下一代視頻濾波放大器，延長了手持式視頻系統(tǒng)
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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(shè)計難點。電荷泵有可能向敏感的視頻信號上引入開關(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(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(guān)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)連接器，而不需要帶有機械插孔檢測的連接器，與標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)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
世界各地的公司在產(chǎn)品設(shè)計時，除考慮降低成本、增加功能之外，還越來越重視其環(huán)保性能。選擇低功耗及采用無鉛/符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的封裝的IC器件是設(shè)計環(huán)保系統(tǒng)的關(guān)鍵。設(shè)計MAX9509低功耗視頻濾波放大器時，需要考慮一些特殊因素。設(shè)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(yīng)和視頻性能的帶寬要求。
通過仔細的電路設(shè)計，并依托Maxim先進的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。為了在滿足特定應(yīng)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(shè)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(yīng)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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