为片内和片外两种。通常 VREF 脚外接 0.1μF 电容。另外，也可外接 1.23V 参考 电压。 电阻 RSET 连接 RSET 脚到地，该电阻决定了输出视频电平的幅度，如下式所示。 IOG（mA）＝11445×VREF（V）/RSET（Ω） IOR，IOB（mA）＝7989.6×VREF（V）/RSET（Ω） 其中第一个公式应用于当 SYNC 信号被使用的时候。当 SYNC 信号没有被编码到绿色通道中， 则两个公式相同。 当 RSET 阻值变化时，可精确调整模拟输出视频电平。 4 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 4.5 模拟输出 芯片有 3 个模拟输出，分别对应红、绿、蓝 3 种视频信号。这 3 种视频信号的模拟输 出是高阻电流源。3 个输出中的任意一个都可驱动 37.5Ω 的负载电阻。 IOR,IOG,IOB ZO=75欧姆 DAC (电缆) ZL=75欧姆 (显示器) ZS=75欧姆 (源端) 图4 RS－343A 模拟输出 上图表示 RGB 输出连接到电缆，而电缆双端都连接到 75Ω 的电阻。该配置方法能够 给 75Ω 负载的显示器提供 RS－343A 模拟输出信号。 IOR,IOG,IOB ZO=75欧姆 DAC (电缆) ZL=75欧姆 (显示器) ZS=150欧姆 (源端) 图5 RS－170 模拟输出 上图表示 RS－170 模拟输出配置方法，电缆一端连接到 75Ω 的电阻，另一端连接 150Ω 的电阻。 4.6 灰度工作方式 芯片可工作于待机、灰度（单色）或者混合视频信号等 3 种方式。红、绿、蓝 3 个通 道中的任意一个可输入数字视频信号，而其余两个通道输入逻辑零，芯片 3 个模拟输出端应 保持相同的配置方式。 4.7 带隙基准源 DAC 是电流舵结构，因此需要有带隙基准源来产生与温度无关的电压，并利用 V－I 转换电路将该电压转换成稳定的偏置电流，以便将电流复制到电流源中。 IBIAS1 带隙 基准 源 IBIAS2 IBIAS3 VBIAS RSET=530欧姆 5 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 图6 带隙基准源及 V-I 转换电路 带隙基准源为三路 DAC 提供对温度不敏感的 Cascode 偏置电流。 对绿色通道 DAC 输出来说（假设 ISYNC 连接到 IOG） ，RSET 和满刻度输出电流的关系 有 RSET＝11445×VREF/IOG 而处于 RGB 模式时，关系又变成 IOG＝11445×VREF/RSET （ SYNC 已确定） IOR，IOB＝7989.6×VREF/RSET 当 SYNC 无输入信号时，连接到低，此时 IOG 的方程等于 IOR 和 IOB。 4.8 10 位 330MHz DAC Input Data Register Binary to Binary to Thermometer Thermometer Decoder Decoder Delay Equalizer Latches and Switch Drivers ULSB Switches MSB Switches MSB Current Source Array LSB Switches ULSB LSB Current Current Source Array Source Array 图7 分段式电流舵 DAC 框图 DAC 采用分段式电流舵结构，分辨率是 10 位。 芯片中有 3 个通道，分别使用 1 个 DAC，最高转换频率 330MHz。 5 参数指标 5.1 极限工作条件 电源电压 VDD……………………………… 7V 输入电压 VI………………………………… GND-0.5V～VDD＋0.5V 结温 Tj……………………………………… 150℃ 存储温度 Tstg……………………………… －65℃～150℃ 工作温度ＴA ……………………………… －55℃～125℃ 5.2 推荐工作条件 表3. 符 号 参 数 推荐工作条件 最 小 最 大 单 位 VDD 电源电压 3 3.6 Ｖ VI 输入电压 0 3.3 Ｖ TA 工作温度 －40 85 ℃ 6 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 5.3 静态参数 表4. 