用于机顶盒设计的高性能模拟开关

引言

随着机顶盒的设计加入更多新兴功能，如作为录象程序的硬盘、紧凑型闪存接口和视频点播 (VOD) 机器，模拟开关在这类应用中继续得以广泛采用。选用正确的开关，设计人员不仅能缩短产品面市时间来改善设计，还可以解决重要的设计难题如维持信号完整性。在某些设计中，适当的开关还有助于减少材料清单 (BOM) 的成本。本文将探讨模拟开关在不同类型机顶盒应用中的作用，并阐述如何利用正确的开关来降低设计复杂性及元件成本。

应用例子

IP 数字机顶盒

随着终端用户对视频点播和VoIP服务的需求不断增长，高吞吐量的视频流线路将通过互联网网络如DSL或线缆调制解调器来操作。图1所示为简单的功能框图，说明宽频带模拟开关如何可在IP 机顶盒设计中应用，轻松地将进入的100Base-T

带个人视像录制功能 (PRV) 的机顶盒

带个人视像录制功能 (PRV) 的机顶盒已被终端用户广泛应用，以便在离家或观看其它电视节目时录制所喜爱的电视节目。一些机顶盒设计甚至有多个RF输入来同时接收不同的电视节目，使到用户可以在观看一个节目时，能更方便地录制另一个。这类应用传统上都是采用较昂贵的继电器，在两个RF调谐解调器输出 (CVBS) 之间进行切换，该两个输出并共享相同的模拟前端视频解码器。传统继电器除了BOM成本较高外，体积也较大。由于今天及未来的市场对纤巧和流动的设计需求日增，较佳的解决方案如采用较小型封装的模拟开关自然受到欢迎，理论上还拥有可进行无限次切换的长久寿命。图2所示的单刀双掷 (SPDT) 低欧姆视频开关非常适合这类应用。由于大多数CVBS的带宽小于7MHz，基于CMOS技术建构的典型模拟开关便非常容易达到要求。在这类应用中选择适当的视频开关的重要标准，是微分增益和差分相位，它们直接与色饱和度与色调随亮度变化有关。飞兆半导体最近推出的FSA4157开关器件便是这种应用的理想选择，拥有低至1欧姆的导通电阻和8KV 的HBM ESD (人体放电模型静电损害保护) 性能。由于无需在应用中外加ESD保护二极管，因为开关就放置于视频RCA连接器的边缘，因此能进一步减低BOM成本。

用于IP机顶盒中能改善以太网信号回波损耗的模拟开关

图1 用于IP机顶盒中能改善以太网信号回波损耗的模拟开关

当然, 录制大容量的信息需要嵌入存储器如硬盘驱动器 (HDD)。一般来说，ATA I/O是HDD与其控制器之间的标准接口。在一些因应终端用户需求而采用双硬盘驱动的设计中，16位SPDT开关可用来实现主硬盘和次硬盘之间的切换。总线开关在这里可用来将硬盘从ASIC中隔离出来，使到设计人员拥有高度的灵活性，所提供的产品可带或不带硬盘。与此同时，隔离硬盘还可保护内部控制器不受外部ESD静电损害。当然，在这类设计中，用5V驱动的总线开关必须要有足够的带宽 (-3db) 来通过高速ATA数据流。事实上，这对于以CMOS技术为基础的一般总线开关并不构成问题，其内部开关信道仅采用NMOS结构。仅有NMOS的结构能降低通道的寄生电容，并且有助于改善 -3db 的数据信道带宽。