利用先進(jìn)模擬與電源管理設(shè)計(jì)滿(mǎn)足ADSL系統(tǒng)設(shè)計(jì)目

低功率的重要性

ADSL系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員最初只關(guān)心一件事：如何在從局端至遠(yuǎn)距端點(diǎn)或客戶(hù)端調(diào)制解調(diào)器的這條長(zhǎng)（18,000英呎）線(xiàn)路上提供很高的數(shù)據(jù)傳輸效能。隨著ADSL用戶(hù)的增加，廠(chǎng)商很快發(fā)現(xiàn)由于局端設(shè)備的空間、電源及散熱能力都十分有限，它們反而需要更高度的功能整合以及更省電的設(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō)，第一代ADSL電路板只能服務(wù)四條線(xiàn)路，今天的電路板卻可提供72個(gè)線(xiàn)路服務(wù)，證明電源與空間是更重要的考慮因素。

為了達(dá)到ADSL覆蓋率超過(guò)九成的目標(biāo)，OEM廠(chǎng)商目前把重點(diǎn)放在中距離以及短距離的聯(lián)機(jī)設(shè)備，以提供8-Mbps全速率聯(lián)機(jī)服務(wù)給更多用戶(hù)，特別是距離太遠(yuǎn)而無(wú)法使用局端線(xiàn)路的用戶(hù)。服務(wù)供貨商利用中距離基礎(chǔ)設(shè)備來(lái)連接這些用戶(hù)，例如「數(shù)字回路設(shè)備」（DLC），其支持范圍最遠(yuǎn)可達(dá)12,000英呎；其余用戶(hù)主要分布在「多個(gè)居住單位」（MDU）的環(huán)境，則使用「光纖網(wǎng)絡(luò)接取設(shè)備」（ONU）來(lái)聯(lián)機(jī)，距離通常不超過(guò)6,000英呎。受到實(shí)際環(huán)境影響，這些設(shè)備的空間多半更為狹小，必須采用更省電且密度更高的線(xiàn)路設(shè)計(jì)。

讓ADSL局端系統(tǒng)采用智能型、高效率、且功能整合度高的模擬與電源管理設(shè)計(jì)，就可以解決設(shè)備的空間以及電源問(wèn)題，確保ADSL線(xiàn)路的普及；利用這些設(shè)計(jì)，OEM廠(chǎng)商可制造出低成本、高線(xiàn)路密度的產(chǎn)品，使服務(wù)供貨商得以將價(jià)格更低廉的線(xiàn)路提供給更多使用者。

因此對(duì)制造商及服務(wù)供貨商來(lái)說(shuō)，ADSL解決方案供貨商的選擇就非常重要，他們必須具備系統(tǒng)知識(shí)、制程技術(shù)以及功能整合的經(jīng)驗(yàn)，能協(xié)助做出最有效率的DSL電源管理與模擬解決方案。利用擁有五個(gè)世代完整ADSL解決方案的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，TI帶來(lái)最先進(jìn)的模擬與電源管理解決方案。

TI為ADSL系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供多種高效能模擬解決方案，包括系列完整的線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器與接收器、整合式線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器／接收器、高效能低功耗編碼譯碼器以及各種電源管理產(chǎn)品。為提供最好的功能整合與低功率特性，ADSL模擬解決方案一部份的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也緊密配合以TI DSP為基礎(chǔ)的數(shù)字DSL收發(fā)器；此外，設(shè)計(jì)人員若須對(duì)系統(tǒng)做較大幅度修改，也可以從TI模擬與電源管理產(chǎn)品中選擇特定零件，這些產(chǎn)品不但支持所有的ADSL標(biāo)準(zhǔn)，還可做為完整的ADSL解決方案或是獨(dú)立零組件，把低功率特性帶給部份或是整個(gè)系統(tǒng)。

