邏輯電平轉換器在高端移動電話中的應用(圖)

　　過去5年，移動電話產(chǎn)業(yè)在技術融合、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)從簡單的通信設備演變成集數(shù)碼相機、MP3播放器及其他高端功能于一體的多媒體通信設備。這種技術上的融合也向移動電話的設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行語音通話，通常限于一個國家之內；數(shù)字移動電話除語音通話服務外還增加了傳真、數(shù)據(jù)和短信功能；并且可以在多個國家使用；多媒體服務為移動設備提供了高速數(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)目在內的其他應用。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。

　　隨著每一代新技術的涌現(xiàn)，其所能支持的服務便越來越多樣化，幾乎想得到的都可以實現(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)字技術的基礎上，為用戶提供數(shù)字化的移動多媒體服務，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，而且保證信號的質量和覆蓋范圍更佳。無線寬帶接入功能讓用戶在3G手機上可快速瀏覽網(wǎng)頁、觀看視頻流節(jié)目、下載3D游戲和進行視頻對話。在大多數(shù)情形下，這些先進電話都具有主要的基本功能，包括數(shù)碼相機、內存擴展插槽和內置多媒體播放器。圖2為各種先進移動電話技術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和應用軟件) 的增長率較快。電視接收預計會是未來幾年發(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面市，較2005年增加500%。到2008年，預計約6000萬個手機將有電視接收功能，即2007年的年增長率近300%，2008年的年增長率超過200%。然而，2006年整個手機市場份額預計會在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計會在未來兩年有15%～30%的增長，遠遠超過整體手機市場的年增長率。因此，電子器件供應商在未來幾年內有很大的增長機會，即使在整體手機市場增長有限的陰影下，也能為移動電話突飛猛進的功能提供技術支持。

　　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)傳輸速率更可達到2.4Mb/s，其他平臺稍微慢一些，實際的數(shù)據(jù)傳輸速率還與通話時所處的環(huán)境有關。通常，只有在室內和靜止環(huán)境中才能實現(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)絡上提供的新應用。這些應用包括網(wǎng)上瀏覽、文件傳輸和視頻會議，甚至有可能實現(xiàn)遠程訪問和控制各種家用電器和設備 (即住家自動化)。由于3G所提供的帶寬增加，這些應用的實現(xiàn)甚至比過去采用諸如GPRS的過渡技術更容易。

　　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下實現(xiàn)高效的電平轉換。

　　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)有許多外設技術通常都需要較高的工作電壓，即 2.6～3.3V。處理器與外設，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，難以維持低靜態(tài)泄漏電流。

　　當今集成在先進移動電話中的外設器件包括數(shù)碼相機、通信模塊、可拆卸存儲器和MP3播放器等。邏輯電平轉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)，使這些外設能夠與微處理器實現(xiàn)有效的配接，如圖3所示。

　　電路設計人員可從眾多的雙電壓電平轉換器中選擇適合他們特定應用的電平轉換產(chǎn)品，如圖4所示。市場上有不同數(shù)位寬度的電平轉換器，從1位到32位及更高數(shù)位的產(chǎn)品都有。有些轉換器只支持單向數(shù)據(jù)流，有些則是雙向的，即能夠發(fā)送并接收數(shù)據(jù)，有些轉換器甚至具備更高級的獨立雙工數(shù)據(jù)傳輸能力，可獨立地選擇每個數(shù)據(jù)位的流向。

　　一般來說，電平轉換器都非常容易融入設計中，因為它們的功耗很低，易于集成到電路中，而且有眾多的封裝形式可選，電平轉換器都具有電平轉換及其他高級功能，如三態(tài)I/O和斷電保護電路。許多轉換器的外形體積都很小，這對當今的超便攜式應用尤其重要，因為這類應用的板卡空間都極其寶貴。

　　轉換器在大多數(shù)移動電話平臺或其他任何需要電平轉換的電路中都有很廣的應用空間。隨著手機集成的高級功能越來越多，其設計挑戰(zhàn)將越來越大，邏輯電平轉換器也會發(fā)展以滿足相應的技術要求。數(shù)位較寬且可逐位（或自動）和獨立地控制數(shù)據(jù)傳輸方向的電平轉換器將有很大的需求量。由于手機越來越小巧輕薄，當中的板卡空間也會越來越小。

　　舉例說，飛兆半導體的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，因為其落座的面積較傳統(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，更有利于抑制噪聲和端頭間的串擾。