邏輯電平轉(zhuǎn)換器在高端移動電話中的應(yīng)用(圖)
移動電話技術(shù)的新時代
過去5年,移動電話產(chǎn)業(yè)在技術(shù)融合、功能集成、重量以及體積方面都出現(xiàn)了巨大變革。移動電話已經(jīng)從簡單的通信設(shè)備演變成集數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器及其他高端功能于一體的多媒體通信設(shè)備。這種技術(shù)上的融合也向移動電話的設(shè)計提出了更高的要求,例如,更小的體積和重量、更長的通話時間及更高的信號保真度。
如圖1所示,移動通信業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段,這個發(fā)展歷程可概括為走向多媒體時代。模擬移動電話讓用戶進(jìn)行語音通話,通常限于一個國家之內(nèi);數(shù)字移動電話除語音通話服務(wù)外還增加了傳真、數(shù)據(jù)和短信功能;并且可以在多個國家使用;多媒體服務(wù)為移動設(shè)備提供了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢,讓移動電話用戶可存取各種新推出的音頻、視頻信息及包括電視節(jié)目在內(nèi)的其他應(yīng)用。到今天,第三代移動電話都已經(jīng)相繼登場,且一代比一代更可靠、功能更豐富、靈活性更高。

圖1 移動通信業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的三個階段
高端移動電話的發(fā)展趨勢
隨著每一代新技術(shù)的涌現(xiàn),其所能支持的服務(wù)便越來越多樣化,幾乎想得到的都可以實(shí)現(xiàn)。目前,我們正跟隨3G (第三代移動平臺)、SmartPhone (智能電話) 及其他功能豐富的移動電話平臺發(fā)展走向多媒體的時代。這些下一代平臺在模擬和數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上,為用戶提供數(shù)字化的移動多媒體服務(wù),涵蓋、融合了語音、視頻、圖像、音頻和其他信息的寬帶移動通信服務(wù),而且保證信號的質(zhì)量和覆蓋范圍更佳。無線寬帶接入功能讓用戶在3G手機(jī)上可快速瀏覽網(wǎng)頁、觀看視頻流節(jié)目、下載3D游戲和進(jìn)行視頻對話。在大多數(shù)情形下,這些先進(jìn)電話都具有主要的基本功能,包括數(shù)碼相機(jī)、內(nèi)存擴(kuò)展插槽和內(nèi)置多媒體播放器。圖2為各種先進(jìn)移動電話技術(shù)功能的歷史和未來發(fā)展趨勢。
從圖2中可見,高端功能 (如視頻、GPS和應(yīng)用軟件) 的增長率較快。電視接收預(yù)計會是未來幾年發(fā)展最快速的移動電話功能。2006年會有1000萬個具備電視接收功能的手機(jī)面市,較2005年增加500%。到2008年,預(yù)計約6000萬個手機(jī)將有電視接收功能,即2007年的年增長率近300%,2008年的年增長率超過200%。然而,2006年整個手機(jī)市場份額預(yù)計會在8.5億臺左右,比2005年上升5%,在未來兩年的年增長率預(yù)計僅為3%,即到2008年會有約8.95億臺。圖2所列的其他功能也預(yù)計會在未來兩年有15%~30%的增長,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過整體手機(jī)市場的年增長率。因此,電子器件供應(yīng)商在未來幾年內(nèi)有很大的增長機(jī)會,即使在整體手機(jī)市場增長有限的陰影下,也能為移動電話突飛猛進(jìn)的功能提供技術(shù)支持。

