纤细型便携式设计中的多媒体信号路径(07-100)

　　图2 用于USB/音频共享的USB连接器插入自动检测

　　在手机和其它便携式产品引入视频功能，引发了PCB空间和功率及视频信号完整性之间的权衡方面的众多争议。目前市面上的多媒体电话大部分都有内置相机或PMP (便携式媒体播放器) 功能，能够把其内容传送到家庭显示系统上。由于外部几何尺寸和功率更为重要，大多数电话使用的都是CVBS而非S或分量视频来传输信号。CVBS视频线缆驱动器通常需增益为2的缓冲器来驱动150欧姆的负载。有时，为了补偿线缆损耗，增益可能更高 (>6db)。这就为便携式视频设备带来了第一个问题：设备输出上的信号钳位。系统设计人员应该谨慎处理钳位问题，因为便携式设备中的视频供电电压范围从2.5V 到 3.6V。如果处理不当，增益为2的信号便可能因峰值电压达1.23V及饱和度100% 而产生的问题。此时需要对输出连接进行检测，这又会导致其它问题。

　　通过在放大器的输入输出级建立必需的偏置，可以避免钳位。由于集成度是便携式设备的基础，故一般存在一个钳位或电平转换，以把AC耦合输入设置在驱动器共模范围的中间。至于输出，设计人员必须确定最佳解决方案来解决下一个问题：利用AC耦合还是DC耦合。

　　AC耦合输出需要更低的有源电源电流，不过，这要求输出连接至少220μF的电容，以避免相移造成场倾斜。场倾斜是信号内容变化引起的偏移量。这个220μF电容的电极一般设置在5Hz左右，以避免50Hz-60Hz范围的大量相移 (这是典型的PAL/NTSC场刷新率)。过多的场倾斜可能导致信号内容的钳位和进一步失真。而且，在电话PCB板上添加220μF电容会耗费太多空间。作为替代方案，FMS6151 或 FSA3182这样的器件可通过SAG校正方法采用更小的电容。图3是针对这种滤波器DC耦合到编码器，及AC耦合到外界 (如视频电缆) 的视频电话设计建议信号路径，能节省功率和阻断外部DC分量。

　　图3 带有小尺寸AC耦合电容的视频滤波/驱动器

　　为降低220μF耦合电容占用的空间，SAG模式采用了建议的22μF电容并连接至SAG引脚及至少47μF的电容与输出串联。虽然这样一来减小了总体占用空间，但会增加场倾斜度，因为连接VOUT的电极更加接近50Hz范围。SAG校正把内部反馈阻抗分散在输出和SAG引脚之间，以减小较小电容引起的相移。通过把输出耦合电容提高到67μF或更大，可进一步减小场倾斜度。不过这种方法又带来新的问题，原因是它改变了反馈，器件的输出信号被偏移，其偏移量不仅取决于信号内容和器件的总电平偏移，还受到因反馈阻抗的重新分配而引起的重新调整DC增益影响。如上所述，如果处理不当，便携式产品的电源电压会被限制，增益的提高可能导致输出钳位。一旦出现钳位，可以通过在SAG的电源引脚 (如上所示) 上连接电阻来重新调整偏置。

　　AC耦合有段时间一直是机顶盒的标准配备，但由于电源电压较低，AC耦合可能不是便携式产品的最佳解决方案。而DC耦合没有采用输出耦合电容，故不存在场倾斜的问题，从而允许较低的电源电压，因为钳位不再是问题 (若输入偏置适当)。当然，电容的去除也让DC耦合成为尺寸最小的解决方案。DC耦合的缺点是消耗的有源电源电流稍多，假如输出一旦因电源轨而短路，会使输出易受大电流影响。不过，在视频放大器中整合短路保护功能现已成为标准，因此这个问题已被轻松解决。

　　结语

　　手机在1973年问世之后，一直扮演着PDA、相机和多媒体播放器的角色。为此，它们集成了若干分立式部件，用于数据传送、视频、音频和单端充电，很多时候还共享互连迹线以实现多种功能。此外，通过集成度更高、功率更低的设计技术，能够拓展增值功能并持续减小物理尺寸和功耗。然而，在努力提高分立式器件性能的同时，应该注意到分立式器件或机顶盒的最佳解决方案可能并非便携式产品的最佳解决方案。