多鎖相環和擴頻時鐘在數字娛樂設備中的設計應用

隨著集成技術的不斷發展，基于鎖相環（PLL）的硅芯片時序解決方案的應用越來越普遍，為那些需要多種頻率的設計方案提供了更潔凈、更穩定的時鐘選擇方案。本文的目的在于詳細論述采用硅芯片時序解決方案來解決時序設計難題時所持的價值主張，并與采用多個獨立晶體或晶體振蕩器（XO）的傳統設計方法進行了對比。

1. 高清電視系統中采用多種頻率的需要——不同的標準和接口

圖1所示為液晶電視機天線的基本原理圖，簡單地說明了數字電視將輸入的數字數據流處理成適于用戶起居室內電視機使用的正確音頻和視頻格式的流程。

圖1：常見液晶電視機體系架構

調諧電路板上加入了多個子系統。各項基本功能從廣義上可以歸類到以下幾種模塊下：

1.模擬前端（解調器）

2.音頻/視頻編碼和解碼（MPEG視頻解碼器/MPEG音頻解碼器）

3.各類接口

4.顯示屏

上圖中所顯的所有模塊幾乎都需要時鐘信號。CPU要求的時鐘信號典型范圍為30 – 100MHz。MPEG標準要求采用基于27MHz的時鐘輸入。其中存在需要解碼器和編碼器同步的必要功能，而這項功能由VCXO（電壓控制晶體振蕩器）來實現。對于作為數模轉換器（DAC）時鐘源的音頻時鐘，其ppm要求極為嚴格。這些頻率取決于采樣頻率和過采樣比率。對于各類接口來說，時鐘信號由各自的標準來決定，諸如USB、以太網、調制解調器、PCI、PCIExpress、SATA等等。
顯示屏的時鐘取決于屏幕尺寸以及顯示標準（高清（HD）：1080i、1080p、720p；標清（SD）：NTSC、PAL）。屏幕控制器子系統的基本系統是將輸入圖像數據轉換成實際屏幕尺寸，例如，采用74.17582418 MHz等時鐘。