降低視頻子系統(tǒng)的工作和待機功耗

1、降低視頻子系統(tǒng)的工作和待機功耗越來越多的便攜式設(shè)備，例如數(shù)碼相機、手機和便攜式媒體播放器，都開頭逐漸增強復(fù)合視頻輸出的銜接功能。這類設(shè)備中，銜接在視頻之后的視頻濾波產(chǎn)生視頻信號。現(xiàn)有的3.3v視頻濾波放大器處理視頻信號時，功耗為45mw。電池用法時光是便攜設(shè)備的關(guān)鍵，首先要考慮降低視頻系統(tǒng)芯片的功耗。出于這一考慮，新一代視頻濾波放大器能夠工作在1.8v，功耗僅為12mw，降低了近70%。能量消耗在哪里容易地說，每個的功耗包括自身工作的損耗和驅(qū)動負(fù)載的損耗。圖1中，電源為電路提供總(it)，其中iq是的靜態(tài)電流，il是負(fù)載電流。電流和電源電壓相乘得出功率。首先根據(jù)以下公式計算靜態(tài)功耗(pq)、負(fù)

2、載功耗(pl)以及總功耗(pt)：pq=vdd×iqpl=vdd×ilpt = pq+pl=vdd×(iq + il)圖1 單電源運算放大器，帶有一個對地的負(fù)載為降低實際消耗的功率，必需同時減小pq和pl。減小vdd、iq和il都可以達(dá)到這一目的。通常狀況下，芯片的數(shù)據(jù)資料會給出iq或pq參數(shù)，但很少提到典型信號和典型負(fù)載條件下的平均功耗。對于便攜式視頻濾波放大器，因為電路不是處于關(guān)斷狀態(tài)，就是徹低開啟，因此，pq幾乎是無用信息。徹低開啟時，視頻濾波放大器為負(fù)載提供視頻信號驅(qū)動。沒有視頻負(fù)載時，為了節(jié)約電池能量，應(yīng)關(guān)斷視頻濾波放大器;假如在沒有視頻負(fù)載時開啟視頻濾

3、波放大器，會造成電池能量的鋪張。3.3v視頻濾波放大器的功耗當(dāng)3.3v視頻濾波放大器向負(fù)載提供視頻信號驅(qū)動時，功耗增大。平均功耗定義為視頻濾波放大器以50%平場視頻信號驅(qū)動150w對地負(fù)載時的功耗。50%平場信號作為典型的視頻信號，在電視上顯示為灰屏 (pl取決于圖像內(nèi)容，黑屏?xí)r功耗最低，白屏?xí)r功耗最大)。注重，盡管元件的pq差別很大，平均功耗卻十分臨近。將視頻信號驅(qū)動至視頻負(fù)載會造勝利耗增大，這在很大程度上取決于視頻放大器的輸出方式。max9502的輸出視頻信號采納了正向直流偏置 (見圖2)。維持輸出信號的正向直流偏置會使總功耗增大。因此，max9502必需輸出大約8.7ma的電流。圖2 m

4、ax9502g應(yīng)用電路利用directdrive技術(shù)，max9503能夠輸出臨近零直流偏置的視頻信號，無需任何溝通耦合。因為片內(nèi)反向電荷泵可產(chǎn)生負(fù)電壓，因此，這一技術(shù)使max9503能夠輸出地電平以下的信號。盡管directdrive增大了pq，但因為pl降低，max9503的平均功耗能夠與max9502保持在同一水平。因為直流偏置臨近地電平，max9503只需輸出較小的電流。1.8v視頻濾波放大器max9509是視頻濾波放大器，降低了平均功耗和pq，3所示。其電源電壓(vdd)由3.3v降到了1.8v，1.8v是手機正在逐漸用法的數(shù)字i/o電壓;靜態(tài)電源電流(iq)也由12ma降到了3.1m

5、a。圖3 max9509 1.8v應(yīng)用電路處理50%平場信號，大大降低了功耗當(dāng)視頻濾波放大器采納1.8v電源電壓工作時，必需采納directdrive技術(shù)。采納電壓模式輸出級的放大器必需起碼提供2vp-p擺幅，才干輸出復(fù)合視頻信號。傳統(tǒng)的放大器采納1.8v單電源供電時，沒有足夠的余量產(chǎn)生2vp-p輸出信號。而采納directdrive后，集成反向電荷泵將產(chǎn)生一個嘈雜的-1.8v電壓;負(fù)電壓線性穩(wěn)壓器將-1.8v電壓穩(wěn)定到-1v，降低了電荷泵噪聲。因此，實際采納-1v"+1.8v的電壓供電時，max9509剛好有足夠的余量輸出2vp-p視頻信號。max9509采納低電壓、低iq的dir

6、ectdrive輸出級，器件平均功耗大大低于3.3v器件的功耗。更值得注重的是，max9509平均功耗低于3.3v視頻濾波放大器的pq。在如此低的電壓下，電路高速工作，噪聲將大大增強，由于此時電路的工作電流要比正常狀況低。max9509在設(shè)計過程中考慮了噪聲問題，該器件具有極佳的峰值信噪比(snr)，達(dá)到64db，足以滿足消費類產(chǎn)品的要求。為了使電視屏幕顯示清楚的圖像，峰值snr應(yīng)當(dāng)在40db左右。將彌漫噪聲的電荷泵與和放大器放置在同一芯片內(nèi)是主要的設(shè)計難點。電荷泵有可能向敏感的視頻信號引入開關(guān)噪聲。把max9509的電荷泵與視頻信號通路隔離開可以有效解決這個問題，得到極低的電荷泵噪聲頻域特性

7、，而且，從時域特性也幾乎觀看不到噪聲。消費者在屏幕上觀看max9509的輸出信號時，既不會看到寬帶噪聲，也不會看到電荷泵噪聲。低功耗視頻濾波放大器的進展方向雖然低功耗視頻濾波放大器的開發(fā)工作已經(jīng)取得了一些發(fā)展，但芯片設(shè)計人員還有許多工作要做。例如，視頻負(fù)載檢測。假如視頻濾波放大器具有負(fù)載檢測功能，并為微控制器系統(tǒng)提供負(fù)載狀態(tài)，只在浮現(xiàn)有效的視頻負(fù)載時開啟視頻輸出電路，即可進一步增加系統(tǒng)的智能化視頻功耗管理。目前，大多通過機械插孔檢測視頻負(fù)載的插入，以開啟視頻輸出電路。假如電纜另一端沒有銜接電視或其他監(jiān)視器，這種辦法將造成電池能量的鋪張。視頻負(fù)載電子檢測的另一個益處是只需要標(biāo)準(zhǔn)，而不需要帶有機械插孔檢測的銜接器，與標(biāo)準(zhǔn)銜接器相比，這種機械銜接器增強了成本，而且占用更大空間。便攜式設(shè)備中，低功耗向來是重中之重;考慮到越來越高的能源成本和全球變暖問題，采納墻上適配器供電的設(shè)備也越來越注意功耗問題。因此，進展趨勢是在模擬芯片中集成越發(fā)智能的電路。對于視頻濾波放大