Fabrication de circuits imprimés pour scaler vidéo et conversion de résolution et de format

Une carte de mise à l'échelle vidéo reçoit un flux vidéo, le traite et le convertit en une version avec une résolution, une synchronisation, un format de couleur ou une fréquence d'images différents, selon l'architecture du produit. Les modèles plus avancés peuvent inclure le désentrelacement, la mise en mémoire tampon des images, la conversion d'espace colorimétrique, l'incrustation d'image ou l'affichage à l'écran (OSD). Contrairement à un simple répéteur HDMI, une carte de mise à l'échelle intègre un traitement numérique important, une bande passante mémoire conséquente et une gestion du domaine d'horloge, en plus des interfaces vidéo externes haut débit.

Highleap Electronics conçoit et assemble des cartes de circuits imprimés (PCBA) pour scalers vidéo. Nous proposons également la fabrication multicouche/HDI, l'assemblage de processeurs et de mémoires BGA, les composants d'interface HDMI, la programmation, le contrôle qualité et les tests fonctionnels vidéo selon les spécifications du client.

1. Principales priorités en matière de conception et de fabrication de circuits imprimés pour le scaler vidéo

L'architecture du scaler doit être définie avant la sélection de l'empilement, car la bande passante d'entrée, la bande passante de sortie, la mémoire tampon d'images et le boîtier du processeur déterminent la densité de routage et les besoins en mémoire.

• Définition vidéo d'entrée/sortie : Spécifiez les interfaces source et destination, les résolutions cibles et les modes de données. Pour les conceptions HDMI, les détails de routage et de connecteur peuvent être consultés à l'aide de Carte de circuit imprimé d'interface HDMI principes.
• Sélection du scaler/processeur : Processeurs vidéo dédiés, FPGA Les SoC ont des besoins différents en matière de mémoire, d'alimentation et de firmware. L'emballage de fabrication doit garantir la révision exacte du composant.
• Tampon d'images DDR : La conversion de fréquence d'images, le désentrelacement ou le traitement multi-images peuvent nécessiter de la mémoire DDR externe. La topologie et la longueur de la mémoire doivent être adaptées en conséquence. conception de circuits imprimés à grande vitesse exigences.
• Contrôle du domaine d'horloge : Les horloges d'entrée, de traitement et de sortie peuvent différer. Les oscillateurs de référence, le filtrage de l'alimentation de la PLL et le temps de réinitialisation doivent être stables et faire l'objet d'un contrôle de version.
• Impédance contrôlée : Les interfaces HDMI, mémoire et autres liaisons série doivent utiliser une architecture standardisée, fabriquée selon les mêmes règles que celles utilisées pour la fabrication des composants. PCB de contrôle d'impédance .
• Conception thermique: Le traitement vidéo et l'activité DDR peuvent générer une chaleur continue. La répartition du cuivre, les vias et les interfaces dissipateur/boîtier doivent être validés à la charge de traitement maximale.

Pourquoi une carte scaler a-t-elle généralement besoin de plus de mémoire qu'un commutateur HDMI ?

Un commutateur achemine principalement un flux existant, tandis qu'un scaler peut stocker une partie ou la totalité d'une image pour le redimensionnement, la conversion de fréquence d'images, le désentrelacement ou la composition. Cela engendre des besoins supplémentaires en bande passante DDR, en consommation d'énergie et en agencement.

Quand un FPGA est-il approprié pour une carte PCB de mise à l'échelle vidéo ?

Un FPGA est utile lorsque le produit nécessite des pipelines personnalisés, des formats inhabituels, une faible latence ou un traitement multiflux flexible. Un circuit intégré de mise à l'échelle dédié ou un SoC peut s'avérer plus rentable lorsque ses fonctions intégrées correspondent aux exigences du produit.

2. Intégration du traitement vidéo, de la mémoire tampon d'images, de l'affichage à l'écran (OSD) et de l'interface HDMI

Une carte de mise à l'échelle est une chaîne de signal complète. Le processeur peut avoir à recevoir un signal HDMI, décoder la synchronisation et les métadonnées, accéder à la mémoire DDR, mettre à l'échelle ou convertir l'image, afficher l'OSD et retransmettre le signal de sortie.

• Chemin récepteur/émetteur vidéo : Les dispositifs récepteurs et émetteurs HDMI doivent être positionnés de manière à minimiser la longueur du canal externe haut débit. Les contraintes au niveau de la carte dans PCB HDMI Les procédés de fabrication sont pertinents pour les deux types de connecteurs.
• Disposition du tampon d'images : La mémoire DDR doit rester proche du processeur avec des plans de référence continus et une topologie approuvée par le fournisseur.
• Mémoire OSD/contrôle : Les superpositions d'interface utilisateur, les LUT ou les tampons d'images peuvent nécessiter de la mémoire flash ou de la mémoire supplémentaire ; la densité du micrologiciel et des périphériques doit être liée à la révision du circuit imprimé.
• Conversion des couleurs et du timing : Les paramètres YCbCr/RGB, la chrominance, la profondeur de bits et le comportement temporel sont définis par le client. L'usine doit vérifier le fonctionnement programmé plutôt que d'inventer des critères de test.
• Transmission/extraction audio : Si le signal audio HDMI est transmis, extrait ou réinséré, l'interface et le firmware doivent être inclus dans le périmètre des tests de production.

