纖細型便攜式設(shè)計中的多媒體信號路徑(07-100)

　　圖2 用于USB/音頻共享的USB連接器插入自動檢測

　　在手機和其它便攜式產(chǎn)品引入視頻功能，引發(fā)了PCB空間和功率及視頻信號完整性之間的權(quán)衡方面的眾多爭議。目前市面上的多媒體電話大部分都有內(nèi)置相機或PMP (便攜式媒體播放器) 功能，能夠把其內(nèi)容傳送到家庭顯示系統(tǒng)上。由于外部幾何尺寸和功率更為重要，大多數(shù)電話使用的都是CVBS而非S或分量視頻來傳輸信號。CVBS視頻線纜驅(qū)動器通常需增益為2的緩沖器來驅(qū)動150歐姆的負載。有時，為了補償線纜損耗，增益可能更高 (>6db)。這就為便攜式視頻設(shè)備帶來了第一個問題：設(shè)備輸出上的信號鉗位。系統(tǒng)設(shè)計人員應(yīng)該謹慎處理鉗位問題，因為便攜式設(shè)備中的視頻供電電壓范圍從2.5V 到 3.6V。如果處理不當(dāng)，增益為2的信號便可能因峰值電壓達1.23V及飽和度100% 而產(chǎn)生的問題。此時需要對輸出連接進行檢測，這又會導(dǎo)致其它問題。

　　通過在放大器的輸入輸出級建立必需的偏置，可以避免鉗位。由于集成度是便攜式設(shè)備的基礎(chǔ)，故一般存在一個鉗位或電平轉(zhuǎn)換，以把AC耦合輸入設(shè)置在驅(qū)動器共模范圍的中間。至于輸出，設(shè)計人員必須確定最佳解決方案來解決下一個問題：利用AC耦合還是DC耦合。

　　AC耦合輸出需要更低的有源電源電流，不過，這要求輸出連接至少220μF的電容，以避免相移造成場傾斜。場傾斜是信號內(nèi)容變化引起的偏移量。這個220μF電容的電極一般設(shè)置在5Hz左右，以避免50Hz-60Hz范圍的大量相移 (這是典型的PAL/NTSC場刷新率)。過多的場傾斜可能導(dǎo)致信號內(nèi)容的鉗位和進一步失真。而且，在電話PCB板上添加220μF電容會耗費太多空間。作為替代方案，F(xiàn)MS6151 或 FSA3182這樣的器件可通過SAG校正方法采用更小的電容。圖3是針對這種濾波器DC耦合到編碼器，及AC耦合到外界 (如視頻電纜) 的視頻電話設(shè)計建議信號路徑，能節(jié)省功率和阻斷外部DC分量。

　　圖3 帶有小尺寸AC耦合電容的視頻濾波/驅(qū)動器

　　為降低220μF耦合電容占用的空間，SAG模式采用了建議的22μF電容并連接至SAG引腳及至少47μF的電容與輸出串聯(lián)。雖然這樣一來減小了總體占用空間，但會增加場傾斜度，因為連接VOUT的電極更加接近50Hz范圍。SAG校正把內(nèi)部反饋阻抗分散在輸出和SAG引腳之間，以減小較小電容引起的相移。通過把輸出耦合電容提高到67μF或更大，可進一步減小場傾斜度。不過這種方法又帶來新的問題，原因是它改變了反饋，器件的輸出信號被偏移，其偏移量不僅取決于信號內(nèi)容和器件的總電平偏移，還受到因反饋阻抗的重新分配而引起的重新調(diào)整DC增益影響。如上所述，如果處理不當(dāng)，便攜式產(chǎn)品的電源電壓會被限制，增益的提高可能導(dǎo)致輸出鉗位。一旦出現(xiàn)鉗位，可以通過在SAG的電源引腳 (如上所示) 上連接電阻來重新調(diào)整偏置。

　　AC耦合有段時間一直是機頂盒的標(biāo)準(zhǔn)配備，但由于電源電壓較低，AC耦合可能不是便攜式產(chǎn)品的最佳解決方案。而DC耦合沒有采用輸出耦合電容，故不存在場傾斜的問題，從而允許較低的電源電壓，因為鉗位不再是問題 (若輸入偏置適當(dāng))。當(dāng)然，電容的去除也讓DC耦合成為尺寸最小的解決方案。DC耦合的缺點是消耗的有源電源電流稍多，假如輸出一旦因電源軌而短路，會使輸出易受大電流影響。不過，在視頻放大器中整合短路保護功能現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)，因此這個問題已被輕松解決。

　　結(jié)語

　　手機在1973年問世之后，一直扮演著PDA、相機和多媒體播放器的角色。為此，它們集成了若干分立式部件，用于數(shù)據(jù)傳送、視頻、音頻和單端充電，很多時候還共享互連跡線以實現(xiàn)多種功能。此外，通過集成度更高、功率更低的設(shè)計技術(shù)，能夠拓展增值功能并持續(xù)減小物理尺寸和功耗。然而，在努力提高分立式器件性能的同時，應(yīng)該注意到分立式器件或機頂盒的最佳解決方案可能并非便攜式產(chǎn)品的最佳解決方案。