為數(shù)字應(yīng)用提供模擬方案

以下我們將針對(duì)一些使用在
通信數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品和PC應(yīng)用上的模擬器件加以討論，并將闡述這些產(chǎn)品的功能和討論其存在的原因。

目前數(shù)字傳輸中一個(gè)最主要問題是耗用的頻寬比所傳輸?shù)馁Y料率還要高許多倍，為了解決采用純數(shù)字化信號(hào)傳輸?shù)膸捚款i,調(diào)制解調(diào)技術(shù)目前已逐漸蓬勃地發(fā)展成一系列數(shù)字用戶環(huán)路(DSL)型態(tài)的產(chǎn)品，通常統(tǒng)稱為xDSL。

在這些應(yīng)用中，模擬技術(shù)可以將電話線上資料的傳輸率提升數(shù)百倍以上。目前還沒有任何數(shù)字形式的傳輸可以達(dá)到這樣的要求，因此信號(hào)必須先調(diào)變?yōu)槟M的形式以便將占用的頻寬降至最低。舉例來說，早期的ADSL的G.lite技術(shù)可以用少于1MHz的頻寬來傳送2Mb/s的資料，并在稍后的G.DMT全速率中達(dá)到6-8Mb/s。

最主要的是采用一種正交振幅調(diào)制(QAM)技術(shù)，并且對(duì)每個(gè)參與信號(hào)傳輸?shù)钠骷诰€性化程度的要求上都非常地高，通常所有相關(guān)器件的失真或者是噪聲影響必須要低于0.1%，而且A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率必須為12bit或14bit,在輸入及輸出的帶通濾波線路中也不能采用數(shù)字或者是無源式，而且需要將一個(gè)如EL2221C/EL2244C的高度線性、高信噪比(S/N)的運(yùn)算放大器放置在LC濾波線路中；另外ADSL線路驅(qū)動(dòng)放大器必須要在這樣的系統(tǒng)中輸出±12V,170～450mA峰值的信號(hào),目前只有少數(shù)的驅(qū)動(dòng)器，如EL1501C/EL1502C/EL1503C/EL1509C與EL1507C能夠達(dá)到這樣的要求。

這一類的產(chǎn)品將能夠大幅擴(kuò)展Internet的用途,也將會(huì)是今后3～10年內(nèi)的消費(fèi)時(shí)尚和熱點(diǎn)。

多媒體附加卡，如顯示卡以及圖像捕捉卡，是另一個(gè)成長快速的PC周邊市場，其中也采用了大量的模擬器件。模擬信號(hào)在過去多年來已被用于傳遞圖像信號(hào)的顯示設(shè)備上，而隨著技術(shù)的改進(jìn)，圖像信號(hào)的頻寬也由CGA，VGA一路發(fā)展到現(xiàn)在SVGA與XGA。由于改用數(shù)字方式傳遞這些信號(hào)需要更高的頻率，因此預(yù)料模擬傳輸方式還是會(huì)在未來的幾年持續(xù)被使用，而且它同時(shí)也能夠降低相關(guān)信號(hào)所帶來的接線問題。在這些應(yīng)用上需要較高的驅(qū)動(dòng)力以及大約250MHz頻寬的放大器，EL2386C就是這樣的一個(gè)放大器，它在一個(gè)芯片上包含了三組放大器，使得它非常適用于處理PC顯示器上所使用的RGB三個(gè)信號(hào)，這些放大器通常以非反相的模式運(yùn)作，增益設(shè)為2，終端負(fù)載75Ω，這些終端匹配器最主要的功用是用來消除傳輸信號(hào)上的反射與振鈴波。

在圖像捕捉卡的輸入端我們可以發(fā)現(xiàn)許多的模擬器件，輸入的信號(hào)必須要能夠被調(diào)整到正確的電壓電平以便透過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，負(fù)責(zé)這個(gè)功能的是一個(gè)直流電平恢復(fù)轉(zhuǎn)換放大器。這類放大器包括有EL4089C，EL2090C，EL4093C與EL4390C，時(shí)序信號(hào)則由一個(gè)稱為同步信號(hào)分離器的模擬器件所產(chǎn)生。產(chǎn)品編號(hào)為EL1881C，EL4581C與EL4583C的器件可以經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)圖像輸入信號(hào)產(chǎn)生該信號(hào)的時(shí)序信息，另外在圖像輸入上還可能會(huì)看到如EL4584C或EL4585C等鎖相器器件，這些器件由同步信號(hào)分離器取得水平時(shí)序信號(hào)，然后產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器使用的像素時(shí)鐘，這個(gè)時(shí)鐘與輸入的掃描線頻率信號(hào)在相位上保持同步。

