利用先進模擬與電源管理設計滿足ADSL系統(tǒng)設計目標

  雖然數(shù)字科技是ADSL的技術基礎，但仍要靠著互補搭配的模擬與混合信號技術，服務供貨商才能以低成本大幅建置ADSL線路，并提供服務給九成以上的客戶。從許多方面來看，ADSL設計的模擬與混合信號部份是達成系統(tǒng)總目標的跳板；設計良好的模擬與混合信號電路可大幅減少系統(tǒng)的電力消耗，讓工程師用更少零件做出功能整合性更高的產(chǎn)品，進而降低系統(tǒng)每個聯(lián)機端口的成本。服務供貨商的目標是減少用戶聯(lián)機價格，同時又增加自己的利潤，因此每個聯(lián)機埠的成本就成為他們最重視的考慮。

低功率的重要性

  ADSL系統(tǒng)設計人員最初只關心一件事：如何在從局端至遠距端點或客戶端調制解調器的這條長（18,000英呎）線路上提供很高的數(shù)據(jù)傳輸效能。隨著ADSL用戶的增加，廠商很快發(fā)現(xiàn)由于局端設備的空間、電源及散熱能力都十分有限，它們反而需要更高度的功能整合以及更省電的設計。舉例來說，第一代ADSL電路板只能服務四條線路，今天的電路板卻可提供72個線路服務，證明電源與空間是更重要的考慮因素。

   為了達到ADSL覆蓋率超過九成的目標，OEM廠商目前把重點放在中距離以及短距離的聯(lián)機設備，以提供8-Mbps全速率聯(lián)機服務給更多用戶，特別是距離太遠而無法使用局端線路的用戶。服務供貨商利用中距離基礎設備來連接這些用戶，例如「數(shù)字回路設備」（DLC），其支持范圍最遠可達12,000英呎；其余用戶主要分布在「多個居住單位」（MDU）的環(huán)境，則使用「光纖網(wǎng)絡接取設備」（ONU）來聯(lián)機，距離通常不超過6,000英呎。受到實際環(huán)境影響，這些設備的空間多半更為狹小，必須采用更省電且密度更高的線路設計。

   讓ADSL局端系統(tǒng)采用智能型、高效率、且功能整合度高的模擬與電源管理設計，就可以解決設備的空間以及電源問題，確保ADSL線路的普及；利用這些設計，OEM廠商可制造出低成本、高線路密度的產(chǎn)品，使服務供貨商得以將價格更低廉的線路提供給更多使用者。

  因此對制造商及服務供貨商來說，ADSL解決方案供貨商的選擇就非常重要，他們必須具備系統(tǒng)知識、制程技術以及功能整合的經(jīng)驗，能協(xié)助做出最有效率的DSL電源管理與模擬解決方案。利用擁有五個世代完整ADSL解決方案的發(fā)展經(jīng)驗，TI帶來最先進的模擬與電源管理解決方案。

  TI為ADSL系統(tǒng)設計提供多種高效能模擬解決方案，包括系列完整的線路驅動器與接收器、整合式線路驅動器／接收器、高效能低功耗編碼譯碼器以及各種電源管理產(chǎn)品。為提供最好的功能整合與低功率特性，ADSL模擬解決方案一部份的產(chǎn)品設計也緊密配合以TI DSP為基礎的數(shù)字DSL收發(fā)器；此外，設計人員若須對系統(tǒng)做較大幅度修改，也可以從TI模擬與電源管理產(chǎn)品中選擇特定零件，這些產(chǎn)品不但支持所有的ADSL標準，還可做為完整的ADSL解決方案或是獨立零組件，把低功率特性帶給部份或是整個系統(tǒng)。

線路驅動器／接收器 －

  要減少系統(tǒng)電力消耗以增加電路板密度，最大挑戰(zhàn)來自線路驅動器與接收器設計，這些組件會接至實際線路，讓ADSL信號能在線路上來回傳送。在早期推出的局端設備設計里，線路驅動器需要2.5-W功率，才能推動全速率DMT ADSL信號；今天，整合式線路驅動器／接收器仍是系統(tǒng)電力消耗的主要來源，但隨著設計的改良與電路架構的進步，若采用功能高度整合的線路驅動器／接收器，例如TI的THS7102與THS7103，那么每個聯(lián)機埠只須1.1W的功率，就可執(zhí)行同樣的功能。

  透過設計架構的改良以及組件的整合，系統(tǒng)效能可以大幅提升。TI就是延著放大器技術曲線來發(fā)展線路驅動器產(chǎn)品，從A/B類線路驅動器開始，然后是G類驅動器，現(xiàn)在則是采用全主動終端技術的驅動器，例如THS7102與THS7103。主動終端技術又稱為合成阻抗，此種線路驅動器技術幾乎不需要耗電量大的匹配阻抗，這與以前的線路終端方式有所不同；而且省下匹配阻抗之后，線路驅動器的輸出電壓要求也會隨之降低，于是TPS7102與TPS7103只須一個 +15V電源，就能推動以全速率下傳的ADSL DMT信號。

  在模擬系統(tǒng)效能的最佳化過程里，功能整合也很重要。除了一個低功率差動接收器(low power differential receiver) 和一個采用主動終端技術的低功率差動線路驅動器之外，THS7102與THS7103也整合多個以前由離散零件提供的發(fā)射濾波器、接收濾波器以及整合式的發(fā)射／接收增益電阻。

