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下一代視頻濾波放大器，延長(cháng)了手持式視頻系統
作者：
時(shí)間：2011-04-21
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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濾波放大器的PQ。需要注意的是，在如此低的電壓下電路高速工作，噪聲將大大增加，因為此時(shí)電路的工作電流要比正常情況低。MAX9509在設計過(guò)程中考慮了噪聲問(wèn)題，該器件具有極佳的峰值信噪比(SNR)，達到64dB，足以滿(mǎn)足消費類(lèi)產(chǎn)品的要求。為了使電視屏幕顯示清晰的圖像，峰值SNR應該在40dB左右。
將充滿(mǎn)噪聲的電荷泵與濾波器和放大器放置在同一芯片是主要的設計難點(diǎn)。電荷泵有可能向敏感的視頻信號上引入開(kāi)關(guān)噪聲。把MAX9509的電荷泵與視頻信號通路隔離開(kāi)可以有效解決這個(gè)問(wèn)題，得到極低的電荷泵噪聲頻域特性(圖6)，而且從時(shí)域特性也幾乎觀(guān)察不到噪聲(圖7)。
圖6. 測量MAX9509的噪聲和頻率關(guān)系時(shí)，電荷泵的噪聲頻譜非常小。
圖7. 視頻信號為1VP-P時(shí)，MAX9509輸出隨時(shí)間的變化(底部圖形)，峰值為1.4mVP-P。頂部圖形是電荷泵飛電容的電壓。
消費者在屏幕上觀(guān)察MAX9509的輸出信號時(shí)，既不會(huì )看到寬帶噪聲，也不會(huì )看到電荷泵噪聲。
低功耗視頻濾波放大器的發(fā)展方向
雖然低功耗視頻濾波放大器的開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但IC設計人員還有許多工作要做。例如，視頻負載檢測。如果視頻濾波放大器具有負載電子檢測功能，并為微控制器系統提供負載狀態(tài)，只在出現有效的視頻負載時(shí)開(kāi)啟視頻輸出電路，即可進(jìn)一步增強系統的智能化視頻功耗管理。目前，大多通過(guò)機械插孔檢測視頻負載的插入，以開(kāi)啟視頻輸出電路。如果電纜另一端沒(méi)有連接電視或其他監視器，這種方法將造成電池能量的浪費。視頻負載電子檢測的另一個(gè)好處是只需要標準連接器，而不需要帶有機械插孔檢測的連接器，與標準連接器相比，這種機械連接器增加了成本，而且占用更大空間。
便攜式設備中，低功耗一直是重中之重；考慮到越來(lái)越高的能源成本和全球變暖問(wèn)題，墻上適配器供電的設備也越來(lái)越注重功耗問(wèn)題。因此，發(fā)展趨勢是在模擬芯片中集成更加智能的電源管理電路。對于視頻濾波放大器，不但功耗要低，而且還應該具備視頻負載檢測、視頻輸入檢測和控制電路，以便控制相應的工作模式。由于視頻芯片一般用于價(jià)格競爭激烈的消費類(lèi)電子產(chǎn)品，最大的難題是如何在增強智能化電源管理的同時(shí)不會(huì )過(guò)多地增加成本。
附錄：1.8V視頻濾波放大器的電路考慮
世界各地的公司在產(chǎn)品設計時(shí)，除考慮降低成本、增加功能之外，還越來(lái)越重視其環(huán)保性能。選擇低功耗及采用無(wú)鉛/符合RoHS標準的封裝的IC器件是設計環(huán)保系統的關(guān)鍵。
設計MAX9509低功耗視頻濾波放大器時(shí)，需要考慮一些特殊因素。設置偏置電流合理分配電源電流，是最有效的途徑。仔細布板能夠降低寄生電容，實(shí)現良好的器件匹配。最后，還須認真檢查并分析電路中所有支路的電流。這一系列措施有助于降低功耗，降低電路的帶寬需求，只需滿(mǎn)足頻率響應和視頻性能的帶寬要求。
通過(guò)仔細的電路設計，并依托Maxim先進(jìn)的BiCMOS工藝，MAX9509的功耗要比上一代視頻濾波放大器的功耗低得多。為了在滿(mǎn)足特定應用性能要求的同時(shí)達到最低功耗，我們對所有上一代視頻設計電路進(jìn)行了分析。例如，減少MAX9509電源之間偏置電流的鏡像；盡可能少地使用所產(chǎn)生的負電源。除此之外，還采用了專(zhuān)有電路來(lái)消除放大器工作在小電流時(shí)的失真。Maxim先進(jìn)的模擬工藝能夠針對特定的視頻信號通道優(yōu)選元件(例如，雙極型和MOS)，從而進(jìn)一步降低MAX9509的功耗。MAX9509的5極點(diǎn)濾波器省去了上一代6極點(diǎn)濾波放大器所需的雙二階濾波器(圖8和圖9)。對于消費類(lèi)應用，5極點(diǎn)和6極點(diǎn)濾波器的濾波性能差異不大，取消雙二階濾波器將使總電源電流降低10%以上。
圖8. 上一代視頻濾波放大器采用6極點(diǎn)濾波器。
圖9. MAX9509只采用5極點(diǎn)濾波器，省去了雙二階濾波器，總電源電流減少10%。
通過(guò)仔細放置濾波電路和放大電路，在給定的系統參數下優(yōu)化信號通道的每一模塊，進(jìn)而降低總電流。例如，MAX9509要獲得8倍增益時(shí)，在濾波器內部采用4倍增益的前置放大器。因此，最終得到的視頻放大器只需要2V/V增益(圖9)，從而降低了對最后一級視頻放大器的要求，并降低功耗。同時(shí)也降低了兩個(gè)放大器的總功耗，實(shí)現最佳性能。
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