面向新興便攜式市場(chǎng)的獨(dú)特信號(hào)路徑解決方案

引言

由于新興終端市場(chǎng)的要求，如今專用信號(hào)路徑產(chǎn)品在3G和功能/智能手機(jī)應(yīng)用中找到越來越多的用武之地。這些應(yīng)用都需要更高吞吐量的視頻及USB數(shù)據(jù)。本文將針對(duì)這種需求介紹幾種獨(dú)特的應(yīng)用解決方案，并給出一些有利于縮短設(shè)計(jì)周期，加快終端產(chǎn)品上市速度的設(shè)計(jì)建議。

應(yīng)用實(shí)例

通過專用充電器插件檢測(cè)進(jìn)行USB充電器OVP符合性測(cè)試

隨著市場(chǎng)向集充電器和數(shù)據(jù)連接功能于一體的單USB連接器方向發(fā)展，專用USB器件不論在充電器檢測(cè)，還是提供出色的信號(hào)完整性方面都擁有巨大的潛力。新出臺(tái)的中國式USB充電器標(biāo)準(zhǔn)要求在VBUS 充電器輸入電壓達(dá)到6V時(shí)提供過壓保護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)要求器件在VBUS 輸入欠壓的情況下也能夠檢測(cè)UVP閾值。在這些應(yīng)用中，充電器檢測(cè)功能也是一項(xiàng)關(guān)鍵特性，能夠檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)充電器D+ 和 D- 線之間的短路情況。基于這種檢測(cè)，內(nèi)核芯片可以選擇限制充電器電流的大小?，F(xiàn)在可以有許多方法實(shí)現(xiàn)充電器檢測(cè)功能，如分立式解決方案，使用基帶處理器的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器資源。但這些解決方案在寄生電容方面都有局限性，如果分立式檢測(cè)IC直接連線在D+/D- 線上 (輸入柵極電容通常>3pf)。

圖1所示為針對(duì)這種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)而精心設(shè)計(jì)的解決方案。首先，該產(chǎn)品不僅能夠高效檢測(cè)充電器D+/D- 總線間是否“短路”，而且在數(shù)據(jù)模式下可以容忍所有可能的偏差，尤其是在長電纜應(yīng)用中。其次，這種器件在D+/D- 檢測(cè)端的輸入電容很低(通常1.5 pf)，為數(shù)據(jù)模式下的 USB2.0 高速信號(hào)開關(guān)提供了很大的優(yōu)勢(shì)。這對(duì)于有效計(jì)數(shù)和眼圖開啟度符合USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)十分重要。這類應(yīng)用所需的附加特性包括集成開/關(guān)充電器路徑的功率開關(guān)，以及必需的VBUS輸入過/欠壓保護(hù)。對(duì)于這種應(yīng)用，建議所使用的開關(guān)盡可能地靠近USB控制器輸出，以減小信號(hào)反射，獲得最佳眼圖開啟度。而且，設(shè)計(jì)人員可以通過調(diào)節(jié)控制器輸出端的偏壓電阻來獲得出色的眼圖開啟度。

圖1 USB 2.0高速應(yīng)用中帶有充電器檢測(cè)功能的USB過/欠壓保護(hù)IC

電視電話的USB連接共享

如上所示，單USB連接器電話正逐漸成為市場(chǎng)的主流趨勢(shì)，而普遍應(yīng)用在于充電器和數(shù)據(jù)線纜應(yīng)用當(dāng)中。市場(chǎng)上用于移動(dòng)視頻廣播的電視電話的快速流行勢(shì)頭更是有力佐證。這種電視輸出格式一般采用復(fù)合視頻格式 (CVBS)。由于總視頻負(fù)載通常為150? (包括電視輸入端的遠(yuǎn)端75?端接電阻)，許多便攜式編碼器的最大電流輸出能力都很有限，因此需要額外的視頻濾波器/驅(qū)動(dòng)器功能，然而輸出引腳數(shù)目是有限的 (USB 連接器有5個(gè)引腳)。在這種情況下，如何共享有限的引腳高效多路傳輸那些輸出信號(hào)，同時(shí)在不同工作模式下都不影響信號(hào)完整性，成為了設(shè)計(jì)人員的艱巨挑戰(zhàn)。這些工作模式包括帶麥克風(fēng)輸入的語音通信模式、帶音頻L/R 通道的MP3輸出模式、有源D+/D- 線路通信的USB數(shù)據(jù)模式 (要求線路之上的寄生電容超低)，以及有或無 (取決于是照片還是視頻播放) 音頻輸出的視頻模式。圖2所示單個(gè)IC就可以解決所有這些設(shè)計(jì)難題，它可對(duì)麥克風(fēng)路徑、音頻輸出路徑和視頻輸入/輸出路徑及USB數(shù)據(jù)總線進(jìn)行高效路由，彼此之間不產(chǎn)生干擾。其中音頻路徑 (L 和 R) 必須能夠處理耳機(jī)高達(dá)39mW的負(fù)信號(hào)。這樣建議采用AC耦合視頻輸出，可以把DC功耗降至最低，節(jié)省便攜式應(yīng)用設(shè)備的待機(jī)功率。

