中心議題：

• 電路中能量消耗在哪裏
• 低功耗視頻濾波放大器的發展方向

解決方案：

• 利用DirectDrive技術，能夠輸出接近零直流偏置的視頻信號

越來越多的便攜式設備

，例如數碼相機
、手機和便攜式媒體播放器，都開始逐漸增加複合視頻輸出的連接功能。這類設備中，連接在視頻DAC之後的視頻濾波放大器產生視頻信號。現有的3.3V視頻濾波放大器處理視頻信號時
，功耗為45mW。電池使用時間是便攜設備的關鍵，首先要考慮降低視頻係統芯片的功耗。出於這一考慮，新一代視頻濾波放大器能夠工作在1.8V電壓，功耗僅為12mW，降低了近70%。
　　
能量消耗在哪裏
　
簡單地說，每個電路的功耗包括自身工作的損耗和驅動負載的損耗。圖1中，電源為電路提供總電流(IT)，其中IQ是運算放大器的靜態電流
，IL是負載電流。電流和電源電壓相乘得出功率。首先按照以下公式計算靜態功耗(PQ)、負載功耗(PL)以及總功耗(PT)：
                      PQ=VDD×IQ
　　               PL=VDD×IL
　　               PT=PQ+PL=VDD×(IQ+IL)
                                                     
                                         圖1單電源運算放大器，帶有一個對地的電阻負載
　　
為降低實際消耗的功率，必須同時減小PQ和PL。減小VDD
、IQ和IL都可以達到這一目的。通常情況下，芯片的數據資料會給出IQ或PQ參(can)數(shu)，但(dan)很(hen)少(shao)提(ti)到(dao)典(dian)型(xing)信(xin)號(hao)和(he)典(dian)型(xing)負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)平(ping)均(jun)功(gong)耗(hao)。對(dui)於(yu)便(bian)攜(xie)式(shi)視(shi)頻(pin)濾(lv)波(bo)放(fang)大(da)器(qi)，由(you)於(yu)電(dian)路(lu)不(bu)是(shi)處(chu)於(yu)關(guan)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)
，就(jiu)是(shi)完(wan)全(quan)開(kai)啟(qi)
，因(yin)此(ci)
，PQjihushiwuyongxinxi。wanquankaiqishi
，shipinlvbofangdaqiweifuzaitigongshipinxinhaoqudong。meiyoushipinfuzaishi，weilejieshengdianchinengliang，yingguanduanshipinlvbofangdaqi;如果在沒有視頻負載時開啟視頻濾波放大器，會造成電池能量的浪費。
　　
3.3V視頻濾波放大器的功耗
　　
當3.3V視頻濾波放大器向負載提供視頻信號驅動時
，功耗增大。平均功耗定義為視頻濾波放大器以50%平場視頻信號驅動150W對地負載時的功耗。50%平場信號作為典型的視頻信號，在電視上顯示為灰屏(PL取決於圖像內容，黑屏時功耗最低，白屏時功耗最大)。注意，盡管元件的PQ差別很大
，平均功耗卻非常接近。
　　
將視頻信號驅動至視頻負載會造成功耗增大，這在很大程度上取決於視頻放大器的輸出方式。MAX9502的輸出視頻信號采用了正向直流偏置(見圖2)。維持輸出信號的正向直流偏置會使總功耗增大。因此，MAX9502必須輸出大約8.7mA的電流。
                    
                                                              圖2MAX9502G應用電路
　　
利用DirectDrive技術
，MAX9503能夠輸出接近零直流偏置的視頻信號，無需任何交流耦合電容。由於片內反向電荷泵可產生負電壓，因此，這一技術使MAX9503能夠輸出地電平以下的信號。盡管DirectDrive增大了PQ，但由於PL降低，MAX9503的平均功耗能夠與MAX9502保持在同一水平。由於直流偏置接近地電平，MAX9503隻需輸出較小的電流。
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1.8V視頻濾波放大器
　　
MAX9509是視頻濾波放大器，降低了平均功耗和PQ
，如圖3所示。其電源電壓(VDD)由3.3V降到了1.8V
，1.8V是手機正在逐漸使用的數字I/O電壓;靜態電源電流(IQ)也由12mA降到了3.1mA。
                    
