差異化模擬產品在智能手機中的應用

近年來，便攜式產品越來越多地采用多源設計，諸如手機和其它便攜產品要求加入更多功能，如圖像、視頻、電子郵件、短信以及互聯(lián)網接入。這對手機信號傳輸?shù)膸?、電池的效率、EMI要求越來越嚴格，因此對音頻芯片、USB接口芯片以及高效低成本背光驅動芯片的設計要求相應提高。本文從實際應用的角度，詳細闡述了高速USB系列產品和大功率功放在智能手機中的具體應用，以及在設計端面臨的困擾。在推薦差異化產品設計滿足市場需求的同時，對產品的核心參數(shù)對系統(tǒng)的影響做一個全面的討論。

　　圖1為目前市場主流的智能手機設計架構。下面將從三個方面來討論系統(tǒng)基帶設計要點以及相關產品的核心指標：高速USB2.0開關選型和布線的要求;LED背光驅動電路的系統(tǒng)設計與選型的要求;音頻系統(tǒng)的功放設計和EMI設計方面的挑戰(zhàn)和解決方案。

　　2.USB 2.0信號鏈路解決方案

　　大多數(shù)智能手機的基帶處理芯片帶有高速USB 2.0(480Mbps)的接口，與外界主機(通常為個人電腦)相連，用于音視頻的上下載。同時基帶配有UART接口用于設備的檢修以及調試。在智能手機設計中，往往采用5腳的超薄型USB 2.0迷你接口，因而選用高帶寬的USB 2.0開關在設計中尤為關鍵。如果帶寬不夠往往會導致USB 2.0外設檢測出現(xiàn)不識別的情況。因為USB 2.0的測試對信號眼圖有嚴格的近端和遠端眼圖兼容測試要求，所以鏈路上的寄生電容尤為關鍵。

　　USB 2.0鏈路上的寄生電容包括基帶處理器USB輸出口D+/D-上的輸出電容，USB 2.0開關的導通電容，外接ESD保護裝置的寄生電容(通常大于1pf)，以及連接器的接觸電容。由于輸出電容和接觸電容是較為固定的，一旦設計完成，就基本上固定不變。這時選用高ESD等級的高帶寬USB開關將非常重要。為降低高速信號的反射，布線時USB開關盡量不要放在USB輸出和接口的中間，同時數(shù)據線D+和D-應盡量減少過孔，保持數(shù)據線路上差分阻抗在100ohm(上下10%)，以最優(yōu)化信號傳輸?shù)耐暾浴?/p>

　　帝奧微電子(Dioo Microcircuits)推出的帶寬大于1GHz(工業(yè)領域絕大多數(shù)帶寬小于720MHz)的USB高速2.0開關不但通過USB 2.0兼容性測試，同時ESD(HBM)達到8KV(工業(yè)領域大多數(shù)4KV)，CDM達到2KV，可以去除數(shù)據線上外掛的ESD保護功能，大幅減小寄生電容，同時降低系統(tǒng)設計成本。圖2為DIO3212的USB 2.0近端眼圖兼容性測試結果(要求比遠端更為嚴格)。

3.高效低成本LED背光設計

　　由于絕大多數(shù)智能手機采用3英寸或4英寸以上的平板設計，背光LED需要6顆甚至8顆LED燈。以每通道20mA為例，LED驅動電流將高達120mA或160mA，若考慮到LED燈本身的壓降和恒流源架構的電壓損耗，超低閾值的電荷泵檢測電路對系統(tǒng)電源效率顯得尤其重要，這樣也可以避免芯片內部的電荷泵頻繁啟動，有效降低了系統(tǒng)的EMI(通常通過外部管腳散發(fā)，影響系統(tǒng)音頻通話)。通路間的LED輸出電流匹配也是系統(tǒng)設計的核心指標(3%)。建議客戶在選用大電流輸出的LED驅動芯片時，選用小于200mV的充電泵啟動閥值，基于一線調光模式的LED驅動芯片。

　　帝奧微電子的DIO5056是一款6路1倍/2倍電荷泵自適應白光LED驅動器。電源電壓范圍2.7V至5.5V，支持16步脈沖計數(shù)線性調光，采用創(chuàng)新技術保證典型情況通道間電流相對匹配精度小于3%，同時具有很低的電荷泵開啟閾值電壓(如圖3所示)。芯片還包括了過流保護、短路保護、開路保護、過溫保護等功能。芯片關機電流在100nA以下。另外，DIO5056采用QFN16封裝，減小了PCB板設計難度，縮減了應用成本和開發(fā)周期。