가전 기기에 사용되는

고성능의 저가형 비디오 IC 트랜드

점점 더 많은 가전 기기들이 비디오 기능을 갖춤에 따라, 고성능의 저가형 비디오 IC에 대한 요구도 증가하고 있다. 고성능 비디오 IC에 대한 최종 시장은 더 이상 고성능 방송 애플리케이션 및 전문 비디오 애플리케이션 영역에만 국한되지 않는다.

글 │Debbie Brandenburg, 페어차일드 반도체

점점 더 많은 가전 기기들이 비디오 기능을 다루고 있어, 이에 따른 고성능의 저가형 비디오 IC에 대한 수요도 증가하고 있다. 고성능 비디오 IC의 최종 시장은 고성능 방송 애플리케이션과 전문 비디오 애플리케이션 분야에만 더 이상 국한되지 않는다. 가전기기에 사용되는 비디오 IC를 위한 장

점, 요구조건, 고집적 기술 동향에 대해 살펴보자.

트랜드의 변화

바로 얼마 전만 하더라도, 방송 비디오 전문 제품을 설계하는 엔지니어들만이 고성능 비디오 IC를 요구하는 유일한 엔지니어들이었다. 이들은 고대역폭, 슬루 레이트 및 방송 품질 비디오에 적합한 뛰어난 차동 게인/위상 사양과 함께 구동 성능을 갖춘 고성능 증폭기를 요구했다. 성능은 최종적인 요구조건이었다. 소비자들이 이용할 수있는 기술 수준은 지난 50년 동안 급격히 향상되었다.

소비자들은 이제 고품질 비디오 환경에 둘러싸여 생활하면서, 자신들의시청 경험에서 약간의‘스노우(Snow)’현상도 용납하지 않고 있다. 오늘날의 컨수머 비디오 기기를 생산하는 제조업체들도 소비자들이 감당할 수 있을 정도의 가격으로 고품질 비디오 제품을 공급할 수 있는 방법을 모색 중이다. 반도체 제조업체들은 일단 디스크리트 부품들로 관리된 기능들을 통합시켜 가전기기 제조업체들이 성능을 향상시키고, 보드 공간을 축소시키며 가격을 낮출 수 있도록 도움을 주고 있다. 비디오 필터링 기능은 여기에 적절한 예이다.

비디오 필터링은 원치 않은 신호 및 높은 주파수의 가공물(Artifact)을 제거시킴으로써 비디오 이미지 품질을 향상시킨다. 현재 시장에 출시된 비디오 필터링 IC는 설계자들에게 소형의 비용 효율적이며 신뢰성이 높은 표준수동형 필터 솔루션의 대체 제품으로 제공되고 있다. 이러한 고집적 소자들은 다음과 같은 특징을 갖추고 있다. 이러한 고집적 부품들은 여러 가지 기능을 가지고 있다.

- SD(Standard Definition), PS(Progressive Scan) 또는 HD(High Definition) 애플리케이션에 적합한컷오프 주파수(Cutoff Frequency)를 갖춘 저대역 필터

- 복수의 75Ω 비디오 부하를 구동시킬 수 있는 다양한 게인의 출력 드라이버

- 복수의 비디오 입력간의 스위칭을 위한 입력 멀티플렉서

- DC 복구 기능

- 다양한 비디오 포맷(RGB, YPbPr,YUV, Y/C, CV)을 조절할 수 있는온-칩 클램프/바이어스 선택

- 디스크리트 부품 필터에서 50% 또는 그 이상의 보드 공간 축소

고집적 및 기능

오늘날의 가전 제품들은 다양한 비디오 표준을 조절할 수 있다. 소비자입장에서, 우리는 TV가 디지털 스틸카메라, 케이블 박스, VCR, DVD 플레이어, 게임 콘솔 등과 같은 제품의 입력을 수용하기를 희망한다. 우리는 TV가 비트를 건너뛰지 않으면서 이러한 비디오 소스 모두를 수용할 수 있기를 기대하고 있다. 고집적 비디오 필터 드라이버는 컨슈머 비디오 제품 제조업체들에게 하나의 고집적 솔루션으로 이러한 것을 가능하게 할 수 있는 역량을 제공한다.

