자동차용 악세서리 시장에서의 수요 증가와 함께 단일 디스플레이에 대해 싱글 CVBS와 모노 오디오 신호 출력을 갖춘 기존의 자동차용 DVD로는 다중 디스플레이의 필요성(운전자용과 승객용)과 GPS 부품 입력, 후방감시/측면 카메라 입력 및 기타 보조 A/V 입력 등과 같은 많은 A/V 입력을 위해 필요한 시장의 요구조건을 점차 만족시키지 못하고 있다.

자동차용 DVD 애플리케이션
그림 1에 제시된 자동차용 DVD 설계의 비디오 출력 아키텍처에 예시되어 있는 바와 같이 자동차용 DVD로부터 TFT 패널 디스플레이로의 출력 비디오 소스는 더 이상 싱글 DVD 복합 비디오 출력이 아니다. 이는 S-비디오, composite 및 components 비디오와 함께 설정 가능한 비디오 포맷의 GPS 시스템 출력으로부터의 출력 비디오 소스가 될 수 있다. 이 모든 비디오 출력은 비디오 스위치로 입력(12 이상의 입력)되고 모든 입력-출력 라우팅 경로는 이 값을 특정 레지스터에 기록함으로써 I2C 인터페이스에 의해 제어된다.
광대역폭 비디오 스위치 매트릭스 채택을 통해 어떤 입력이라도 모든 출력에 연결될 수 있으며 동시에 왜곡(distortion)을 최소화시켜 모든 출력에 전송 가능케 함으로써 승용차 내에 있는 모든 탑승자들이 동일한 비디오를 시청하거나 또는 기호에 따라 다른 내용을 시청할 수 있다. 100 MHz의 -3 dB 대역폭이 거의 모든 SD/PS/HD/Full HD 승용차 DVD 설계에 이상적이다. 비디오 스위치 매트릭스의 출력 버퍼는 프로그램 가능한 게인(gain)을 제공함으로써 6 dB 이상의 이득을 필요로 하는 긴 케이블을 가진 애플리케이션의 요구조건들을 충족시킨다. 게다가 주파수에 따른 필터링이 필요할 경우 선택 가능한 대역폭(8MHz/16MHz/32MHz)의 비디오 필터를 스위치 매트릭스 다음에 설계하여 construction 필터로 작용하게 한다. 하지만, 이 설계에서는 크로스토크(Cross-talk)가 제품의 디자이너와 소비자 모두에게 새로운 문제가 될 수 있다. 그래서 설계 단계에서 최적화된 트레이스 인덕턴스(trace inductance)와 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 권장하고 있다. 물론 필요할 경우 오디오 신호 경로에 연산증폭기(op-amplifier) 기반의 액티브 필터를 갖춘 스위치 매트릭스(switch matrix) 및 비디오 필터 제품을 사용하여 SNR을 강화할 수 있다.

디지털 비디오 데이터 전송 기술

자동차의 지능형 제품 시장이 커짐에 따라 센서 기반의 지능형 비디오 시스템이 중형에서 고급형 승용차에 광범위하게 채택되고 있다. 예를 들면, 후방감시 및 측면 카메라에 대한 소비자들의 선호도가 높다. 기존의 아날로그 비디오 전송 기술 대신에 디지털 인터페이스, 특별히 차동 신호 전송 기술(differential signaling technology)을 많은 디자이너들이 채택하는데, 그 이유는 노이즈 내성이 더 양호할 뿐 아니라 카메라 모듈과 디스플레이 사이에 선의 길이가 상당히 단축되는 직렬/병렬 구조가 시스템 향상에 더 유리하기 때문이다. 이러한 애플리케이션에 사용되는 기본적인 차동 신호 전송 기술은 저전압차동신호(LVDS) 기술로 스윙이 단 350 mV에 불과하다. 이러한 기술의 장점은 드라이버 출력측의 정전류 출력이다. 정전류는 오버슈트와 언더슈트가 최소인 일정한 에지율(edge rate)을 가짐으로써 EMI 방출이 낮을 뿐 아니라 신호의 무결성이 뛰어나다. 그리고 주요 제한 사항은 수신기 측에 있다. 통상 수신기 아키텍처는 트랜스컨덕턴스 증폭기와 그에 이은 I-V 변환 단계를 가진다. 이러한 종류의 전압 감지에 기반한 아키텍처는 출력을 높이기 위해 드라이버 출력 전류에 대한 의존도가 높으며, 케이블 선의 정전용량 부하에 민감하다. 이는 특히 승용차 백업 카메라 애플리케이션에서 데이터 전송 속도가 높고 데이터 전송 케이블의 길이가 긴 경우에 잘 나타나게 된다. 따라서 기본적으로는 신호 증폭 복구를 위해 수신기 측에 리피터를 필요로 한다.
새롭게 떠오르는 실제 전류 전송 기술(Current Transfer Technology, CTL™)을 사용할 경우 애플리케이션은 그림 2에 예시한 바와 같은 이상적인 솔루션을 가질 수 있다. 직렬화 장치는 기본적으로 카메라 모듈로부터의 병렬 TTL 입력 신호를 직렬화한다. 직렬화된 고속 신호는 CTL™ 기술을 사용해 케이블(단 4선) 상에서 고속으로 전송된다. 직렬 비디오 정보는 패널 측에서 복직렬화기에 의해 병렬 TTL 신호로 복호화되어 디스플레이 패널을 구동한다. 이 아키텍처의 장점은 기존의 TTL은 물론 LVDS 인터페이스보다(쨧10 db 미만) 케이블과 커넥터의 크기가 작고 차동 신호 전송 기술을 통해 신호의 무결성이 향상되며 EMI 방출(단, 100 mV 스윙)이 낮다는 것이다.
CTL™ I/O 기술과 LVDS의 주요 차이는 수신기 로직 상태 검출 스킴이다. CTL™ 수신기는 차동 전류를 탐지하지만 LVDS는 차동 전압을 탐지한다. 따라서 CTL™ 인터페이스는 LVDS에 비해 정전용량 부하에 대해 덜 민감한데, 이는 케이블의 길이가 긴 승용차용 백업 카메라에는 아주 좋은 장점이다. 그래서 LVDS 리피터는 통상 고속 LVDS 데이터 경로에 필요한데, CTL™ 기술에는 필요하지 않다. 그 이유는 실제 전류 검출 스킴 때문이다. 또한 CTL™ 기술은 LVDS보다 70% 이상의 전력을 절약할 수 있다(CTL™ 기술은 채널 당 1 mA, LVDS I/O는 채널 당 3.5 mA). 이러한 고속 설계에서는 차동 회로(differential pair)의 (+)와 (-) 사이에서의 왜곡을 감소시키기 위해 차동 회선에 대한 동일한 길이 및 부하를 갖는 고속 직렬화 신호 레이아웃에 설계 시 특별히 주의를 기울여야 한다.

요약

승용차 AV 수신기 및 내비게이션의 음악/디스플레이 시스템에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 신호 송수신 또는 아날로그 전후방 라우팅용으로 고성능 아날로그 제품의 채택이 급속도로 증가하고 있다. 이 부분의 시장은 아시아, 특히 자동차 시장의 성장력이 큰 중국에서 크게 확장되고 있다. 따라서 다중 디스플레이 부하의 비디오 출력 아키텍처 시장에서 고속 드라이빙 성능과 광대역폭 비디오 스위치 매트릭스/필터 및 저 EMI 차동 신호 전송 기술이 현재 빠르게 보급되고 있다.