ADSL的基本概念The ADSL concept

圖1：標準的DMT ADSL信號（用戶端）頻譜圖。

ADSL可使用於必要的寬頻存取，它可傳送像電影、電視、或透過區域網路傳送的CD-ROM內容，和在個人工作場所及家庭連接網際網路。

線路介面 － ADSL遠端終端機（remote terminal，RT）

圖2：標準的ADSL線路介面。
　

考慮驅動IC的熱能問題

圖3：驅動器的功耗與室溫對比。
　

電源供應器

圖4：用TS613與一個+12V電源供應器實現差動線路驅動器。

為了在+6V電壓下維持DC元件的信號，驅動器可利用中間供電方式（mid-supply，通常為6V）而產生偏壓。這將能實現從0到+12V的最大動態範圍。有幾種選項能為這個偏壓提供供給電源，如：一個利用運算放大器的虛擬接地，或是用兩個電阻分壓組成的低成本解決方案。一方面利用高電阻來限制電流的消耗，但另一方面，電流卻又必須高到能對驅動器反向輸入端施加偏壓。如果考量到通過電阻分壓器的電流為正輸入偏壓電流（最大15µA）的1%（1.5mA），則兩個3.9kΩ的電阻就能維持穩定的中間供電值了。

這個輸入提供了兩個帶有1.6KHz中斷頻率（break frequency）的高通濾波器，對移除輸入信號的DC部分來說，這是非常必要的。為避免DC電流流到變壓器的初級端，此處採用了一個輸出電容。一個1µF的電容可為低頻提供路徑；而10nF的電容則可為高頻提供路徑。

濾波：混合電路無法完美地分割上行信號與下行信號，但任何上行信號都會影響下行信號。針對上行路徑，為了消除來自DAC類比輸出與驅動器失真的高頻，必須使用一個低通濾波器。在這個簡單的非反向放大器線路中，我們使用的是Sallen-Key低通濾波器。
　

圖5：傳輸路徑的濾波。

第一個解決方案利用LC 組合出低通濾波功能而避免高頻信號進入驅動器。然而，如圖6所示，2階動態濾波則是更好的解決方案，特別是在考量到成本與節省空間等因素時。
　

圖6：帶有2階動態濾波的TS613線路驅動器。

在這個配置中，我們假設R4=R6、R5=R7、C1=C3、C2=C4。
則電阻R1、R2與R3將能計算出此架構的增益：

阻尼係數可來自於這些電阻與C1、C2、C3、C4等電容：

而後得出：

使用更高的增益，則會讓阻尼係數更加的敏感。當增益高於1時，最好能使用穩定的電阻與電容值。

增益值並不會響截止頻率（cut-off frequency） f_c，可透過下式獲得 f_c：

此外，這個公式也顯示可能透過簡單的R4、R5或R6、R7的電阻值來改變截止頻率──這不會改變電容與阻尼係數。

下表顯示了在POTS上之ADSL的130KHz截止頻率；以及ISDN上之ADSL的270KHz截止頻率的元件計算結果。最後的結果，還可透過上行信號的高頻衰減與下行信號失真影響之間的折衷完成精確的設定。這是此種應用中最佳的方法。然而，我們可由下列的初始值開始。

變換比率（Transformation ratio）：在差動模式中，TS613與TS612都能傳送18V峰對峰值的標準振幅信號。

動態線路阻抗為100Ω。線路上所需的振幅信號標準值必須是高達12.4V的峰對峰值電壓。透過使用1:2的變壓器，在初級端的反射阻抗將僅有四分之一（25Ω），因此，帶有這個阻抗的所需信號振幅將會減半（6.2V峰對峰值）。假設因阻抗匹配需要25Ω的串連電阻（每個輸出為12.5Ω），則所需的輸出信號振幅為12.4V峰對峰值。本例中，在單端配置中每個驅動器的負載阻抗均為25Ω。

利用動態阻抗匹配增加線路位準

圖7：帶有動態阻抗匹配的TS613差動式線路驅動器。
　

計算結果

圖8：單端等效電路。
　

針對無負載時，我們可以假設流過R1、R2與R3的電流分別為：

因無負載時Vo°等於Vo，則本例中的增益如下式所示：

而有負載的增益則如下式所示：

   方程式 1
　

如圖9所示，這個是一個理想的產生器等效電路，其合成組抗（synthesized impedance）相等於該系統的內部阻抗。因此，輸出電壓就如下式所示：

   方程式 2
　

合成組抗為Ro，輸出電流為Iout，另一方面，Vo也能以下式表示：

   方程式 3

　

圖9：等效電路方案，此處的Ro為合成阻抗。

在比較方程式2與方程式3後，設Rs1=Rs2=Rs情況下，合成阻抗可用下式表示：

   方程式 4
　

不同於被動阻抗需要Vo°的位準，本例中的Vo°可以比2Vo小。我們可以寫成Vo°=kVo，k為介於1與2之匹配係數。假設流經R3的電流是可以忽略的，則電阻分壓器可寫成：

在選擇了k係數後，Rs將等於1/2RL（k-1）。良好的阻抗匹配可用下式表示：

   方程式 5
　

由方程式3與方式式5可得出下式：

   方程式 6

透過在方程式6中為R2選定一個任意值，我們可以得到：

最後，R2與R3的值將使我們從方程式1中得到R1的值，因此：

   方程式 7

G_L為必要的增益。

下表顯示了針對25Ω差動負載的不同k值元件計算結果。在所有例子中，R2=1,000Ω，而增益為16dB。最終結果顯示，線路上的最大振幅位準與TS613的最大輸出能力（18Vp-p diff.）和1:2的線路變壓器比率有關。