子画面数字处理电路
子画面数字处理由NP02（SDA9187）和NP03（SDA9189X）来完成，SDA9187负责对子画面信号进行A/D变换，SDA9189X负责对子画面进行数字压缩处理，并对子画面显示效果进行控制。
SDA9187是西门子公司研制的画中画A/D变换器，内部电路结构如图4所示，它内含三路钳位电路、三路A/D变换器、可调延时电路、UV极性控制电路、UV多路复用开关及时钟发生器等电路，内部时钟由沙堡脉冲进行同步。SDA9187采用28脚封装，各脚功能如表2所示（详细资料见本期配刊光盘的“本期元器件资料”文件夹）。
SDA9187的工作过程如下：
模拟Y、U、V信号分别从、和输入，先经各自的钳位电路进行处理，以恢复直流成分，再送入各自的A/D转换器。为了确保取样频率是输入信号最高频率的两倍以上，对Y信号的取样频率为13.5MHz，对U、V信号的取样频率为3.375MHz，3.375MHz的取样频率是由6.75MHz分频得到的。经A/D转换后，模拟信号变成了6bit的数字信号。数字Y信号送到可调延时电路，以缩小Y信号与U、V信号的时间差，再从②～⑦脚输出，Y信号的延时量可由来控制，共有2\(_{3}\)=8种组合，即调节范围为8级。数字U和数字V信号，分别送到各自的极性转换电路，输出信号的极性可由电压进行控制，若为低电平，信号极性不变，若为高电平，则输出信号倒相。然后，数字U和数字V信号送至UV多路复用开关，将2路6bit数字信号转换为1路4bit数字U、V信号，从⑧～输出，U、V信号的传输比例为1∶1。
SDA9187内部设有13.5MHz时钟发生器，时钟信号由VCO电路产生，为了确保时钟频率和相位准确，VCO电路采用PLL控制方式。输入的是子画面行同步信号（实为子画面沙堡脉冲），它经电平检测后，分离出子画面行同步脉冲，送至相位比较器，13.5MHz时钟信号经水平定时器进行1/864分频后所形成的信号也送到相位比较器，相位比较器将这两个信号进行比较后获得误差电压，并由外围的RC网络进行平滑滤波，变为直流电压，用来控制VCO的振荡频率和相位，使13.5MHz时钟准确、稳定。
13.5MHz时钟信号有五方面用途，一是直接作为Y信号的取样频率；二是经分频后得到3.375MHz时钟，作为U、V信号的取样频率；三是经1/864分频后作为Y、U、V信号的钳位脉冲；四是作为亮度数字延时电路及UV多路复用电路的控制信号；五是从输出，送至SDA9189X的，作为SDA9189X的控制时钟。
SDA9189X也是西门子公司推出的产品，常与SDA9187系列芯片配合使用，以将数字Y和数字U、V信号进行压缩处理，并完成子画面的各种控制。SDA9189X的内部电路结构如图5所示，它具有多制式处理功能，能对主画面和子画面的行制式进行自动识别；能显示单个或多个子画面（最多可达9个），子画面尺寸有四种（1/4、1/9、1/16、1/36）；可实现子画面16∶9显示比例；子画面显示位置、子画面边框颜色、边框宽度均可调；还能进行子画面动/静控制。SDA9189X采用32脚封装，各脚功能如表3所示（详细资料见本期配刊光盘的“本期元器件资料”文件夹）。
SDA9189X的工作过程如下：
由SDA9187送来的数字Y信号和数字UV信号，先经输入数字信号处理电路进行处理。在输入数字信号处理电路中，信号将受到防混叠处理、制式识别处理、剪辑处理、垂直内插滤波处理及4bit/3bit变换处理。防混叠处理电路可防止亮度信号频谱重叠现象。制式识别处理电路可对子画面的行频制式进行识别（625行或525行）。剪辑处理电路可根据子画面的行频制式来确定剪辑窗口的宽度和高度。垂直内插滤波处理电路可对相邻行信号进行加权平均处理，以缓解子画面垂直方向上的闪烁现象。4bit/3bit变换电路可将4bit的数字UV信号转换成3bit的数字UV信号，而数字Y信号的分辨率不变。
