降低高性能便攜式電子產(chǎn)品功耗的視頻輸出級電路

1、降低高性能便攜式電子產(chǎn)品功耗的視頻輸出級電路如今便攜式產(chǎn)品的功能都十分豐盛，例如：手表可用作電視遙控器，手機(jī)同時還是數(shù)碼相機(jī)和計算器，mp3播放器還可用作收音機(jī)、存儲設(shè)備和電子相冊，pda具有日歷、照相機(jī)、手機(jī)和嬉戲機(jī)功能。當(dāng)我們將越來越多的功能集成在這些設(shè)備中的同時，也給電源帶來越來越大的負(fù)擔(dān)。如今的電子設(shè)備普通采納鋰離子可充電電池供電。鋰離子可充電電池的充電速度很快，但能提供數(shù)小時的工作時光和幾周的待機(jī)時光。公司已開發(fā)出新的和電池監(jiān)測產(chǎn)品系列，主要用來有效管理電源以延伸電池工作時光。電源管理和電池技術(shù)的長進(jìn)有助于延伸電池壽命，但它們僅起一部分作用，延伸電池壽命的真正有效辦法是提高目前器件的

2、效率，以更少的功耗支持更多的功能。如今，人們要求半導(dǎo)體器件的工作更低、帶寬更高、開關(guān)速度更快、失真更小、功耗更低并支持更多字節(jié)的處理。視頻功能正在成為當(dāng)今許多便攜式電子產(chǎn)品的常見功能，例如個人媒體播放器和手機(jī)。然而，因?yàn)轱@示屏的尺寸和辨別率的限制，多個人一起觀賞手持設(shè)備播放的圖像并不便利，所以它們要求具備視頻輸出功能，但這種新功能意味著要消耗更多的電池能量。這些設(shè)備的視頻輸出通常屬于輔助功能，因此在正常工作期間視頻驅(qū)動器通常處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，在評估視頻或視頻驅(qū)動器時，工作和待機(jī)電流都是關(guān)鍵的參數(shù)。為更透徹地分析當(dāng)今設(shè)計工程師所瀕臨的挑戰(zhàn)，這里介紹兩個設(shè)計案例。第一個例子研究mp3播放器視頻輸

3、出部分的設(shè)計要求，其主要的設(shè)計考慮是工作電流和板面積。其次個例子是低功耗緩沖器的應(yīng)用，待機(jī)電流是主要關(guān)注點(diǎn)。圖1：具有分立重建的視頻輸出級。具有視頻輸出的mp3播放器這個設(shè)計在mp3播放器上增強(qiáng)了復(fù)合視頻輸出級電路。該電路必需提供2倍增益的低通濾波和最小6mhz的帶寬，工作電壓為3v，但靜態(tài)電流小于3ma，待機(jī)電流小于15a，并且要求占板面積最小。成本總是需要考慮的因素，但在本文的設(shè)計案例中暫不考慮。圖1為一個典型的視頻輸出級電路，其中視頻放大器和濾波器由視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器()和的輸出驅(qū)動，這里用法adv7190或adv7191。視頻放大器/濾波器利用和分立元件構(gòu)成一個雙極點(diǎn)sallen-key。

4、運(yùn)算放大器提供2倍增益以驅(qū)動75的視頻負(fù)載。這種重構(gòu)濾波器有助于消退視頻dac采樣過程中產(chǎn)生的多重圖像。每種放大器都為設(shè)計工程師提供了各自不同的優(yōu)勢。ada4850具有工作電流低、待機(jī)電流十分低(15na)以及采納小型lfcsp封裝的優(yōu)點(diǎn)。如此低的待機(jī)電流對容量低的電池的應(yīng)用十分實(shí)用，下一個案例將對此舉行研究。ada4851的工作電流與ada4850一樣，但電源電壓范圍更寬，待機(jī)電流大小適中。ada4853的工作電流在表中列出的全部放大器中最低，待機(jī)電流也很低。對于低工作電流的應(yīng)用來說，ada4853是一個抱負(fù)挑選。ada4430是一種全集成濾波器和放大器解決計劃，其工作電流和低待機(jī)電流都很低

5、，并且無需外部元件。支持便攜式設(shè)備視頻輸出的放大器和濾波器，這些器件適合低功耗應(yīng)用。雖然ada48xx系列放大器具有優(yōu)異的工作性能，但它們還需要額外的元件才干滿足本案例的設(shè)計要求。一種替代分立濾波器的解決計劃是帶有增益單元的全集成濾波器ada4430，用ada4430替代分立解決計劃可以簡化設(shè)計(圖2)。圖2：具有ada4430集成放大器和濾波器的視頻輸出級。對于上述兩種解決計劃，工程師必需在電路性能、電流消耗和尺寸方面舉行折衷。ada4853也是適合這種應(yīng)用的一個很好挑選，且其功耗比ada4430更低，但ada4430只需較少的外部元件就可滿足全部的目標(biāo)規(guī)范，因此它是此應(yīng)用的一個更好挑選。超

6、低功耗緩沖器這個應(yīng)用適用于便攜式消遣設(shè)備中采納的25mhz時鐘緩沖電路，其主要設(shè)計約束是待機(jī)電流。該應(yīng)用采納的電源是容量僅為87毫安小時的鋅空氣電池，主要技術(shù)指標(biāo)包括：待機(jī)電流小于0.1a (分配給這部分電路的總待機(jī)電流僅為10a)、占用面積小、工作電壓為3v、電源電流小于3ma、總電路面積為1cm2、帶寬為1mhz。圖3：傳統(tǒng)上采納外部fet旁路晶體管來滿足待機(jī)電流小于0.1a的要求。傳統(tǒng)上采納一個外部場效應(yīng)(fet)旁路晶體管來滿足待機(jī)電流小于0.1a的要求(圖3)，但這會增強(qiáng)元件數(shù)量，并使板面積超過為該電路分配的板面積大小。利用adg842這樣的模擬開關(guān)代替fet及其相關(guān)電路雖然可以簡化設(shè)計，但仍需要額外的板面積。ada4850能滿足該應(yīng)用的全部系統(tǒng)要求，它讓設(shè)計工程師無需用法外部fet旁路晶體管及其外圍電路，從而能簡化布局并減小電路面積，以滿足1 cm2的板面積要求。為滿足系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，設(shè)計工程師在挑選元件和電路結(jié)構(gòu)時常常要瀕臨折衷，且必需權(quán)衡全部挑選。工作電流與待機(jī)電流之間的折衷、性能與價格之間的折衷，以及尺寸和設(shè)計的簡易性都是便攜式電子產(chǎn)品設(shè)計中常要考慮的問題。隨著便攜式電子產(chǎn)品的尺寸不斷縮小，以及創(chuàng)造商不斷在這些產(chǎn)品中增強(qiáng)更多功能，半導(dǎo)體公司需要不斷開發(fā)出