線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器／接收器 －

要減少系統(tǒng)電力消耗以增加電路板密度，最大挑戰(zhàn)來(lái)自線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器與接收器設(shè)計(jì)，這些組件會(huì)接至實(shí)際線(xiàn)路，讓ADSL信號(hào)能在線(xiàn)路上來(lái)回傳送。在早期推出的局端設(shè)備設(shè)計(jì)里，線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器需要2.5-W功率，才能推動(dòng)全速率DMT ADSL信號(hào)；今天，整合式線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器／接收器仍是系統(tǒng)電力消耗的主要來(lái)源，但隨著設(shè)計(jì)的改良與電路架構(gòu)的進(jìn)步，若采用功能高度整合的線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器／接收器，例如TI的THS7102與THS7103，那么每個(gè)聯(lián)機(jī)埠只須1.1W的功率，就可執(zhí)行同樣的功能。

透過(guò)設(shè)計(jì)架構(gòu)的改良以及組件的整合，系統(tǒng)效能可以大幅提升。TI就是延著放大器技術(shù)曲線(xiàn)來(lái)發(fā)展線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，從A/B類(lèi)線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始，然后是G類(lèi)驅(qū)動(dòng)器，現(xiàn)在則是采用全主動(dòng)終端技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器，例如THS7102與THS7103。主動(dòng)終端技術(shù)又稱(chēng)為合成阻抗，此種線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器技術(shù)幾乎不需要耗電量大的匹配阻抗，這與以前的線(xiàn)路終端方式有所不同；而且省下匹配阻抗之后，線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓要求也會(huì)隨之降低，于是TPS7102與TPS7103只須一個(gè) +15V電源，就能推動(dòng)以全速率下傳的ADSL DMT信號(hào)。

在模擬系統(tǒng)效能的最佳化過(guò)程里，功能整合也很重要。除了一個(gè)低功率差動(dòng)接收器(low power differential receiver) 和一個(gè)采用主動(dòng)終端技術(shù)的低功率差動(dòng)線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器之外，THS7102與THS7103也整合多個(gè)以前由離散零件提供的發(fā)射濾波器、接收濾波器以及整合式的發(fā)射／接收增益電阻。

雖然線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器／接收器仍是設(shè)計(jì)最佳化的一個(gè)重要領(lǐng)域，但電路架構(gòu)、功能整合及系統(tǒng)知識(shí)的發(fā)展也可以減少系統(tǒng)設(shè)備的體積與電力消耗。這些進(jìn)步將對(duì)OEM廠(chǎng)商與服務(wù)供貨商的目標(biāo)產(chǎn)生重大沖擊，包括減少每個(gè)聯(lián)機(jī)埠的電力消耗，同時(shí)增加每張電路板、每個(gè)機(jī)柜以及每套系統(tǒng)的通訊聯(lián)機(jī)端口數(shù)目 － 解決這些問(wèn)題才能真正加快ADSL線(xiàn)路的建置。

電源管理解決方案

要讓ADSL設(shè)計(jì)發(fā)揮最大潛力，電源管理功能的最佳化是重要因素。所有ADSL系統(tǒng)都非常重視散熱、電路板面積與系統(tǒng)保護(hù)，而透過(guò)先進(jìn)的電源管理技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可大幅增加系統(tǒng)工作效能。

TI的「主動(dòng)電源管理」（Active Power Management）技術(shù)是一個(gè)很好例子，證明智能型電源管理解決方案可大幅降低每個(gè)聯(lián)機(jī)埠的電力消耗，減少產(chǎn)生熱量，讓廠(chǎng)商發(fā)展出線(xiàn)路密度更高的解決方案。TI TPS54900允許一套ADSL系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)要求，動(dòng)態(tài)調(diào)整線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)電壓；在測(cè)試線(xiàn)路時(shí)，TI ADSL收發(fā)器會(huì)先計(jì)算回路長(zhǎng)度，再要求一個(gè)最適當(dāng)電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)這條線(xiàn)路。

舉例來(lái)說(shuō)，采用固定電壓的驅(qū)動(dòng)器可能需要15-V工作電壓，但TI TPS54900的主動(dòng)電源管理技術(shù)在計(jì)算回路長(zhǎng)度后，可能認(rèn)為8.5-V已經(jīng)足夠；許多回路已成功將信道電壓降至6.5V，功率消耗也減少一半，這是非常重大的成就，特別對(duì)于新建置的更短距離回路設(shè)施，它們至少涵蓋50%潛在用戶(hù)居住區(qū)域。

