下一代视频滤波放大器，延长了手持式视频系统
电池使用时间是便携设备的关键，任何可以延长电池使用时间的系统IC都有重要的意义。这将使手持设备对用户更具吸引力，由于设备无需频繁充电，因此使用户的使用更便利。延长电池使用时间还意味着减少废旧电池的数量，以及充电电池铅板的使用次数，以上两点均有利于环保。Maxim新一代视频滤波放大器采用1.8V电源供电，功耗仅为12mW，与目前3.3V的视频滤波放大器相比，功耗降低了近70％。
能量消耗在哪里?
简单地说，每个电路的功耗包括自身工作的损耗和驱动负载的损耗。图1中，电源为电路提供总电流(IT)，其中IQ是运算放大器的静态电流，IL是负载电流。
图1. 单电源运算放大器，带有一个对地电阻负载。
电流和电源电压相乘得出功率。首先按照以下公式计算静态功耗(PQ)、负载功耗(PL)以及总功耗(PT)：
PQ = VDD × IQ
PL = VDD × IL
PT = PQ + PL = VDD × (IQ + IL)
为降低实际消耗的功率，必须同时减小PQ和PL。减小VDD、IQ和IL都可以达到这一目的。
通常情况下，IC数据资料会给出IQ或PQ参数，但很少提到典型信号和典型负载条件下的平均功耗。对于便携式视频滤波放大器，由于电路不是处于关断状态，就是完全开启，因此，PQ几乎是无用信息。完全开启时，视频滤波放大器为负载提供视频信号驱动。没有视频负载时，为了节省电池能量，应关断视频滤波放大器；如果在没有视频负载时开启视频滤波放大器，会造成电池能量的浪费。
3.3V视频滤波放大器的功耗
当3.3V视频滤波放大器向负载提供视频信号驱动时，功耗增大，如表1所示。平均功耗定义为视频滤波放大器以50%平场视频信号驱动150Ω对地负载时的功耗。50%平场信号作为典型的视频信号，在电视上显示为灰屏(PL取决于图像内容，黑屏时功耗最低，白屏时功耗最大)。表1中需要注意的是，尽管元件的PQ差别很大，平均功耗却非常接近。表1. 各种视频滤波放大器的平均功耗和静态功耗
| Company | Part | Supply Voltage (V) | Average Current (mA) | Average Power (mW) | IQ (mA) | PQ (mW) | Output Style |
| Maxim | MAX9502 | 3.3 | 13.5 | 44.6 | 5.3 | 17.5 | Positive DC bias |
| TI® | OPA360 | 3.3 | 12.2 | 40.1 | 6 | 19.8 | Zero DC bias |
| Maxim | MAX9503 | 3.3 | 13.2 | 43.4 | 12 | 39.6 | DirectDrive® |
将视频信号驱动至视频负载造成功耗增大，这在很大程度上取决于视频放大器的输出方式。MAX9502输出视频信号采用了正向直流偏置(参见图2)。维持输出信号的正向直流偏置会使总功耗增大。因此，MAX9502必须供出大约8.7mA的电流(图2b中以蓝色粗线表示的电压除以150Ω)。
图2. MAX9502G应用电路，输入、输出为50%平场信号。
图2a. 50%平场信号波形，输入到需要测试的视频滤波放大器。
图2b. MAX9502G的输出波形，蓝色线段表示50%平场信号的近似平均直流电平。
OPA360 (表1)的输出可以配合SAG网络工作，它由两个交流耦合电容组成(图3)。这些电容阻断了输出和负载之间的直流连接。因此，放大器不需要源出或吸入维持输出偏置的电流，从而降低了功耗。
图3. 对于50%的平场信号，由于电容阻断了输出和负载之间的直流连接，因此，OPA360应用电路可有效降低功耗。
图3a. OPA360输出波形中的蓝色线段表示50%平场信号的近似平均直流电平。
利用Maxim受专利保护的DirectDrive技术*，MAX9503能够输出接近零直流偏置的视频信号，无需任何交流耦合电容(参见图4)。由于片内反向电荷泵可产生负电压，因此，这一技术使MAX9503能够输出地电平以下的信号。尽管DirectDrive增大了PQ，但由于PL降低，MAX9503的平均功耗能够与MAX9502和OPA360保持在同一水平。由于直流偏置接近地电平，MAX9503只需源出较小的电流。
图4. 50%平场信号通过MAX9503G的应用电路。
图4a. MAX9503G输出波形中的蓝色线段表示50%平场信号的近似直流平均值。
新一代产品的功耗：1.8V视频滤波放大器
MAX9509是Maxim新一代视频滤波放大器系列的首款器件，大大降低了平均功耗和PQ，如图5所示。其电源电压(VDD)由3.3V降到了1.8V，1.8V是移动电话正在逐渐使用的数字I/O电压；静态电源电流(IQ)也由12mA降到了3.1mA (参见表2)。
图5. MAX9509 1.8V应用电路处理50%平场信号，大大降低了功耗。
图5a. 50%平场波形输入到MAX9509；其振幅是图2a中波形振幅的四分之一。
图5b. MAX9509输出波形中的蓝色线段表示50%平场信号的近似直流平均值。
表2. MAX9509的平均功耗和静态功耗
| Company | Part | Supply Voltage (V) | Average Current (mA) | Average Power (mW) | IQ (mA) | PQ (mW) | Output Style |
| Maxim | MAX9509 | 1.8 | 6.5 | 11.7 | 3.1 | 6 | DirectDrive |
附录1.8V视频滤波放大器的电路考虑，给出了采用新的1.8V数字I/O电压设计视频电路时需要解决的特殊问题。
当视频滤波放大器采用1.8V电源电压工作时，必须采用DirectDrive技术。采用电压模式输出级的放大器必须至少提供2VP-P摆幅，才能输出复合视频信号。传统的放大器采用1.8V单电源供电时，没有足够的余量产生2VP-P输出信号。而采用DirectDrive后，集成反向电荷泵将产生一个嘈杂的-1.8V电压；负电压线性稳压器将-1.8V电压稳定到-1V，降低了电荷泵噪声。因此，由于采用-1V至+1.8V的电压供电，MAX9509刚好有足够的余量输出2VP-P视频信号。
MAX9509采用低电压、低IQ的DirectDrive输出级，器件平均功耗(表2)大大低于表1中3.3V器件的功耗。这意味着如果采用相同的电池给包含MAX9509的系统和包含3.3V器件的系统供电，则MAX9509放大器所需的电池功率比另一个系统低70%，从而延长了电池使用时间。这对环境有直接的影响，因为减少了废旧电池，以及充电电池铅板的使用次数。
更值得注意的是，MAX9509平均功耗低于3.3V视频
评论