就如CD播放機(jī)取代了盒式錄放機(jī)一樣，許多人預(yù)測DVD播放機(jī)將會(huì)很快取代VHS錄放影機(jī)，而CD-R/W與DVD-RAM也將取代PC上使用的CD-ROM光盤機(jī)。對(duì)大部分使用者來說，CD與DVD顯然是將資料以二進(jìn)位數(shù)字方式儲(chǔ)存的數(shù)字系統(tǒng)，但卻沒有多少人真正明白，要制作出更高速CD或DVD播放機(jī)的一個(gè)主要的關(guān)鍵在于I/V放大器的反應(yīng)速度，而這正是一個(gè)模擬器件，以實(shí)際數(shù)字來說，一個(gè)42×CD-ROM需要42MHz頻寬的I/V放大器，而8×DVD ROM 則需要48MHz頻寬的I/V放大器，同時(shí)這個(gè)I/V放大器還必須具有快速的增益切換功能以適應(yīng)不同型態(tài)的光學(xué)媒體,并且由于它通常位于移動(dòng)讀取頭上檢測二極管陣列的旁邊,因此兩個(gè)符合以上條件的產(chǎn)品為EL6260C/EL6261C，這類器件擁有8個(gè)I/V放大器,并且有高達(dá)60/80MHz的頻寬。

除了I/V放大器之外，激光二極管光學(xué)APC放大器也是DVD信號(hào)讀取頭上另一個(gè)重要的模擬器件，光學(xué)自動(dòng)功率控制器(APC)放大器，如EL6270C，包含了所有將激光二極管驅(qū)動(dòng)至額定光學(xué)輸出電平的所有相關(guān)模擬器件。

EL6290C是一個(gè)可編程的激光驅(qū)動(dòng)器，可集成多種波形，廣泛支持DVD或CD等不同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的格式、媒質(zhì)和刻寫速率。

針對(duì)CD-R，CD-RW與DVD-RAM等各種不同的激光驅(qū)動(dòng)器，有EL6273C，EL6274C與EL6275C等以及EL6257C與EL6259C等的產(chǎn)品。

對(duì)大部分PC使用者來說，掃描儀是個(gè)數(shù)字式設(shè)備；但事實(shí)上，高速的放大器，也就是模擬電路中最基本的構(gòu)成方塊，在掃描器內(nèi)扮演了相當(dāng)重要的角色，就如DVD應(yīng)用中的放大器一樣。這些高速放大器可以作為如模擬處理器高輸入容抗等模擬輸入噪聲與CCD/CIS感測器輸出隔離的一個(gè)緩沖，如果輸入容抗大于CCD/CIS影像感測器的驅(qū)動(dòng)能力，那么穩(wěn)定時(shí)間將會(huì)受到影響，由于大部分的CCD/CIS感測器都以單一的5V電源供電，因此當(dāng)然希望放大器也能夠使用相同的單一電源，為了達(dá)到最大的增益以及最高的分辨率，放大器必須采用全振幅的輸出方式，而且同樣的，我們也必須將低耗電以及小型化封裝作為基本的要求，因?yàn)檫@些放大器必須直接安裝在CCD/CIS感測器旁，EL5144C/EL5146C就提供了這類應(yīng)用的最佳選擇，擁有100MHz的頻寬、200V/us的電壓變換率以及快速穩(wěn)定的特性,可以被應(yīng)用在高分辨率的9600dpi×9600dpi彩色打印掃描器上，采用小型SOT-23封裝，這個(gè)器件可以被擺放在相當(dāng)接近CCD/CIS感測器的位置，因此可以大幅度降低因?yàn)殡娐方诲e(cuò)所產(chǎn)生的分布電容，改進(jìn)所需的穩(wěn)定時(shí)間與精確度。

目前取代標(biāo)準(zhǔn)陰極射線管顯示器的一個(gè)替代方案為薄膜晶體管液晶(TFT-LCD)顯示器，液晶顯示器目前已經(jīng)能夠提供高級(jí)顯示器所需的分辨率，并且能夠以更薄更精簡的體積提供高品質(zhì)的圖像。許多人都認(rèn)為其中的器件為數(shù)字方式，但事實(shí)上卻包含了相當(dāng)多的模擬電路。顯示器的輸入端通常都采用模擬的方式以便與目前許多使用中的顯示器標(biāo)準(zhǔn)相兼容，輸入端多工器，如EL4331C，首先被用來在數(shù)個(gè)圖像來源之間作選擇，然后這個(gè)信號(hào)再透過如EL4093C或EL2090C等器件作直流電平恢復(fù)，直流電平恢復(fù)放大器還必須透過另一顆模擬器件，也就是同步信號(hào)分離器來提供時(shí)序脈沖（這類的芯片包括有EL1881C，EL4581C與EL4583C），接著這些信號(hào)被數(shù)字化，然后送到線路驅(qū)動(dòng)芯片上。