  雖然線路驅動器／接收器仍是設計最佳化的一個重要領域，但電路架構、功能整合及系統(tǒng)知識的發(fā)展也可以減少系統(tǒng)設備的體積與電力消耗。這些進步將對OEM廠商與服務供貨商的目標產(chǎn)生重大沖擊，包括減少每個聯(lián)機埠的電力消耗，同時增加每張電路板、每個機柜以及每套系統(tǒng)的通訊聯(lián)機端口數(shù)目 － 解決這些問題才能真正加快ADSL線路的建置。[!--empirenews.page--]

電源管理解決方案

  要讓ADSL設計發(fā)揮最大潛力，電源管理功能的最佳化是重要因素。所有ADSL系統(tǒng)都非常重視散熱、電路板面積與系統(tǒng)保護，而透過先進的電源管理技術，設計人員可大幅增加系統(tǒng)工作效能。

  TI的「主動電源管理」（Active Power Management）技術是一個很好例子，證明智能型電源管理解決方案可大幅降低每個聯(lián)機埠的電力消耗，減少產(chǎn)生熱量，讓廠商發(fā)展出線路密度更高的解決方案。TI TPS54900允許一套ADSL系統(tǒng)根據(jù)信號驅動要求，動態(tài)調整線路驅動器的供應電壓；在測試線路時，TI ADSL收發(fā)器會先計算回路長度，再要求一個最適當電壓來驅動這條線路。

  舉例來說，采用固定電壓的驅動器可能需要15-V工作電壓，但TI TPS54900的主動電源管理技術在計算回路長度后，可能認為8.5-V已經(jīng)足夠；許多回路已成功將信道電壓降至6.5V，功率消耗也減少一半，這是非常重大的成就，特別對于新建置的更短距離回路設施，它們至少涵蓋50%潛在用戶居住區(qū)域。

  TI的ADSL電源管理解決方案讓系統(tǒng)設計人員在設計簡單性以及系統(tǒng)工作效能之間的平衡享有最大彈性。設計人員有一系列的整合電路解決方案可供選擇，他們可以根據(jù)自己的需求，發(fā)展最佳化的應用系統(tǒng)。這些產(chǎn)品包括「隔離式開關控制器」（isolated switching controller）、監(jiān)督電路(supervisory circuits)、低壓降穩(wěn)壓器（LDO）、隨機抽取控制器(hot swap controllers)、直流電源轉換開關控制器以及內建MOSFET開關的直流電源轉換器。如果設計人員要簡化設計過程，加快產(chǎn)品上市時間，也可以選用實作容易、可靠性高、而且功能完全整合的「直接插入式」（plug-in）電源解決方案，

  TI為它的電源管理產(chǎn)品提供完整支持，包括豐富的設計資源與系統(tǒng)知識經(jīng)驗，使設計工程師得以改進系統(tǒng)工作效能。他們還利用創(chuàng)新的封裝技術來節(jié)省電路板面積，例如PowerPADTM封裝就提供一個外露的散熱墊，它可以增加散熱能力，使組件不再需要體積龐大的散熱片；此外，為了增加設計彈性，采用ExcaliburTM封裝的TI直接插入式電源解決方案也提供表面黏著式以及「垂直黏著」（vertical-mount）的SIP(single in-line package)封裝選項。

編譯碼器（codecs）

  ADSL系統(tǒng)必須執(zhí)行模擬／數(shù)字以及數(shù)字／模擬轉換，雖然它們的功率消耗比線路驅動器少，但ADLS編碼譯碼器仍是減少電路板面積和功率消耗的絕佳整合目標；做為智能型模擬設計的一部份，它也是進一步降低功率和電路板面積需求的重要方法。

  TI新推出的TLV320AD18就是一個例子，這顆編碼／譯碼器可支持八個數(shù)據(jù)信道，可以在1.5-V電壓下工作，而且每個通道的電源都可獨立切斷，以減少電力消耗及散熱量。除了節(jié)省電源外，這顆組件也整合許多其它功能，若用它來設計局端設備，可省下原來所須的36顆離散零件，使電路板面積平均減少一平方英吋。

設計支持

  除了先進芯片技術外，若要完成最先進的模擬ADSL設計，那么適當?shù)脑O計支持也非常重要。TI是從系統(tǒng)觀點來處理ADSL設計問題，透過五個世代完整DSL解決方案所累積的多年實際經(jīng)驗，TI可為設計人員的發(fā)展計劃提供適當支持。硬件支持包括評估模塊 (EVM) 與完整的參考設計，讓設計人員可直接用TI設計來開發(fā)產(chǎn)品；另外還有模擬與電源管理方面的資源，例如參考設計、應用說明、使用者指南與組件數(shù)據(jù)手冊。

結論

   總結來看，一套ADSL系統(tǒng)能否成功，主要在于服務供貨商必須為每個聯(lián)機埠支付多少成本。電源功耗決定了系統(tǒng)的功能整合密度，功能整合則會影響一套系統(tǒng)可以提供多少個聯(lián)機埠，這兩項都是關鍵因素，決定了服務供貨商必須付出多少成本，才能把一個聯(lián)機埠提供給一位終端用戶。無論是OEM廠商要完成其設計目標，或是服務供貨商要達成其商業(yè)目標，智能型模擬與電源管理系統(tǒng)設計都是一個重要影響因素。