                                  圖3MAX95091.8V應用電路處理50%平場信號，大大降低了功耗
　　
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，才能輸出複合視頻信號。傳統的放大器采用1.8V單電源供電時，沒有足夠的餘量產生2VP-P輸出信號。而采用DirectDrive後，集成反向電荷泵將產生一個嘈雜的-1.8V電壓;負電壓線性穩壓器將-1.8V電壓穩定到-1V
，降低了電荷泵噪聲。因此
，實際采用-1V~+1.8V的電壓供電時，MAX9509剛好有足夠的餘量輸出2VP-P視頻信號。
　　
MAX9509采用低電壓
、低IQ的DirectDrive輸出級，器件平均功耗大大低於3.3V器件的功耗。更值得注意的是，MAX9509平均功耗低於3.3V視頻濾波放大器的PQ。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。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內是主要的設計難點。電荷泵有可能向敏感的視頻信號引入開關噪聲。把MAX9509的de電dian荷he泵beng與yu視shi頻pin信xin號hao通tong路lu隔ge離li開kai可ke以yi有you效xiao解jie決jue這zhe個ge問wen題ti
，得de到dao極ji低di的de電dian荷he泵beng噪zao聲sheng頻pin域yu特te性xing

，而er且qie，從cong時shi域yu特te性xing也ye幾ji乎hu觀guan察cha不bu到dao噪zao聲sheng。消xiao費fei者zhe在zai屏ping幕mu上shang觀guan察chaMAX9509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展方向
　　
suirandigonghaoshipinlvbofangdaqidekaifagongzuoyijingqudeleyixiejinzhan，danxinpianshejirenyuanhaiyouxuduogongzuoyaozuo。liru，shipinfuzaijiance。ruguoshipinlvbofangdaqijuyoufuzaidianzijiancegongneng，bingweiweikongzhiqixitongtigongfuzaizhuangtai，zhizaichuxianyouxiaodeshipinfuzaishikaiqishipinshuchudianlu，jikejinyibuzengqiangxitongdezhinenghuashipingonghaoguanli。muqian
，daduotongguojixiechakongjianceshipinfuzaidecharu，yikaiqishipinshuchudianlu。

如果電纜另一端沒有連接電視或其他監視器，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隻需要標準連接器
，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kao慮lv到dao越yue來lai越yue高gao的de能neng源yuan成cheng本ben和he全quan球qiu變bian暖nuan問wen題ti
，采cai用yong牆qiang上shang適shi配pei器qi供gong電dian的de設she備bei也ye越yue來lai越yue注zhu重zhong功gong耗hao問wen題ti。因yin此ci

，發fa展zhan趨qu勢shi是shi在zai模mo擬ni芯xin片pian中zhong集ji成cheng更geng加jia智zhi能neng的de電dian源yuan管guan理li電dian路lu。

對於視頻濾波放大器
，不但功耗要低
，而且還應該具備視頻負載檢測、視(shi)頻(pin)輸(shu)入(ru)檢(jian)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)
，以(yi)便(bian)控(kong)製(zhi)相(xiang)應(ying)的(de)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)。由(you)於(yu)視(shi)頻(pin)芯(xin)片(pian)一(yi)般(ban)用(yong)於(yu)價(jia)格(ge)競(jing)爭(zheng)激(ji)烈(lie)的(de)消(xiao)費(fei)類(lei)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)，因(yin)此(ci)
，最(zui)大(da)的(de)難(nan)題(ti)是(shi)如(ru)何(he)在(zai)增(zeng)強(qiang)智(zhi)能(neng)化(hua)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)的(de)同(tong)時(shi)不(bu)會(hui)過(guo)多(duo)地(di)增(zeng)加(jia)成(cheng)本(ben)。