降低視頻子系統(tǒng)的工作和待機功耗，延長手持式
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附錄 1.8V視頻濾波放大器的電路考慮，給出了采用新的1.8V數(shù)字I/O電壓設計視頻電路時需要解決的特殊問題。
當視頻濾波放大器采用1.8V電源電壓工作時，必須采用DirectDrive技術。采用電壓模式輸出級的放大器必須至少提供2VP-P擺幅，才能輸出復合視頻信號。傳統(tǒng)的放大器采用1.8V單電源供電時，沒有足夠的余量產(chǎn)生2VP-P輸出信號。而采用DirectDrive后，集成反向電荷泵將產(chǎn)生一個嘈雜的-1.8V電壓；負電壓線性穩(wěn)壓器將-1.8V電壓穩(wěn)定到-1V，降低了電荷泵噪聲。因此，實際采用-1V至+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采用低電壓、低IQ的DirectDrive輸出級，器件平均功耗(表2)大大低于表1中3.3V器件的功耗。更值得注意的是，MAX9509平均功耗低于3.3V視頻濾波放大器的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，因為此時電路的工作電流要比正常情況低。在MAX9509在設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晰的圖像，峰值SNR應該在40dB左右。
將充滿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。電荷泵有可能向敏感的視頻信號上引入開關噪聲。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(圖6)，而且從時域特性也幾乎觀察不到噪聲(圖7)。
圖6. 測量MAX9509的噪聲和頻率關系時，電荷泵的噪聲頻譜非常小。
圖7. 視頻信號為1VP-P時，MAX9509輸出隨時間的變化(底部圖形)，峰值為1.4mVP-P。頂部圖形是電荷泵飛電容的電壓。
消費者在屏幕上觀察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發(fā)展方向
雖然低功耗視頻濾波放大器的開發(fā)工作已經(jīng)取得了一些進展，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(tǒng)提供負載狀態(tài)，只在出現(xiàn)有效的視頻負載時開啟視頻輸出電路，即可進一步增強系統(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載的插入，以開啟視頻輸出電路。如果電纜另一端沒有連接電視或其他監(jiān)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；考慮到越來越高的能源成本和全球變暖問題，墻上適配器供電的設備也越來越注重功耗問題。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格競爭激烈的消費類電子產(chǎn)品，最大的難題是如何在增強智能化電源管理的同時不會過多地增加成本。
附錄：1.8V視頻濾波放大器的電路考慮
設計低功耗1.8V視頻濾波放大器時，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，實現(xiàn)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，只需滿足頻率響應和視頻性能的帶寬要求。
通過仔細的電路設計，并依托Maxim先進的BiCMOS工藝，MAX9509的功耗要比上一代產(chǎn)品的功耗低得多。為了在滿足特定應用性能要求的同時達到最低功耗，我們對所有上一代視頻設計電路進行了分析。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，還采用了專有電路來消除放大器工作在小電流時的失真。
Maxim先進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)，從而進一步降低MAX9509的功耗。MAX9509的5極點濾波器省去了上一代6極點濾波放大器所需的雙二階濾波器(圖8和圖9)。對于消費類應用，5極點和6極點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極點濾波器。
圖9. MAX9509只采用5極點濾波器，省去了雙二階濾波器，總電源電流減少10%。
通過仔細放置濾波電路和放大電路，在給定的系統(tǒng)參數(shù)下優(yōu)化信號通道的每一模塊，進而降低總電流。例如，MAX9509要獲得8倍增益時，在濾波器內(nèi)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。同時也降低了兩個放大器的總功耗，實現(xiàn)最佳性能。
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