卫星机顶盒的低成本时钟解决方案

卫星机顶盒和电视接收器包含了许多需要高速时钟的芯片。如果视频解码芯片没有提供外部时钟驱动(很多新型的器件都没有)，必须用间接的方法为需要时钟的音频器件产生时钟。本文探讨了通过采用一种双通道的BTSC编码器，例如AD71028，锁相环(PLL)如何为BTSC立体声系统提供稳定高速的时钟。

双通道的BTSC编码器的一个通道用于实际的BTSC立体声编码输出，另一个通道利用BTSC复合音频频谱中的残留导频信号和负反馈误差校正信号来产生主通道的主时钟(MCLK)和它自己本身通道的从时钟。如果按照这种方法使用AD71028，在设计卫星STB时就能低成本地增加立体声功能。对消费者来说，这就意味着即使家中的电视机和音/视频(A/V)接收设备分布在多个房间中，也可以通过同轴线缆将BTSC立体声传送到整个住宅，从而避免了使用高成本而且抗噪声性能差的RCA A/V线缆。

图1：一个电视频道的NTSC频谱。

图2：BTSC规定的音频频谱。

图3：基本的PLL系统。

图4：PLL频率合成器。当环路稳定时，f VCO＝N×f REF。

STB环境中的时钟产生问题

多通道电视声音(MTS)，又称为BTSC编码，已经于1984年被FCC采纳为NTSC格式视频信号的三个附加声道的编码方法。早期的NTSC视频已经包含了一个单声道的音频信号(相当于L+R，立体声和信号)，所以BTSC增加了立体声差分信号(L-R)，它与和信号结合起来就能解码出立体声音频。另外，第二个通道称为第二套音频节目(SAP)，用于提供第二语言，音频描述业务补充视觉信号或者是无线电业务的不足。第三通道，也称专业(PRO)通道，可能被广播站用来进行音频或数据交换的通道。

NTSC复合视频频谱和BTSC复合音频频谱的曲线分别如图1和图2所示。应当注意，BTSC频谱中包含了一个15.734kHz的导频信号，它与NTSC视频的水平同步频率相同，1H＝f_Hsync。接收器利用这个导频信号恢复2H频率处的双边带抑制载波(DSBSC)调制的立体声L－R音频通道，以及位于5H处的SAP通道和位于6.5H处的PRO通道。重要的是应当注意DSBSC调制需要相干解调，所以发送端和接收端的相位和频率必须完全相同，以免产生严重失真。

在接收器设计中，本地振荡器(LO)采用PLL以消除由于环境影响(例如环境温度变化)造成的频率偏移和相位偏移。因为这些偏移会引起下变频和解调误差，所以独立的振荡器是不够的，因为它们既无法保证准确的频率也不能保证准确的相位。典型的PLL包括一个低漂移的参考振荡器和一个用于调节频率的压控振荡器(VCO)。采用负反馈的方法就可以从参考输入产生低漂移的输出。因为f_Hsync可以用作一个低漂移的参考信号，所以可以用PLL为BTSC编码器和模数转换器(ADC)产生MCLK。传统的方法也采用PLL产生MCLK，但是本文所介绍的电路采用了一种不同的方法：它将一颗需要MCLK的器件整合到产生MCLK的PLL反馈环路中。

PLL的最基本形式由鉴相器、环路滤波器和VCO组成，如图3所示。鉴相器比较参考信号和反馈信号的相位，然后产生一个缓慢变化的输出作为相位差的函数。鉴相器的输出经过滤波以便为VCO提供一个纯净的控制电压。VCO输出反馈到鉴相器，并且负反馈迫使VCO在达到平衡时产生与参考频率相等的频率。鉴相器将跟踪参考信号的频率或相位(频率变换率)的变化。鉴相器输出经过滤波后驱动VCO，从而使它能跟踪参考频率。当VCO的输出频率和相位都与参考信号的频率和相位相等时，就认为PLL处于“锁定”状态。

只要稍微修改一下，上述基本的PLL原理可以有很多种用法。例如，在环路中增加一个分频器(例如一个模数为N的计数器)，如图4所示，基本的PLL成为一个稳定而且可调的频率合成器，它所产生的VCO输出频率可以是输入参考频率的整数倍或分数倍，即f