오늘날의 비디오 필터 드라이버 IC는 모든 비디오 조건을 쉽게 조절할 수 있다. 페어차일드의 FMS6407처럼 수많은 비디오 필터 드라이버들은 SD(Standard Definition), PS(Progressive Scan), HD(High Definition)비디오 신호를 관리할 수 있는 선택형필터 컷오프 주파수를 제공한다. 이 드라이버들은 다양한 비디오 포맷을 조정할 수 있는 기능을 갖춘 입력 바이어스/클램프 회로도 통합하고 있다.

예를 들어, 여러 경우에 있어, SYNC정보는 비디오 신호가 DAV 변환 과정을 끝마친 후에 상실된다. 이것을 일반적으로‘No SYNC on Green’이라고부른다. 오늘날 상용화된 일부 비디오필터 드라이버들은 표준‘SYNC on Green’ 출력을 제공하는 외장형 SYNC 입력을 제공한다. 이러한 기능이 통합되어 있지 않으면, 엔지니어들은 이 작업을 수행할 수 있도록 SYNC 성 회로를 설계해야 할 것이다.

이와 같은 고집적 기술 경향은 보드공간을 축소시키고, 부품 수를 감소시키고 신뢰성을 향상시킨다. 예를 들어,일반적인 TV를 생각해 보자. 시중에 나와 있는 수많은 TV들은 사용자들이 이용할 수 있는 2개의 추가적인 입력단자(입력 1과 입력 2)가 제공된다. 이TV는 3개의 이용할 수 있는 입력 단자 사이에서 변경시킬 필요가 있을 것이다. 가능한 조합이 그림 1에 제시되어 있다.

각 비디오 표준은 서로 다른 주파수에서 전송하며, 따라서 서로 다른 저대역 필터를 요구한다. 즉, SD는 8MHz이며, PS는 15MHz이며, HD는 32MHz이다. 비디오 포맷인 RGB 및 YPbPr 신호들은 3가지의 채널을 통해 전송되는 반면, CV와 Y/C는 2개의 채널만 요구한다. 모든 가능한 조합을 수용하기 위해 필요한 디스크리트 부품 수를 상상해 보자. 일반적인 3차 디스크리트 LC필터는 14개의 부품을 요구한다.

이에 대해 그림 1을 살펴보자. 각 디스크리트 LC 필터 채널은 하나의 컷오프 주파수에만 적용하기 위해 설계된다. 복수형 채널들은 다른 비디오 표준을 수용하기 위해 설계될 필요가 있다.

추가적인 디스크리트 Sync 생성 및 바이어스 회로는 다양한 비디오 포맷에 적합하도록 적절한 기능을 확실하게할 필요성이 있다. 하나의 고집적 3개 채널 비디오 필터 드라이버가 3개의 모든 비디오 표준을 수형할 수 있는 입력 멀티플렉서(mux)를 갖추고 있을 때 이것은 100개의 디스크리트 부품을 쉽게 교체시킬 수 있으며 최고 50%까지 보드 공간을 절약시킬 수 있다.

고집적형 필터 드라이버는 또한 성능을 향상시킬 수 있다. 고집적 필터드라이버는 4차, 5차, 심지어 6차 필터까지 제공한다. 더욱 높은 차수는 필요없는 가공물을 제거시키는 필터 성능을 증대시킨다. 전통적인 3차 수동 설계를 비교할 경우, 이 설계들은 비디오 신호에서 가공물을 제거시키고 더욱 향상된 이미지 품질을 실현시키는 인밴드(Inband)와 스탑밴드(Stopband)필터 특징을 제공한다.

