自从去年《卫星电视与宽带多媒体》杂志开辟《解析数字机》的专栏以来,小烧老师前后共详析了十多款卫星数字接收机的原理结构,涵盖了PHILIPS(飞利浦)的SAA7219+SAA7215方案、ST(意法半导体)公司早期的ST20-TP2+STi3520方案、之后的STi5500及现今使用的STi5518方案,还有低档产品中的国产海尔爱国者Hi2010C方案,现今非常流行的、最大众化的台湾CHEERTEK(其乐达)CT212S方案。笔者也曾介绍两款分别采用FUJITSU(富士通)公司的MB87L2250方案和LSI LOGIC(LSI逻辑)公司的SC2005方案的接收机。
就目前DVB-S解码方案中所采用单芯片处理器的形势而言,国内高端市场仍旧被ST公司垄断着,其主打产品为STi5518,能够与它一争高低的只有LSILOGC公司的ST2005。而低端市场目前业内最看好Ali的M3328,由于它的高整合性(SoC),从整体的BOM cost(材料成本)上和整体的性能上来看,都表现出的极高的性价比,具有极强的竞争力,这也是DVB发展的趋势。从某种意义上来讲,技术的进步,就是产品内部组件不断地整合,核心芯片高度整合,不仅使得体积、成本大大减小和降低,可靠性也得到提高,价格也更加低廉,甚至低到令人难以置信。德州科海电子有限公司的GL506x系列数字卫星接收机就是这样的典型,它包括GL5063型的科技先锋、GL5065型的外星人等产品。
笔者初次看到朋友拿来这款GL5065型的接收机时,不禁被它漂亮的造型所深深吸引,以为是一个高档的产品。该机的外观为银白色,超薄的机身,机器上盖中间镶有“DVB”的圆形标牌,上盖的两侧开有散热槽,机壳处理工艺不错,四角过渡流畅,电镀均匀厚实,越发显得高贵。面板也很简洁大方,只在左侧设置一个交流电源开关,金属电镀的按钮闪闪发亮:面板的中间镶嵌有茶色的有机玻璃,工作时,里面的三个红色的发光数码管显示节目序号,透射出来,非常醒目也不失柔和。打开面板下方可活动的下盖板,就可以看到六个隐藏按钮,分别标注:MENU、→、↑、↓、←、OK六个功能,也采用了金属电镀的工艺。
起初以为是金属机壳,拿到手上才发现份量轻飘飘的,原来它采用的也是塑料机壳,不过总之给人总的印象是:一切看上去很美。
那么,机器的内部到底怎样呢?带着这个疑问,我们拆开了上盖,发现电路主板的尺寸竟然没有电源板大,这在笔者的“拆机史”上还是从未遇到过的。
整个电源电路的设计很简单,就是采用以TNY268PN芯片为核心的开关电源,TNY268PN是Power Integrations公司(简称PI公司)于2001年推出的第五代开关电源控制器TinySwitch ll 系列集成电路中的一种。
TNY268PN芯片把高压功率MOSFET开关与电源控制器复合在单片器件内,采用简单的ON/OFF开/关控制方式调节输出电压,与常规的PWM脉冲宽调制相比较,由于采用智能化控制,无需环路补偿,因此电源转换效率极高;而且工作频率高达132kHz,从面简化了变压器设计工艺,可不用偏置绕组,减小了变压器尺寸,使得生产成本更低,此外工作频率轻抖动处理,可明显地降低电磁干扰(EMI),使得EMI滤波元件更少。因此,我们在这款机器上未看到抗干扰电路的设计。该芯片还具有全集成化自动再起动功能,可用于短路和开环故障保护,以节约外部元件成本。
以TNY268PN芯片为核心的开关电源典型应用。
由于上述的这些特点,使得以TNY268PN芯片为核心的开关电源广泛地应用在VCD、DVD、DVB机顶盒、手机充电器、各种AC适配器等多种小功率家用电器产品上。
接下来,我们来看看电路主板,该主板的尺寸约为73mm×1100mm,除去音视频插座和LM317散热片的高度,主板的高度不到18mm,非常小巧。
