Integrità di segnale per sistemi video portatili

VIDEO DIGITALE –

Con il rapido sviluppo delle capacità video nei sistemi multimediali portatili, gli switch dedicati per segnali ad alta velocità continueranno a offrire vantaggi decisivi in termini di superiore integrità del segnale e di trasferimento dati esente da errori.

Sotto la spinta della crescente diffusione delle funzioni Tv e Gps, degli audiofonini MP3 e delle funzioni di riproduzione video nei cellulari, si diffonde sempre più l'uso di switch dedicati ad alta velocità per la condivisione rapida dei data bus o il de-multiplexing dei segnali Usb 2.0 con velocità fino a 480 Mbps. Allo stesso tempo, le funzionalità integrate e quelle analogiche presenti in questi switch sollecitano sempre più l'interesse dei progettisti in quanto consentono di aggiungere valore ai loro design. Di seguito vengono descritte alcune applicazioni pratiche dell'impiego degli switch analogici ad alta velocità in tivufonini, cellulari con capacità Gps e telefoni a doppia fotocamera, tutti caratterizzati anche dalla funzione di riconoscimento dei caricabatterie Usb.

Quad switch ad alta velocità per TVfonini
Con la rapida diffusione della tecnologia Cmmb (China Multimedia Mobile Broadcasting) nel mercato cinese della televisione mobile, il concetto di tv-fonino è diventato estremamente popolare presso i consumatori. In un tivufonino con modulo Tv incorporato e baseband condivisa per la lettura/scrittura della scheda di memoria SD, per un'efficace commutazione ad alta velocità è necessario utilizzare uno switch a larghezza di banda elevata al fine di implementare un isolamento efficace con una efficace capacità di isolamento. L'open drain del data bus richiede l'isolamento della resistenza pull-up, assicurando una comunicazione error-free. Un clock path ad alta velocità dedicato per ogni interfaccia Sdio offre ai progettisti un'opzione flessibile per utilizzare differenti clock per host, processori baseband o moduli Tv differenti.
La bandwidth degli switch analogici nei data path e clock path deve poter avere una bandwidth di -3db a 150MHz ad almeno 30 pf al di sotto del carico di capacitanza parassita. Ciò consente un passaggio efficace dei segnali di clock ad alta velocità con una minima attenuazione. Una protezione Esd per valori I/O >8KV è tipicamente necessaria per la porta dati dello switch al fine di consentire, quando opportuno, di eliminare il diodo ad alta capacitanza esterno per la protezione Esd. In un'applicazione Sdio similare nei cellulari con capacità Gps, lo switch (FSSD06) agisce come de-multiplexer per leggere/scrivere i dati tra il modulo Gps (dispositivi Sdio) e la scheda SD. Nella maggior parte delle applicazioni, limitate dal tipo di scheda del tipo ad alta tensione (da 2,7 a 3,6V) o a doppia tensione (1,65-1,95V), è necessario procedere al level-shifting tra l'I/O del processore core e i dispositivi periferici, con tre alimentazioni diverse per tali dispositivi switch con funzione level-shifting integrata bidirezionale per il data bus e level shifting unidirezionale per il data path del clock.