雖然目前流行的是系統(tǒng)芯片（SOC)的集成趨勢，但是一些高性能的模擬基本架構(gòu)器件，如高頻多工放大器、可變?cè)鲆娣糯笃?、取樣及保持電路以及特殊?yīng)用芯片也是系統(tǒng)集成不可缺少的器件。投影機(jī)或高級(jí)監(jiān)視器的前端處理電路通常都包含一個(gè)多工(MUX)放大器(如EL4331C，EL4332C）、直流恢復(fù)放大器(如EL4093C，EL4390C，EL2090C)以及同步分離器(如EL1881C，EL4581C，EL4583)。

以EL4331C來說，這是一個(gè)頻寬300MHz，內(nèi)含三組2：1的多工放大器，可以用來在兩組RGB圖像來源之間作切換，接著同步分離器由所選擇的圖像信號(hào)取得時(shí)序脈沖。水平同步輸出通常用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)鎖相環(huán)路(PLL)以產(chǎn)生信號(hào)數(shù)字化應(yīng)用的高頻像素時(shí)鐘信號(hào)(EL4585C就是這樣的器件），同時(shí)它還可以很輕易地依照需求產(chǎn)生多種通用的像素時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，而同步分離器的后端輸出則可以用來觸發(fā)直流恢復(fù)電路，將輸入影像信號(hào)的黑幕電平調(diào)整到一個(gè)預(yù)設(shè)的電壓值，以便在模擬以及數(shù)字系統(tǒng)中使用。

當(dāng)CMOS晶體管的體積越來越小，而數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)作越來越快時(shí)，對(duì)直流電源的需求也將有所改變，Intel公司CPU的進(jìn)化過程就是一個(gè)很好的例子。標(biāo)準(zhǔn)的486CPU需要5V，2A的電源，300MHz以上的Pentium MMX需要3.3V,6A的電源，較新的400MHz～800MHz Pentium II/III則需要1.8V～3.5V,15A的電源,解決方案也從直接由電腦內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的AC-DC電源供應(yīng)器提供（486)轉(zhuǎn)變到特別的線性穩(wěn)壓器（Pentium）,然后到目前專用的DC-DC開關(guān)式穩(wěn)壓器(Pentium III/IV）。照著IntelCPU改變的方式，其實(shí)大部分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)如DSP,FPGA也大都依循相同的趨勢。Elantec與許多其他的模擬器件供應(yīng)商一樣也提供針對(duì)這類電源供應(yīng)需求的解決方案，兩個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列，分別為MonoPower?完全集成式DC-DC轉(zhuǎn)換器，如EL7556BC，EL7558BC,EL7564C，EL7563C，(輸出為6A,8A和4A)以及只含PWM控制器的系列EL7571C。MonoPower系列將MOSFET開關(guān)管集成到芯片當(dāng)中，可以達(dá)到更高的效率并減少電路板的占用面積和電磁干擾，而效率也因采用同步整流方式，可以高達(dá)95%。這些器件主要是針對(duì)需要2A～8A之間供應(yīng)電流的應(yīng)用所設(shè)計(jì)，完成一個(gè)20W DC-DC轉(zhuǎn)換器所需的電路板面積可以在全部采用表面貼裝器件時(shí)，縮減到只有兩平方英寸。

無線鼠標(biāo)以及無線鍵盤可以利用紅外線或者是無線連接的方式來加以實(shí)現(xiàn)，需要的資料傳輸率以及距離并不高，方便性才是主要的要求。無線通信最好的解決辦法其實(shí)還是采用模擬的方式，也就是一個(gè)簡單的傳輸器加上一個(gè)簡單的接收器，EL6200C/EL6201就是個(gè)相當(dāng)好的傳輸器，它可以直接接受模擬或者數(shù)字資料的輸入，并且能夠直接驅(qū)動(dòng)天線。在接收部分，MICRF001可以簡單地完成相關(guān)的工作，如果配合上比較精細(xì)的接收器電路，我們就可以有相當(dāng)廉價(jià)的方式制作出辦公室與辦公室之間無線以太網(wǎng)連接。

以上的這些例子其實(shí)只是運(yùn)用Elantec半導(dǎo)體有限公司模擬器件來達(dá)成數(shù)字世界的許多方式之一，透過降低頻寬的要求、提高與通用標(biāo)準(zhǔn)的相容性，并且?guī)椭覀兣c實(shí)際的模擬世界溝通，這些器件都扮演著相當(dāng)重要的角色。同時(shí)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)的速度越來越快時(shí)，就必須得依賴模擬信號(hào)，其中最主要的原因來自于我們所使用的電路板以及連接線上的寄生電阻與電容，只要這些寄生效應(yīng)存在，模擬處理技術(shù)就必須用來幫助我們解決這些問題。

模擬絕對(duì)不是過去式，正相反，模擬也是未來發(fā)展的趨勢。■