电路板上的主芯片采用台湾Ali(扬智)科技股份有限公司的M3328芯片,提到Ali(扬智)公司,读者们可能不太了解,但说起DVB-S采用的阿里方案,大家应该还是有所耳闻的。早期的亚视达、天诚、迪艾特等卫星接收机大都采用此设计方案,其实阿里就是Ali的译音,这家台湾公司在DVD领域早就有所建树,如推出的0.18微米制程的单芯片(整合控制芯片与解码芯片)M3328,其方案与ESS、WINBOND(华邦)等一起占有很大的市场。
在DVB-S领域中,该公司的产品从M3326、M3327、M3328、M3329发展到现在的M3330,不断地推陈出新,已形成一个完整的Roadmap 系列。早在2004年初,Ali公司就成功开发了首颗整合MPEG解码与QPSK解调功能DVB-S系统解决方案,并推出M3328整合芯片,其设计方案最为简洁,仅仅包含RF、SDRAM和FLASH,并且具有九画面浏览、动画设计、最短的盲扫时间,以至于在当时被业内人士称为DVB-S的“终结版”,可见大家对它的推崇,。M3328这颗高整合度的芯片代表了当今国内低端市场上的高阶产品,在其面世后,珠三角及福建一带的生产厂家率先使用其产品,不过由于早期方案的BUG(如节目存不上等),导致整批的产品被退回,起初的损失也较大,成为当时业内的热点话题。之后通过半个月的技术攻关,终于使问题得到了完满的解决。
M3328芯片包括CA解扰器、CI和IDE接口、PVR和时移接口;内建QPSK解调器、逐行扫描(P-Scan)处理器、内置视频编码器等功能;具备MP3、MPEG-2 multi-channel 音效解码、杜比ProLogic ll、杜比数位和DTS解码、HDCD和WMA解码能力。
程序存储器采用一片8Mbit(1M×8bit)的FLASH,型号为S29AL004D7 OTA102(U6),数据存储器是常见的Etron Technology (钰创)的16Mbit(1M×16bit)EM636165TS-7(U4)SDRAM.
在主板JPS1接口的附近有一片类似贴片三极管封装方式的CX1117-1.8(U14),它就是低压差LDO(Low Dropout Regulator)线性稳压电源芯片,生产LDO芯片的公司很多,如ALPHA、LT(Linear Technology)NI(Nationgal semiconductor)等国外公司,而这款芯片采用的是国内无锡创芯片微电子生产的,输出电压为1.8V,为CPU提供工作电源,在我们常见的DVD解码板、电脑主板和显卡上,也可以看到这种器件。
由于M3328芯片内未建音频D/A转换器,因此主板上添加了ET8211数模拟转换芯片(U12),通过ET8211转换出来左、右声道的两路音频信号,再由采用双运放RC4558(U11)构成的音频放大电路分别进行放大。ET8211和常见的PT8211、82V731功能一样,广泛应用在低端产品中,可以互换,其特点是结构很简单。采有8DIP封装方式。
GL506x系列数字卫星接收机定位广大的农村市场,因此外围输出接口非常简单,只有一组音视频输出插孔(L/R/V)和一个射频调制器(RF)输出插孔,射频调制器直接做在电路主板上,其中的中周和电感线圈采用热溶胶封固,防止因振动引起频率漂移。
该机可以进行软件升级,但没有外接的RS232串口,不过主板上有四脚插针(J6),从左到右对应的功能分别为:+5V、TXD、RXD、GND。主板上还预留有六针JTAG接口,从左到右对应的分别为:GND、TCK、TMS、TDO、TDI、TRSTJ,用于板载的FLASK的在线编程(ISP)。