圖2 全球移動電話技術(shù)發(fā)展歷史及趨勢
互聯(lián)網(wǎng)正成為人們主要的通信接口。高端移動電話現(xiàn)在已能讓用戶通過寬帶連接訪問互聯(lián)網(wǎng)。3G平臺的數(shù)據(jù)傳輸速率更可達(dá)到2.4Mb/s,其他平臺稍微慢一些,實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率還與通話時所處的環(huán)境有關(guān)。通常,只有在室內(nèi)和靜止環(huán)境中才能實(shí)現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)傳輸率;在高移動性環(huán)境下,數(shù)據(jù)速率會有所下降,降至144Kb/s。
第三代移動電話促進(jìn)了多種以往因數(shù)據(jù)傳輸速率限制而無法在移動網(wǎng)絡(luò)上提供的新應(yīng)用。這些應(yīng)用包括網(wǎng)上瀏覽、文件傳輸和視頻會議,甚至有可能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和控制各種家用電器和設(shè)備 (即住家自動化)。由于3G所提供的帶寬增加,這些應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)甚至比過去采用諸如GPRS的過渡技術(shù)更容易。
設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)
隨著新一代高端移動電話的出現(xiàn),包括中國3G TD-SCDMA平臺的問世,為業(yè)界帶來了種種挑戰(zhàn)。其中之一是如何在這個新架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)高效的電平轉(zhuǎn)換。
微處理器核的電壓越來越低,現(xiàn)在一般都在1.5~1.8V。而現(xiàn)有許多外設(shè)技術(shù)通常都需要較高的工作電壓,即 2.6~3.3V。處理器與外設(shè),如LCD模塊之間輸入/輸出電壓的失配,使得這些器件很難配接,同時也很難把噪聲容限維持在可接受的電平范圍內(nèi),難以維持低靜態(tài)泄漏電流。

圖3 邏輯電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外設(shè)的有效配接
當(dāng)今集成在先進(jìn)移動電話中的外設(shè)器件包括數(shù)碼相機(jī)、通信模塊、可拆卸存儲器和MP3播放器等。邏輯電平轉(zhuǎn)換器允許在兩種電壓懸殊的平臺之間順利地交換數(shù)據(jù),使這些外設(shè)能夠與微處理器實(shí)現(xiàn)有效的配接,如圖3所示。
電路設(shè)計人員可從眾多的雙電壓電平轉(zhuǎn)換器中選擇適合他們特定應(yīng)用的電平轉(zhuǎn)換產(chǎn)品,如圖4所示。市場上有不同數(shù)位寬度的電平轉(zhuǎn)換器,從1位到32位及更高數(shù)位的產(chǎn)品都有。有些轉(zhuǎn)換器只支持單向數(shù)據(jù)流,有些則是雙向的,即能夠發(fā)送并接收數(shù)據(jù),有些轉(zhuǎn)換器甚至具備更高級的獨(dú)立雙工數(shù)據(jù)傳輸能力,可獨(dú)立地選擇每個數(shù)據(jù)位的流向。
一般來說,電平轉(zhuǎn)換器都非常容易融入設(shè)計中,因?yàn)樗鼈兊墓暮艿?,易于集成到電路中,而且有眾多的封裝形式可選,電平轉(zhuǎn)換器都具有電平轉(zhuǎn)換及其他高級功能,如三態(tài)I/O和斷電保護(hù)電路。許多轉(zhuǎn)換器的外形體積都很小,這對當(dāng)今的超便攜式應(yīng)用尤其重要,因?yàn)檫@類應(yīng)用的板卡空間都極其寶貴。

圖4 不同寬度的電平轉(zhuǎn)換器滿足條件各種應(yīng)用需求
轉(zhuǎn)換器在大多數(shù)移動電話平臺或其他任何需要電平轉(zhuǎn)換的電路中都有很廣的應(yīng)用空間。隨著手機(jī)集成的高級功能越來越多,其設(shè)計挑戰(zhàn)將越來越大,邏輯電平轉(zhuǎn)換器也會發(fā)展以滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。數(shù)位較寬且可逐位(或自動)和獨(dú)立地控制數(shù)據(jù)傳輸方向的電平轉(zhuǎn)換器將有很大的需求量。由于手機(jī)越來越小巧輕薄,當(dāng)中的板卡空間也會越來越小。
舉例說,飛兆半導(dǎo)體的20個端DQFN封裝件就提供非常緊湊的占位尺寸(2.5mm×4.5mm),板卡占位面積只有11.25mm2,與占位面積為51mm2的TSSOP封裝相比節(jié)省板卡空間近78%。除節(jié)省板卡空間外,這些封裝的電氣性能更好且板級可靠性更高,因?yàn)槠渎渥拿娣e較傳統(tǒng)的引腳封裝更大。較之于引腳封裝,DQFN封裝還具有低寄生電容和低電感的優(yōu)點(diǎn),更有利于抑制噪聲和端頭間的串?dāng)_。
文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。