Les anciens processeurs vidéo dédiés démontrent comment la mise à l'échelle, le désentrelacement, l'OSD et les doubles sorties HDMI peuvent coexister dans un seul appareil, mais l'architecture des produits actuels doit suivre le silicium sélectionné par le client et l'ensemble des fonctionnalités prises en charge.

3. Assemblage BGA/DDR, approvisionnement en composants et inspection

Les cartes de circuits imprimés pour scalers vidéo utilisent souvent des BGA de grande taille, de la mémoire DDR, des composants HDMI QFN et plusieurs rails d'alimentation. La vérification du processus de fabrication du premier prototype est essentielle avant de s'engager sur la production pilote à grande échelle.

• Assemblage BGA : Highleap peut utiliser Assemblage de circuits imprimés BGA Commandes pour les SoC/FPGA scaler et la mémoire.
• Approvisionnement approuvé : Le processeur, la mémoire DDR, les récepteurs/émetteurs HDMI, les horloges et les circuits intégrés de gestion de l'alimentation (PMIC) doivent être conformes aux spécifications publiées. sourcing de composants .
• Zone d'intérêt : AOI dans PCBA vérifie les éléments passifs visibles, les connecteurs et le nombre de composants.
• Radiographie: Les joints cachés BGA/LGA peuvent être vérifiés avec Inspection aux rayons X lorsque le plan qualité l'exige.
• Assemblage de l'interface thermique : Les dimensions des dissipateurs thermiques, des clips ou des répartiteurs de chaleur du boîtier doivent être contrôlées afin que le processeur ne soit pas trop comprimé ou qu'il ne reste pas d'espace d'air.

Que doit vérifier un premier article sur le détartrage, outre la soudure ?

Vérifiez que le processeur programmé démarre, que la mémoire DDR réussit le test de mémoire du client, que les entrées/sorties vidéo se verrouillent, que la conversion d'échelle cible fonctionne, que les connecteurs s'alignent avec le boîtier et que la température du processeur reste dans la limite définie par le client.

4. Tests fonctionnels de résolution, de synchronisation et de conversion vidéo

Un scaler doit être testé avec des formats d'entrée et de sortie attendus connus. Le simple affichage d'une image à une résolution donnée ne suffit pas à valider le processus de traitement.

• Couverture des formats d'entrée : Appliquer les résolutions, les taux de rafraîchissement et les formats de couleur représentatifs définis par le client.
• Durée de sortie : Vérifiez que le scaler produit le timing de destination attendu et une liaison stable.
• Point de contrôle du traitement d'images : Utilisez un modèle connu pour confirmer l'échelle, le recadrage, le format d'image ou le comportement OSD.
• Audio/métadonnées : Vérifier le passage direct ou l'extraction lorsqu'ils sont inclus dans la conception publiée.
• Production FCT : Highleap peut implémenter test fonctionel avec des générateurs, des écrans/analyseurs, des micrologiciels et des règles de réussite/échec homologués.

5. Données de lancement de production et de demande de devis pour la fabrication de circuits imprimés de mise à l'échelle vidéo

Le devis du scaler doit être basé sur les entrées/sorties réelles et la cible de traitement, car la densité de mémoire, le boîtier FPGA/SoC, le nombre de couches et l'équipement de test dépendent des formats requis.

• Boîtier de circuit imprimé : Empilement, impédance, construction HDI/via si nécessaire et informations thermiques/mécaniques.
• Architecture de traitement : MPN des scalers/FPGA/SoC, DDR, mémoire flash, récepteur/émetteur HDMI et horloge.
• Exigences vidéo : Modes d'entrée, modes de sortie, comportement de mise à l'échelle/recadrage/OSD et chemin audio.
• Programmation: Flux binaire FPGA, firmware, configuration et mappage des révisions.
• Test fonctionnel: Source de motif, modes vidéo, récepteur/analyseur de sortie et limites d'acceptation mesurables.

Liste de contrôle de la demande de prix pour la production

• Fichiers de fabrication et d'assemblage de circuits imprimés publiés
• Nomenclature du processeur/FPGA/DDR
• Définition du mode d'entrée/sortie HDMI
• Références thermiques et mécaniques
• Fichiers de firmware/flux binaire et de configuration
• procédure de test fonctionnel vidéo
• Quantité prototype, pilote ou récurrente
• exigences en matière d'emballage et de traçabilité

Highleap Electronics assure la fabrication et l'assemblage de circuits imprimés pour les produits de mise à l'échelle vidéo et de conversion de format conçus par le client. Sauf mention contraire, la qualité d'image et la conformité du produit fini restent sous la responsabilité du fabricant d'origine.