输入数字信号处理电路输出的6bit数字Y信号和3bit数字U、V信号，送入PIP场存储器，场存储器的存储容量为329Kbit，可对子画面进行场存储。子画面信号存入存储器的过程称为“写操作”，“写操作”是在“写入脉冲”的控制下完成的，“写入脉冲”受子画面行、场同步信号同步。从存储器中读出子画面信号的过程叫“读操作”，由于场存储器中只存有一场信号，故此，每场信号需读两次，才能确保每帧图像中仍含两场信号。“读操作”是在“读出脉冲”的控制下完成的，“读出脉冲”受主画面行、场同步信号所同步。通过控制“写操作”和“读操作”的速度，可以实现对子画面的压缩处理，例如：以3倍于存入的速度读出，就可将子画面压缩到原面积的1/9。
读出的子画面数字信号送至PIP开窗及输出信号处理电路，该电路的主要任务有：子画面显示位置控制、子画面行制式处理、子画面边框处理、去复用处理、数字扩展处理、子画面YUV/RGB切换、子画面消隐信号（挖框信号）形成等。
子画面显示位置可由软件编程进行设定；子画面行制式可由识别电路进行检测；子画面边框处理是指为子画面套上边框，边框颜色可通过软件编程进行设定；去复用电路能将数字U、V信号进行分离，转换成数字U信号和数字V信号，再由数据扩展电路将数字U、V信号分别扩展成6bit的信号；子画面YUV/RGB切换由I\(_{2}\)C总线进行控制，当电路工作于YUV状态时，内部矩阵电路不工作，直接输出YUV信号，当电路工作于RGB状态时，内部矩阵电路工作，可将YUV信号转换为RGB信号；子画面消隐信号是一个开窗信号，它可将主画面的相应位置挖出一个窗口，并使子画面显示在该窗口中，子画面挖框信号从SDA9189X的输出，最终送到主画面小信号处理器，以将子画面插入到主画面的相应位置上。
PIP开窗及输出信号处理电路输出的3路6bit数字信号（YUV或RGB），送至各自的D/A转换电路，变换成模拟信号，分别从⑧、⑨、⑩脚输出。
SDA9189X内部设有时钟发生电路，它采用数字锁相环进行控制，可输出高稳定度的27MHz时钟。它与主画面行/场同步脉冲、子画面行/场同步脉冲及13.5MHz时钟信号一起经过加工处理后，可产生“写入脉冲”和“读出脉冲”，还可产生其它各种控制信号。
3.子画面数字处理电路分析
子画面数字处理电路如图6所示，由TDA8310送来的模拟Y、B-Y（U）及R-Y（V）信号从NP02（SDA9187）的、及输入，经钳位和A/D变换后，分别变换成6bit的数字信号。6bit的数字Y信号经延迟处理后，从②脚～⑦脚输出；6bit的数字U信号和6bit数字V信号经多路复用处理后，变换成4bit的数字U、V信号，从⑧脚～输出。
NP02输出的数字Y信号和数字U、V信号送至NP03（SDA9189X），在SDA9189X中进行数字压缩处理，数字压缩处理是在“写入脉冲”和“读出脉冲”的控制下，依靠场存储器的存储功能来实现的，压缩后的数字Y、数字U及数字V信号经矩阵后，变成数字R、G、B信号，再由各自的D/A变换器变换成模拟R、G、B信号，分别从⑧脚、⑨脚及⑩脚输出，又分别送至NP01（TDA8310）的①脚、②脚及③脚。
NP02的输入子画面行同步信号，它实际上是由NP01（TDA8310）送来的沙堡脉冲，该脉冲一方面用来锁定内部VCO电路的振荡频率和相位，另一方面经有关电路处理后，从①脚输出，送至NP03的。NP03的①脚为子画面场同步信号输入端，子画面场同步脉冲来自NP01的，它实际上是子画面场脉冲。NP03的为13.5MHz时钟输入端，13.5MHz时钟由NP02的送来。子画面行、场脉冲及13.5MHz时钟信号经开窗控制信号发生器进行加工处理后，产生子画面“写入脉冲”及行、列地址控制脉冲等。
NP03的②脚和③脚外接20.48MHz晶体，与内部有关电路构成时钟振荡器，振荡器采用数字锁相环控制方式，能输出27MHz时钟信号。和分别输入主画面行、场同步信号（实为主画面行、场逆程脉冲），它们送至内部主画面控制信号发生器，与27MHz时钟信号一起进行加工处理，产生子画面“读出脉冲”及读出行、列地址控制脉冲，还能产生子画面挖框脉冲，从输出。这样，由于主、子画面行场同步信号及27MHz时钟、13.5MHz时钟的共同控制，使得主、子画面都能稳定地显示在屏幕上。
SDA9189X的和为I\(_{2}\)C总线控制端子，CPU通过I\(_{2}\)C总线与SDA9189X之间进行通讯，来完成对子画面的调整和控制。SDA9189X有三个不同的地址，可通过④脚电平进行设定。
（王忠诚）