adsl系統(tǒng)中模擬前端電路設(shè)計具有很大挑戰(zhàn)性，設(shè)計工程師必須處理發(fā)送信道的功耗和接收信道的噪聲問題，因此在前端電路中除了實現(xiàn)信號發(fā)送還要進(jìn)行信號濾波和放大等處理。本文作者將分別就發(fā)送信道、接收信道、高通濾波器以及混合耦合電路等部分闡述滿足前端電路性能的設(shè)計要點和方法。

    在adsl應(yīng)用中，信號從數(shù)字部分到模擬部分最后再到達(dá)電話線，為了滿足這種應(yīng)用的性能要求必須設(shè)計可靠的模擬前端電路。設(shè)計這種前端電路具有一定挑戰(zhàn)性，要求深入了解信號處理、adsl系統(tǒng)的性能要求以及模擬電路性能。

    除發(fā)送信號外，前端電路對于收到的數(shù)據(jù)還能進(jìn)行雙重處理，即從電話線捕捉信號，并對信號進(jìn)行濾波，再將這些信號傳送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)。下面將分析adsl前端電路設(shè)計中的核心問題，了解設(shè)計中所采用的混合電路以及前端電路性能同核心器件的發(fā)送和接收功能之間的聯(lián)系。圖1顯示了adsl芯片組的功能框圖，其中虛線標(biāo)注的部分通常視為模擬前端電路。

    前端電路

    前端電路的性能通�？梢杂蓴�(shù)據(jù)率和有效范圍兩個參數(shù)確定，數(shù)據(jù)率表征調(diào)制解調(diào)器的最高數(shù)據(jù)速率容量，而有效范圍則表征能實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)率的最大電話線長度。雖然ansi t1.413(控制adsl調(diào)制解調(diào)器主要設(shè)計指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn))設(shè)定了最低的性能指標(biāo)，但激烈的市場競爭往往促使設(shè)備制造商和芯片供應(yīng)商力爭使其開發(fā)出的產(chǎn)品性能更優(yōu)越。

    adsl終端設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入了批量生產(chǎn)，其快速發(fā)展給前端電路設(shè)計工程師提出了更多的挑戰(zhàn)。當(dāng)?shù)谝粔Kadsl芯片開發(fā)出時，更多的是強調(diào)以此實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器功能(數(shù)據(jù)率和有效范圍)，其次才是容量。在此期間，設(shè)計工程師還在尋求在電話中心局(co)實現(xiàn)更大的端口密度。實際上，隨著adsl需求的增長，電信公司希望能得到兩倍甚至三倍的電路密度。目前，中心局中的adsl電路卡能容納32、64甚至72個電路通道。

    這種需求在空間和功率兩個方面為前端電路設(shè)計提出了更高的要求�？臻g要求是顯而易見的，由于受底板的限制，電路卡的尺寸應(yīng)當(dāng)是固定的，因此較高的電路密度只有在每個信道的電路密度增加時才能實現(xiàn)。在未來的芯片中，硅片上還將集成更多的功能以實現(xiàn)更高的電路密度。

    在過去的幾年中，功耗得到了極大地降低，這在線路驅(qū)動器中尤為明顯。早期的co線路驅(qū)動器驅(qū)動全速離散多音(dmt) adsl信號的功耗約為2.5w，而現(xiàn)在隨著設(shè)計的改進(jìn)和設(shè)計布局結(jié)構(gòu)的變化，相同的驅(qū)動器可以低于1w的功率完成相同的工作，但線路驅(qū)動器仍然是芯片組中最主要的功耗元件。

    發(fā)送信道

    發(fā)送(tx)信道中模擬前端電路的功能是對由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)產(chǎn)生的模擬信號進(jìn)行放大和濾波，并將這些信號以適當(dāng)?shù)墓β仕桨l(fā)送至電話線。從dac輸出的信號通常將在某個信號通道中經(jīng)歷一次放大過程，放大增益的設(shè)定將使dac的滿標(biāo)輸出為線路驅(qū)動器提供正確的輸出電壓，并將適當(dāng)?shù)墓β仕絺魉椭岭娫捑�。

    ansi標(biāo)準(zhǔn)通過指定功率譜密度屏蔽，規(guī)定了發(fā)送信號的頻譜界限。tx信道中的低通濾波器(lpf)要求除去在采樣頻率整數(shù)倍處由dac生成的鏡像分量(image product)。雖然濾波器的精確階數(shù)取決于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的采樣頻率，但3階切比雪夫(chebyshev)算法是一種通用解決方案。濾波器的截止頻率點設(shè)定為1.1 mhz 以上，以使發(fā)送頻段中頻率最高的信號通過，以實現(xiàn)對較高頻率信號的最大抑制。

    高通濾波器(hpf)

    在tx信道中除了lpf外，adsl頻分多路復(fù)用(fdm)有時也需要高通濾波器，高通濾波器可在25至138khz頻段內(nèi)降低噪聲。盡管tx信道的信號不在該頻段內(nèi)，但該信道仍帶有d/a的量化噪聲。如果沒有高通濾波器，量化噪聲將通過tx信道進(jìn)入混合電路。

    盡管混合電路可阻止tx信道的信號進(jìn)入接收(rx)信道，但要得到良好的噪聲性能，這樣的效果仍然不夠。因此tx信道中必須添加高通濾波器以提高濾波性能，但高通濾波器的缺陷是必須對其截止頻率點進(jìn)行精確控制。為了盡可能改進(jìn)噪聲抑制性能，截止頻率點必須設(shè)定為盡可能高的頻率，而且不會破壞tx頻段的低頻部分。hpf的截止頻率要求必須使用精確無源器件，這意味著如果將濾波器集成至硅片中，將需要采用激光技術(shù)進(jìn)行修整。

    多音功率比<