利用特殊應用模擬開關改進便攜式設計

隨著市場對功能豐富的手機需求越來越強勁，具有特殊應用性能的模擬開關得到了最終設計的持續(xù)青睞。此舉不僅能降低材料成本(BOM)，還有助于提升設計性能并滿足對產品上市時間的要求。本文將通過若干實際用例指導系統(tǒng)設計人員如何降低沖擊噪聲(pop noise)、檢測充電器及改進眼圖張度。
　　
同時，本文還通過比較傳統(tǒng)方案與集成方案說明了手機市場向多媒體設計發(fā)展過程中采用這種高性能模擬產品所帶來的好處。
　　
降低沖擊噪聲
　　
由浪涌電流引發(fā)的沖擊噪聲仍是設計人員所面臨的艱巨挑戰(zhàn)，特別是當最終用戶啟動音樂和通話功能之間的切換時。只要最終用戶開啟了音樂功能，這種惱人的噪音就會給人帶來不愉快的體驗。如圖1所示，在音頻放大器工作時，通過交流耦合電容器的電源開/關浪涌電流是產生沖擊噪聲的元兇，此時的音頻共模電壓會急劇升高。
　　
目前市場上已有多種解決方案。其中之一是增加額外的放大器使音頻輸出具有“0V”偏置，從而最小化緊鄰耳機之前的交流耦合電容器的大小。因為大多數(shù)耳機放大器被整合進了基帶處理器或電源管理單元(PMU)，因此增加這種放大器不僅增加了材料成本，還加大了功耗。
　　
圖1顯示了另一種方法，這種方法在音頻信號通路中增加了一個獨立充電通路，從而允許交流耦合電容器在被切換至耳機或主通路前被完全充電。這可借助基帶處理器的通用I/O進行控制，讓音頻放大器和開關先上電，主信道開關此時處于關閉狀態(tài)。音頻輸出的共模電壓將開始從0升至VCC/2。一段時間后(以10ms為參考)，耦合電容器兩端被充電至等電位，這時再開啟主信道就完全不會有浪涌電流了，因為此時電容器兩極之間的壓差為0V。



圖1：具有低THD和負擺幅功能的音頻開關可以消除音頻沖擊噪聲。
　　
這種開關很適合單個USB連接器(D+/D-引腳)被耳機和USB數(shù)據線共享的手機和MP3/MP4播放機采用。低的總諧波失真(THD)對音頻聲道來說非常重要。另外，由于開關被安放在交流耦合電容器之后，因此必須處理低THD下很大的反向信號擺幅。這種開關的超低關斷電容允許高速USB信號借助該器件進行“線或”連接。而較低的寄生電容也是高速USB 2.0標準的一致性測試的關鍵。

特殊應用USB開關
　　
隨著目前的市場趨勢向單一USB充電器/數(shù)據端口的轉變，特殊應用USB開關已經成為帶充電器檢測功能的手機設計中的一種常規(guī)配置。圖2是這種開關應用的一個范例。



圖2：帶充電器檢測功能的USB開關非常適合高速USB應用，其USB電源和數(shù)據端口是共享的。