最后,我们来看看这款接收机的调谐器。有朋友可能会感到很惊讶:这款接收机的调谐器体积怎么这么小?它只有普通LNB的一半大,测量一下,其长、宽分别为43mm和33mm。再看看背面,引脚也很少,只有12个。
这就是一款单纯的调谐器,和过去老式的数字接收机(如ST20-TPx+Sti3520A的双片机)所采用的调谐器的功能相似,其内部仅调谐器电路,只能输出I(同相位)、Q(正交相位)中频信号,而现在的调谐器是将QPSK解调芯片也做到调谐器内部,构成为一体化调谐器,是可以直接输出传输流(TS)的。不过该机的主芯片M3328已集成了QPSK解调功能,因此选择单纯的调谐器与之相配,恰到好处。
虽说和老式调谐器功能相似,但集成整合技术的进步带来的最大好处就是体积的缩小,我们就来看看采用的是什么整合芯片吧:打开上屏蔽盖,映入眼帘是采用一块美国美信(MAXIM)公司的MAX2118芯片。
美信(MAXIM)公司是一家致力于模拟和混合信号集成产品设计、开发与生产的跨国公司。本机中采用的MAX2118和该公司的另一款产品 MAX2116均为同一个系列,采用40引脚QFN封装,它将一个完整的卫星接收机前端和压控振荡器(VCO)都整合在一块只有6mm×6mm大小的芯片里。该芯片能够通过宽带I/Q下变频器将来自950-2150MHz的L波段信号直接变频至基带信号(即一次变频),和以往采用二次变频方案相比较,省掉了一个IF本振、一个IF混频器和两个高成本的SAW(声表面波)滤波器,从而使得制造成本大大地降低。
芯片内部包括一个带有增益控制的LNA、I/Q下变频器、截止频率可调的基带低通滤波器和可变增益放大器,还包括一个完全由单块电路构成的VCO和全频率合成器,可通过12C总线命令接口对器件进行配置。该芯片的详细工作原理参见《卫星电视与宽带多媒体》杂志2005年第19期上小烧老师在《解析数字机——亚视达HIC-5288》一文中的介绍,这里不再赘述。
MAX2118在工作时会产生一定的功耗,为加强散热效果,调谐器上屏蔽盖的设计较为独特,将屏蔽上盖靠近芯片的位置直接冲压凹进去,形成弹片和芯片表面紧贴,既作为散热片,又作为散热孔,还是屏蔽罩,真是一举三得。
总之,该款机器通过对新型器件的运用,使功能得到了大大的加强,体积也显著地缩小了。而且最值得称赞的是,该机盲扫所用的时间是非常短的,只要进入主菜单,在[系统设置]栏目中选定[系统设定2],然后连续按动“音量减”四次,最后再按“静音”一次,即要出现盲扫设置界面。盲扫亚洲S3卫星上的节目时,只需要3分钟即可完成。不过,由于软件设计的原因,每次盲扫地都必须进行以上的操作方式能进入,而不像其它的机器,只要输入一次密码,即可永久开启盲功能。
随着新型集成器件的广泛应用,使得DVB-S产品的整合度越来越高、体积越来越小,制造成本也越来越低,这无疑是技术进步的表现,也是我们普通的消费者乐见其成的。但与此同时,我们却总感觉到不少产品的内在质量也在不断地下降,机器故联率奇主主同,工作过程中的死机现象严重,一些最基本的要求如画质等,都远不如老百胜双片机等一些过去的老产品。这些都应归咎于低价格、低成本的市场竞争——众多厂家在价格战上打得你死我活,整机产品有的甚至做到180元以下,一切都在靠“血”拼。笔者认为,各厂家主要还是看好国内卫星直播平台发展的一线曙光,想在幅员辽阔的偏远山区和广大的农村市场大战一番宏图。不过,要想在想起来很美的销售市场中真正站住脚,分到一杯甜羹,就必须切实抓好产品内在工艺和质量,使得一些看上去很美的产品,使用起来一样很美。
编后话:生产工艺的进步和电路的高度集成化大大降低了DVB产品的价格,但是,降低成本并不是唯一的目的。如果接收机丢失了还原清晰图像和保真音频的能力,恐怕就和鲁迅笔下的“九斤老太”的后人们没什么区别了。