TI的ADSL電源管理解決方案讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單性以及系統(tǒng)工作效能之間的平衡享有最大彈性。設(shè)計(jì)人員有一系列的整合電路解決方案可供選擇，他們可以根據(jù)自己的需求，發(fā)展最佳化的應(yīng)用系統(tǒng)。這些產(chǎn)品包括「隔離式開(kāi)關(guān)控制器」（isolated switching controller）、監(jiān)督電路(supervisory circuits)、低壓降穩(wěn)壓器（LDO）、隨機(jī)抽取控制器(hot swap controllers)、直流電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制器以及內(nèi)建MOSFET開(kāi)關(guān)的直流電源轉(zhuǎn)換器。如果設(shè)計(jì)人員要簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，也可以選用實(shí)作容易、可靠性高、而且功能完全整合的「直接插入式」（plug-in）電源解決方案，

TI為它的電源管理產(chǎn)品提供完整支持，包括豐富的設(shè)計(jì)資源與系統(tǒng)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)工程師得以改進(jìn)系統(tǒng)工作效能。他們還利用創(chuàng)新的封裝技術(shù)來(lái)節(jié)省電路板面積，例如PowerPADTM封裝就提供一個(gè)外露的散熱墊，它可以增加散熱能力，使組件不再需要體積龐大的散熱片；此外，為了增加設(shè)計(jì)彈性，采用ExcaliburTM封裝的TI直接插入式電源解決方案也提供表面黏著式以及「垂直黏著」（vertical-mount）的SIP(single in-line package)封裝選項(xiàng)。

編譯碼器（codecs）

ADSL系統(tǒng)必須執(zhí)行模擬／數(shù)字以及數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換，雖然它們的功率消耗比線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器少，但ADLS編碼譯碼器仍是減少電路板面積和功率消耗的絕佳整合目標(biāo)；做為智能型模擬設(shè)計(jì)的一部份，它也是進(jìn)一步降低功率和電路板面積需求的重要方法。

TI新推出的TLV320AD18就是一個(gè)例子，這顆編碼／譯碼器可支持八個(gè)數(shù)據(jù)信道，可以在1.5-V電壓下工作，而且每個(gè)通道的電源都可獨(dú)立切斷，以減少電力消耗及散熱量。除了節(jié)省電源外，這顆組件也整合許多其它功能，若用它來(lái)設(shè)計(jì)局端設(shè)備，可省下原來(lái)所須的36顆離散零件，使電路板面積平均減少一平方英吋。

設(shè)計(jì)支持

除了先進(jìn)芯片技術(shù)外，若要完成最先進(jìn)的模擬ADSL設(shè)計(jì)，那么適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)支持也非常重要。TI是從系統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)來(lái)處理ADSL設(shè)計(jì)問(wèn)題，透過(guò)五個(gè)世代完整DSL解決方案所累積的多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，TI可為設(shè)計(jì)人員的發(fā)展計(jì)劃提供適當(dāng)支持。硬件支持包括評(píng)估模塊 (EVM) 與完整的參考設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)人員可直接用TI設(shè)計(jì)來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品；另外還有模擬與電源管理方面的資源，例如參考設(shè)計(jì)、應(yīng)用說(shuō)明、使用者指南與組件數(shù)據(jù)手冊(cè)。

結(jié)論

總結(jié)來(lái)看，一套ADSL系統(tǒng)能否成功，主要在于服務(wù)供貨商必須為每個(gè)聯(lián)機(jī)埠支付多少成本。電源功耗決定了系統(tǒng)的功能整合密度，功能整合則會(huì)影響一套系統(tǒng)可以提供多少個(gè)聯(lián)機(jī)埠，這兩項(xiàng)都是關(guān)鍵因素，決定了服務(wù)供貨商必須付出多少成本，才能把一個(gè)聯(lián)機(jī)埠提供給一位終端用戶(hù)。無(wú)論是OEM廠(chǎng)商要完成其設(shè)計(jì)目標(biāo)，或是服務(wù)供貨商要達(dá)成其商業(yè)目標(biāo)，智能型模擬與電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是一個(gè)重要影響因素。