静态特性参数（VDD＝3.3V，RSET＝560Ω） 参数符号 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件 数字电源电流 IDDD － 3.5 5 mA fCLK＝50MHz 模拟电源电流 IDDA － 62 72 mA 输入电流 IIN －1 － 1 μA － 50 － μA － 26 － mA － 18 － mA － 2 － mA － 2 － ％ 失调误差 eoffset － 0 － ％FSR VI＝0V 增益误差 egain － －1 － ％FSR VI＝3.3V 1.12 1.25 1.35 V － 0.1 － mA PSAVE 引脚上拉 电流 ISAVE 模拟输出电流 IO DAC 间匹配误差 Δem VI＝0V 或者 VDD SYNC ＝3.3V，VI＝ 3.3V，RSET＝530Ω SYNC ＝0V，VI＝ 3.3V，RSET＝530Ω SYNC ＝0V，VI＝ 3.3V，RSET＝4933Ω 基准电压范围 VREF PSAVE ＝0V， 待机电源电流 IPD BLANK ＝ SYNC ＝ CLOCK＝VI＝3.3V 6 机械尺寸 7 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 注 1：为引出端识别标志区。 单位为毫米 尺寸符号 最 小 数 值 公 称 最 大 A 1.3 － 1.6 A1 0.1 － 0.2 b 0.2 － 0.25 c 0.1 － 0.2 e － 0.50 － Lp 0.5 － 0.8 L 0.8 － 1.2 Z 1.55 － 1.95 D 6.8 － 7.2 E 6.8 － 7.2 HD 8.8 － 9.2 HE 8.8 － 9.2 θ — 图8 角度( °) － 0～8 外壳外形 7 产品应用信息 7.1 典型应用图 8 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C RSET=560  G0 R9 R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 PSAVE RSET RGB数据输入 G1 G2 G3 G4 G5 G6 C7=0.1uF VREF COMP IOR IOR IOG IOG VDD VDD IOB IOB GND GND GM7223 R2=75  R3=75 VDD B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 CLOCK G7 G8 G9 BLANK SYNC C8=0.1uF R1=75  数字控制输入 VDD=3.3V C5=0.1uF C6=0.01uF C3=0.1uF C4=0.01uF C1=0.1uF C2=0.01uF 时钟输入fCLK GND 图9 应用电路 上图为 GM7123C 的典型应用电路，每组电源都分别接退耦电容。电阻 RSET 可调整输 出电流大小，负载电阻可根据具体的应用来设置。 7.2 应用说明 t3 t4 t5 时钟 数据输入 (R9-R0,G9-G0,B9B0,SYNC,BLANK) t2 DATA t1 t6 模拟输出 (IOR,IOR,IOG,IOG, IOB,IOB) t8 t7 1.输出延时（t6）从时钟上升沿的50％开始到输出满刻度的50％ 2.输出上升/下降时间从满刻度的10％开始到90％ 3.输出传输时间从满刻度的50％开始到2％为止 图10 系统时序图 上图为 GM7123C 应用时的时序关系，输入时序应按照该图所描述的顺序来施加，其 关系如下表所示。 9 成都振芯科技股份有限公司 数据手册 3 通道高清视频编码电路 GM7123C 表5. 电源 3.3V 时序关系 模拟输出延时 t6 － 11.5 ns 模拟输出上升/下降时间 t7 － 4 ns 模拟输出传输时间 t8 － 25 ns 模拟输出斜率 t9 － 2 ns 时钟控制 fCLK 50MHz 级 － 50 MHz fCLK 140MHz 级 － 140 MHz fCLK 240MHz 级 － 240 MHz fCLK 330MHz 级 － 330 MHz 数据与控制建立时间 t1 0.2 － ns 数据与控制保持时间 t2 1.5 － ns 时钟高电平脉冲宽度 t4 fCLK－MAX＝330MHz 1.4 － ns 时钟低电平脉冲宽度 t5 fCLK－MAX＝330MHz 1.4 － ns 时钟高电平脉冲宽度 t4 fCLK－MAX＝240MHz 1.875 － ns 时钟低电平脉冲宽度 t5 fCLK－MAX＝240MHz 1.875 － ns 时钟高电平脉冲宽度 t4 fCLK－MAX＝140MHz 2.85 － ns 时钟低电平脉冲宽度 t5 fCLK－MAX＝140MHz 2.85 － ns 时钟高电平脉冲宽度 t4 fCLK－MAX＝50MHz 8 － ns 时钟低电平脉冲宽度 t5 fCLK－MAX＝50MHz 8 － ns 流水线延时 tPD － 1 PSAVE 上升时间 t10 － 10 时钟 周期 ns 10