Switch Usb 2.0 ad alta velocità nei design di audiofonini MP3
Alimentata dalla domanda del mercato, la funzione di riproduzione MP3 è stata diffusamente adottata per il download/upload veloce nella maggior parte del cellulari con capacità Usb 2.0 ad alta velocità (480 Mbps). Contemporaneamente, la funzione di ricarica tramite Vbus è stata gradualmente adottata nel mercato cinese quale standard imposto dal governo per i caricabatterie Usb. La capacità charger detection è dunque diventata una funzionalità indispensabile per i progettisti, poiché si tratta di una caratteristica dalla cui affidabilità dipende la possibilità di implementare la capacità di rilevare connessioni "short" tra i pin D+/D- in tutti gli scenari applicativi come quelli riscontrabili nelle modalità dati e non con interferenze di sistema come i rimbalzi del segnale dovuti al terreno e i disturbi Emi. In questo tipo di applicazione il circuito Asic Mp3 con capacità Usb 2.0 ad alta velocità è in grado di comunicare efficacemente con il computer host permettendo il download o l'upload veloce di brani musicali Mp3. Uno switch Usb ad alta velocità è necessario in questo caso per isolare la porta di uscita Usb del processore baseband con capacitanza di uscita elevata. Lo switch deve essere posto in prossimità all'uscita del controller Usb per minimizzare la riflessione del segnale.
In questo tipo di applicazioni, ogni qual volta al Vbus viene collegato il caricabatterie o un cavo dati, lo switch deve poter essere spento. Il controller Usb attiva la linea D+ iniziando a dialogare con l'host attraverso la resistenza pull-up interna integrata da 1.5 KOhm. Se le linee D+ e D- sono in short tra loro nell'involucro del caricabatterie, il circuito di rilevamento interno reagirà a questa situazione inviando un segnale Flag all'ingresso Gpio del processore baseband. In questo tipo di applicazione la ON capacitance del canale dello switch deve essere sufficientemente bassa da permettere al passaggio del segnale Usb 2.0 di aderire ai requisiti dello standard Usb 2.0. La protezione Esd (per valori I/O >8KV) della porta dati è importante per offrire la possibilità di collocare l'ingombrante diodo Esd all'esterno unitamente alla elevata capacitanza parassita, fatto che può rallentare l'edge rate critico per il test di conformità con analisi del diagramma a occhio.

Switch High Speed nei cellulari a doppia fotocamera
Sotto la spinta dello sviluppo dell'infrastruttura 3G e dei recenti giochi olimpici, la tecnologia 3G è stata introdotta progressivamente nelle principali città cinesi per consentire l'upload/download di stream audio/video multimediali ad alta velocità. Uno dei vantaggi diretti per gli utenti finali è costituito dalla superiore velocità della funzione di videoconferenza con fotocamera dedicata oltre alla superiore risoluzione delle immagini personali. Questi moduli a doppia fotocamera devono condividere gli stessi ingressi dati nel lato baseband con differenti pixel clock e data stream. Per l'output di fotocamere ad risoluzione più elevata, le funzioni pixel clock e dati sono caratterizzate da segnali Ttl ad alta frequenza che sono esposti al rischio di riflesso del segnale con conseguente bit-error-rate nel caso in cui il data bus sia condiviso con un modulo fotocamera a risoluzione inferiore. Questa situazione è ulteriormente aggravata nel caso in cui il modulo fotocamera di risoluzione inferiore si trovi nel lato flip di cellulari a conchiglia o slider. Il percorso allungato che porta all'ingresso del processore baseband provocherà il riflesso del segnale nella modalità fotocamera a risoluzione superiore in quanto la linea Ttl è non terminata. La soluzione di questa sfida progettuale consiste nel tagliare il lungo tracciato ad alta capacitanza della fotocamera a minore risoluzione nella modalità a ad alta risoluzione. Per fare ciò è necessario uno switch posto lungo il data path della fotocamera a bassa risoluzione con Off capacitance ultra-bassa per supportare 11 canali che comprendono segnali per dati, clock e controllo. Nella soluzione per questo tipo di applicazione lo switch deve essere collocato sufficientemente vicino all'ingresso dati del processore baseband della fotocamera a bassa risoluzione in modo da tagliare efficacemente la capacitanza parassita del tracciato più lungo. Il tracciato tra il modulo della fotocamera ad alta risoluzione e il processore baseband, inoltre, deve essere minimizzato per ridurre la distorsione dei segnali dati e pixel clock ad alta velocità. Naturalmente è desiderabile un consumo contenuto dello switch trattandosi di applicazioni portatili. Un consumo di corrente di 1 µA rende oltremodo interessanti questi switch rispetto a una soluzione attiva come un buffer di uscita tri-stato, caratterizzato da consumi nettamente superiori, nell'ordine dei milliampere.

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