하나의 실리콘 칩으로 집적시키는 것은 필터의 신뢰성을 증대시킨다. 수동 부품의 광범위한 톨러런스는 필터 반응에서 주파수 변동을 발생시킨다.

비디오 성능이 일정한 경우, 필터 주파수 조정이나 변경은 디스크리트 부품을 사용할 때 요구된다. 작업에 소모되는 시간은 고집적 솔루션을 사용할 때감소된다. 수많은 고집적 비디오 필터드라이버는 주파수 반응에서 ±10% 미만의 변동을 제공한다.이것은 디스크리트 커패시터와 인덕터 부품에서 나타나는 표준 ±20% 톨러런스와는 완전히 다른 것이다. 확인되지 않은 경우라면, 디스크리트 LC

필터는 ±20% 이상의 주파수 변동을 가질 수 있다. LC 필터 성능은 시간에따라 변화하며, 반면에 고집적 필터는 시간에 따라 변화하지 않는 일정한 필터 주파수를 제공한다.

여러분 손안에서 펼쳐지는 비디오

핸드 헬드 기기들은 고집적 비디오필터 드라이버가 이끄는 신생 시장 분야이다. 디지털 스틸 카메라와 캠코더는 핸드 헬드 기기들이 TV, 모니터, 프린터에 연결되었을 때 별도로 구동되는 성능을 요구한다. 무엇보다 가장 광범위하고 새로운 영역은 휴대폰 시장이다. 불과 몇 년 전만 하더라도, 카메라를 휴대폰에 통합시킨다는 생각은 매우 터무니 없어 보였다.

지금 시중에 판매되고 있는 휴대폰중 거의 40%가 카메라 기능을 장착하고 있으며 수 많은 휴대폰들이 비디오기능을 구현한다. 2006년에, 미국의 휴대폰 사용자들은 자신들의 휴대폰을 통해 20여 개의TV 채널을 시청할 수 있을 것으로 보인다. 2006년에 제조될 모든 휴대폰중 약 10%는 비디오 기능을 갖추고 있을 것이다. 여기에 덧붙여, 휴대폰에서 TV, 외장형 모니터에 이르기까지 컴포지트 비디오 신호를 필터링하고 구동시킬 필요성도 도래할 것이다.

비디오 휴대폰 시장을 목적으로 하는 비디오 필터 드라이버가 갖추어야하는 분명한 조건은 크기, 소비전력 및 저가형 가격의 컴포지트 비디오 성능구현이다. 페어차일드 세미컨덕터의 FMS6151은 초소형의 1.45mm x 1.0mm x 0.55mm 크기로 시장에 출시된 소형 비디오 필터이다.

점점 더 많은 가전 기기들이 비디오기능을 갖춤에 따라, 고성능의 저가형 비디오 IC에 대한 요구도 증가하고 있다. 고성능 비디오 IC에 대한 최종 시장은 더 이상 고성능 방송 애플리케이션 및 전문 비디오 애플리케이션 영역에만 국한되지 않는다. 예를 들어, 고집적 비디오 필터 드라이버들은 휴대

폰, 디지털 스틸 카메라, DVD 플레이어, 셋톱박스, 디지털 TV를 포함해 여러 가전 기기들에 설계되고 있다. 상용화된 비디오 필터링 IC들은 소형의 비용 효율적으로 더욱 높은 신뢰성으로 표준 수동 필터 솔루션에 대한 대체 제품으로 제공되며, 다음과 같은 장점을 제공한다.

- 기능의 다양화 및 기능성 향상

- 다양한 비디오 표준을 관리하는 선택형 주파수 컷오프

- 디스크리트 필터 특성에서 와 같이 주파수 변동을 제거 하기 위한 튜닝을 할 필요가 없다

- 일관된 채널 성능

- 부품수 감소

- 외장형 주파수 선택 부품이나 클록 없음

- 연속적인 시간의 저대역 필터

- 강력한 ESD 방지 기능

<자료제공: 월간 반도체네트워크 06년 03월호>