D-PHY MIPI雙相機(jī)/雙顯示屏應(yīng)用中的模擬開(kāi)關(guān)(2)

　　在插入模擬開(kāi)關(guān)時(shí)，關(guān)鍵的影響因素仍然是入射波響應(yīng)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)可被視為一個(gè)不連續(xù)點(diǎn)。必需對(duì)開(kāi)關(guān)的RC特性進(jìn)行優(yōu)化，以盡量減少反射，減小邊緣速率下降的幅度，從而提高“眼圖”性能。乍想之下，開(kāi)關(guān)帶來(lái)的額外CON/COFF也許會(huì)被認(rèn)為有損系統(tǒng)性能，但實(shí)際中，去除不連續(xù)點(diǎn)的反射，足以抵消掉插入模擬開(kāi)關(guān)所帶來(lái)的額外電容和串聯(lián)電感的害處。

　　MIPI規(guī)范使用0.3*UI作為互操作性的標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來(lái)，都希望自己的系統(tǒng)運(yùn)行速度越快，開(kāi)關(guān)CON/COFF 特性就變得越關(guān)鍵，這是由于該參數(shù)會(huì)影響到邊緣速率，從而影響到0.3*UI標(biāo)準(zhǔn)。即使不滿(mǎn)足0.3*UI標(biāo)準(zhǔn)，也不意味著開(kāi)關(guān)的插入會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障或互操作性測(cè)試不合格。開(kāi)關(guān)的RON影響著發(fā)射器和接收器之間的電壓降，所以在插入模擬開(kāi)關(guān)時(shí)需要滿(mǎn)足接收器(Rx)靈敏度閾值。但在一般情況下，這往往被忽略，因?yàn)橥ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)的電流很小，電壓降通常在10mV或以下(電壓擺幅《5%)。圖3中，波形1強(qiáng)調(diào)過(guò)快邊緣上升速率或過(guò)短邊緣上升時(shí)間(《150psec)的潛在影響;波形2為最佳情況，邊緣速率《0.3*UI ;波形3顯示了過(guò)長(zhǎng)邊緣上升時(shí)間可能導(dǎo)致邊緣速率超出MIPI規(guī)范。不過(guò)，應(yīng)該注意的是，即使波形3的邊緣速率可能不符合D PHY MIPI互操作性規(guī)范的推薦數(shù)值，系統(tǒng)仍然能夠全面工作，并滿(mǎn)足“眼”圖要求。實(shí)際的手機(jī)PCB設(shè)計(jì)中，原型建立即是最終的互操作“一致性”測(cè)試。很多時(shí)候，環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此，好的PCB設(shè)計(jì)(通孔、連接器和適當(dāng)?shù)牟罘肿杩?、正確地選擇器件和布局是最重要的。

　　圖3 插入模擬開(kāi)關(guān)后的入射波特性與MIPI眼圖的比較

　　那么，如何把相機(jī)模塊OR'ing的舊有并行總線架構(gòu)轉(zhuǎn)換為帶雙相機(jī)(或雙LCD)的更穩(wěn)健可靠的系統(tǒng)呢(見(jiàn)圖2)?第一個(gè)選擇是插入一個(gè)相機(jī)隔離開(kāi)關(guān)，如FSA1211。

　　圖 4展示了一個(gè)雙相機(jī)應(yīng)用中的SPST 模擬開(kāi)關(guān)(FSA1211)并行架構(gòu)的入射波響應(yīng)，其通過(guò)對(duì)樁線(stubs)和不連續(xù)性的隔離來(lái)減少反射，從而提高系統(tǒng)性能。在本例中，高速下低分辨率相機(jī)及其電容將被隔離，高分辨率相機(jī)傳輸。若低分辨率相機(jī)通過(guò)SPST開(kāi)關(guān)啟用，鑒于低分辨率相機(jī)的處理速度，高分辨率相機(jī)的樁線的影響極小。從示波器的描跡可看出，當(dāng)向高分辨率相機(jī)發(fā)射時(shí)，波形不連續(xù)和振鈴現(xiàn)象已幾乎消除。

　　圖4 帶SPST隔離開(kāi)關(guān)的雙相機(jī)應(yīng)用

　　隨著MIPI D-PHY的面世，串行接口現(xiàn)在可用來(lái)取代并行總線，這種概念同樣適用于在雙相機(jī)/雙顯示屏應(yīng)用中利用模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離。

　　確保串行架構(gòu)相機(jī)模塊(見(jiàn)圖5)之間完全隔離的一種更好更先進(jìn)的方法是使用SPDT模擬開(kāi)關(guān)(比如FSA642)。對(duì)于高分辨率雙相機(jī)應(yīng)用，這種方案尤其值得推薦。模擬開(kāi)關(guān)任何一條路徑的啟用都是由相機(jī)模塊/處理器軟件堆棧來(lái)決定的，然后使用GPIO(通用輸入輸出)來(lái)觸發(fā)多路復(fù)用器。它還可專(zhuān)門(mén)配置為雙相機(jī)或LCD多路復(fù)用單個(gè)MIPI端口處理器時(shí)鐘及雙數(shù)據(jù)通道架構(gòu)。例如，當(dāng)用戶(hù)打開(kāi)手機(jī)翻蓋或滑蓋時(shí)，外部小尺寸AMOLED顯示屏關(guān)斷，主顯示屏激活，顯示應(yīng)用圖標(biāo)。這種模擬開(kāi)關(guān)具有雙向特性，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)相機(jī)或顯示屏與雙處理器之間的多路復(fù)用。

　　圖5 采用了SPDT多路復(fù)用開(kāi)關(guān)的雙相機(jī)應(yīng)用

　　通過(guò)對(duì)非傳輸相機(jī)路徑的隔離，系統(tǒng)在LP和HS流量模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，上升和下降邊緣速率不再因反射而下降，眼圖保持打開(kāi)。這種架構(gòu)也適用于雙顯示屏應(yīng)用。

　　模擬開(kāi)關(guān)不論是作為媒體通道還是D-PHY Tx的一部分，其互操作性測(cè)試都證明了它具有至少800Mbps的性能。

　　為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，需要關(guān)注物理板和布線的細(xì)節(jié)，盡量減少對(duì)信號(hào)完整性的影響非常重要。

　　PCB設(shè)計(jì)與布線

　　除了PCB走線匹配的一般性考慮事項(xiàng)，比如最小化樁線(stub)長(zhǎng)度，保持100Ω±20%的差分阻抗，通孔最小化，避免90度走線等規(guī)則之外，在PCB材料和信號(hào)層數(shù)目方面，也有一些十分有益的建議。

　　現(xiàn)在列出一些重要建議如下：

　　• 首先是主要差分信號(hào)的布線，必須放在在GND層的鄰近信號(hào)層上，長(zhǎng)度1.0mm～1.5mm;

　　• 保持差分信號(hào)走線長(zhǎng)度小于75mm(最好25mm);

　　• 差分信號(hào)線路上避免共模扼流圈，除非對(duì)EMI必不可少;

　　• 參考微帶線和帶狀線使用指南，比如使差分串行線路與鄰近接地層隔離;如果信號(hào)必須穿過(guò)高速差分信號(hào)，則需確保其采用垂直方式。

　　本文討論的MIPI模擬開(kāi)關(guān)，對(duì)于HS流量模式，其上升/下降時(shí)間為150ps～450ps，它應(yīng)該盡可能靠近MIPI控制器或驅(qū)動(dòng)器輸出放置。VCC去耦(0.1μF和/或1μF) 也應(yīng)該盡可能靠近開(kāi)關(guān)引腳放置。