圖2 電視電話設(shè)計(jì)中的USB連接器共享應(yīng)用

3G應(yīng)用的雙相機(jī)應(yīng)用

隨著3G技術(shù)日漸成熟，電視電話將具有傳輸速率更快的強(qiáng)大的視頻會(huì)議功能。這種功能需要一個(gè)用于個(gè)人照片拍攝的高分辨率相機(jī)，以及一個(gè)用于視頻會(huì)議的較低分辨率相機(jī)。對(duì)于翻蓋式或旋轉(zhuǎn)式手機(jī)設(shè)計(jì)，由于基座一側(cè)有兩個(gè)處理器 (基帶處理器和應(yīng)用處理器)，剩余的物理空間有限，故兩個(gè)相機(jī)模塊可能都位于翻蓋一側(cè)。這樣，如果布局不當(dāng)，布線可能加倍，從而給設(shè)計(jì)人員帶來巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)于相機(jī)模塊，若在非工作模式和節(jié)電模式下無高阻抗?fàn)顟B(tài)，這也是一個(gè)十分令人頭痛的設(shè)計(jì)問題。圖3所示的解決方案采用新興的并聯(lián)-串聯(lián)技術(shù)，是這類應(yīng)用的絕佳選擇。圖中，手機(jī)的翻蓋一側(cè)有兩個(gè)串行器，基帶一側(cè)有一個(gè)串行器。在相機(jī)模塊和基帶一側(cè)之間，通過手機(jī)鉸鏈的線纜總數(shù)減至最多3對(duì)差分線纜。串行器把所有并行YUV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高吞吐量的串行接口信號(hào)，解串器把串行數(shù)據(jù)/時(shí)鐘信號(hào)解碼還原為并行格式，再饋入應(yīng)用處理器相機(jī)I/O。串行線路上有一個(gè)專用高性能開關(guān)，用于不同模式、照片模式或視頻會(huì)議模式間的高效切換。這種開關(guān)的大帶寬特性和通道間偏差超低的優(yōu)勢(shì)有利于實(shí)現(xiàn)最佳切換。該器件可處理高吞吐量差分信號(hào)，而且由于傳輸延時(shí)小，不會(huì)產(chǎn)生設(shè)置/保持時(shí)間問題。在這類應(yīng)用中，還需特別注意串行線路布局長度相同。建議在差分線路上盡量減少通孔數(shù)量，以避免差分?jǐn)?shù)據(jù)路徑的阻抗變化。而對(duì)于快速像素時(shí)鐘和高數(shù)據(jù)率的高分辨率相機(jī)，差分信號(hào)阻抗匹配對(duì)實(shí)現(xiàn)高信號(hào)完整性十分重要，尤其是在高數(shù)據(jù)吞吐量條件下。

圖3 雙相機(jī)應(yīng)用中獨(dú)特的μSerDesTM 和大寬帶開關(guān)

總結(jié)

本文列舉了數(shù)種獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景，闡述市場(chǎng)對(duì)能夠解決這些設(shè)計(jì)難題的專用音頻/視頻USB外設(shè)IC的強(qiáng)勁需求。隨著市場(chǎng)迅速向更快速上行/下行鏈路和更高清晰度音頻/視頻內(nèi)容方向發(fā)展，便攜式應(yīng)用將需要越來越多具有這類特性的IC，尤其是在便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期縮短很多的亞洲國家，需求將更盛。