數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器：模擬與數(shù)字世界的橋梁

　　分立vs集成在芯片內(nèi)部

　　同時(shí)，我們也應(yīng)該看到，很多ADC，甚至是DAC的功能模塊已經(jīng)被集成在微控制器/處理器/SoC內(nèi)部，而且其標(biāo)稱的分辨率已有高達(dá)16位。即便如此，分立的ADC和DAC同樣具有不可替代的地位。TI模擬器件事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展工程師王勝分析主要原因如下。

　　(1)分立的ADC通常具有較高的精度，如16位及以上的應(yīng)用場合。

　　(2)對(duì)于高速應(yīng)用，如通信基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療及測(cè)試計(jì)量設(shè)備等，很難找到處理器集成的ADC能夠勝任。

　　(3)即使是同樣標(biāo)稱性能，分立ADC獲得較好設(shè)計(jì)性能概率大很多。

　　(4)作為模擬器件的ADC，相對(duì)容易現(xiàn)實(shí)模擬鏈路的功能集成，如，用于信號(hào)調(diào)理的PGA，輸入緩存(buer)，電壓基準(zhǔn)，以及其他輔助功能的模擬附件，如溫度傳感器，某些針對(duì)特定應(yīng)用的硬件電路等。但對(duì)于以數(shù)字為核心的處理器器件，就可能存在與模擬電路的匹配設(shè)計(jì)問題。

　　(5)集成在微控制器/處理器/SoC內(nèi)部的ADC方案，客戶的靈活選擇空間將大大降低。

　　(6)集成有高性能的模擬外設(shè)(包括高性能ADC)的微控制器/處理器，其成本可能相對(duì)較高。

　　(7)PCB的布局和設(shè)計(jì)方便，如果ADC被集成在處理器內(nèi)部，很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的模擬-數(shù)字分離設(shè)計(jì)。

　　部分ADC/DAC廠商及產(chǎn)品特點(diǎn)

　　ADI的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線應(yīng)用廣泛，聶海霞介紹道，在智能儀表和智能電網(wǎng)方面，去年底該公司推出了四款能量計(jì)量集成電路(IC)，這種方案能夠提升應(yīng)用于工商業(yè)和民用智能電表的精度和準(zhǔn)確度。新產(chǎn)品是高精度的能量計(jì)量IC，可應(yīng)用于包括三線和四線服務(wù)器的聚相裝置。這種IC的特點(diǎn)是能夠在超過1000 :1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)及無功電能測(cè)量，精確度達(dá)0.1%，可謂業(yè)界首創(chuàng)。

　　在醫(yī)療電子領(lǐng)域，ADI推出了業(yè)界最為精準(zhǔn)的單片數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)AD5791，提供該公司前所未有的精確度，使得放射科醫(yī)生可以在疾病初期得到超清晰的磁共振成像圖來幫助探測(cè)疾病。ADI近期推出的其他醫(yī)療新品包括ADAS1128 24位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器、ADuM4160單芯片通用串行總線隔離器及AD927x系列八通道超聲診斷系統(tǒng)接收機(jī)。2010年7月，ADI向中國市場推出了AD5755數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配有動(dòng)態(tài)電源管理，多通道，16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)能力;節(jié)約能源，并在工業(yè)應(yīng)用中的I/O系統(tǒng)控制過程中十分可靠。ADI的高度整合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器AD5755是一套完整的多通道控制集成電路，整合了4個(gè)帶有可調(diào)控電壓或4~20mA輸出驅(qū)動(dòng)的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以及動(dòng)態(tài)電源管理。

　　TI模擬器件事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展工程師王勝介紹，TI在ADC和DAC等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品中可以為客戶提供非常廣泛的產(chǎn)品系列，包括信號(hào)鏈產(chǎn)品和音視頻應(yīng)用中的DAC及ADC產(chǎn)品。通常Σ-Δ型ADC被應(yīng)用于高精度低速率的場合，不過TI利用自身掌握的核心技術(shù)，可使Σ-Δ型ADC到達(dá)24bit的分辨率、4Msps的數(shù)據(jù)速率，這一性能對(duì)于Σ-Δ型ADC來說不多見，至少從某種層面可以說明TI的Σ-Δ型ADC技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

　　另外，為了滿足某些具有共性需求的特定應(yīng)用，TI給客戶提供了“定制化”的選擇：⒈針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化及儀表應(yīng)用中的對(duì)微弱小信號(hào)的采集需求，尤其是廣泛應(yīng)用的溫度測(cè)量應(yīng)用，并考慮到類似設(shè)計(jì)中客戶面臨的高性能、低功耗、高集成度/有限的PCB面積、低成本以及設(shè)計(jì)簡化的需求，TI推出了Σ-Δ型ADC，ADS1248/7/6和ADS1148/7/6系列產(chǎn)品，覆蓋24bit/16bit以及不同的集成度版本。⒉在工業(yè)過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、電力自動(dòng)化以及工業(yè)型號(hào)采集場合，逐次逼近(SAR)型ADC，由于其自身架構(gòu)決定的無延時(shí)特性，以及可以實(shí)現(xiàn)更多的采樣速度和分辨率的折中選擇，得到了更廣闊的應(yīng)用。TI可以提供分辨率從8bit到18bit，速度從每秒數(shù)千次采樣率到每秒數(shù)百萬次采樣率的更加寬泛的SAR ADC產(chǎn)品系列。⒊TI在高速ADC(主要以Pipeline型ADC)產(chǎn)品中也加強(qiáng)投入和創(chuàng)新，尤其在通信和視頻應(yīng)用領(lǐng)域。

　　凌力爾特產(chǎn)品市場經(jīng)理Alison Steer介紹，在高性能、高速 ADC 領(lǐng)域，凌力爾特產(chǎn)品具有極低的功耗。通過整合設(shè)計(jì)專長和創(chuàng)新性封裝技術(shù)，凌力爾特利用這個(gè)系列的產(chǎn)品開發(fā)出了高性能信號(hào)鏈路微型模塊 (uModule) 接收器子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可以不受任何限制地交付到中國市場。這些器件已經(jīng)從最近中國電信市場的增長以及中國一些主流公司的測(cè)試和儀表產(chǎn)品的增長中獲益。在工業(yè)應(yīng)用的高精確度 ADC 和 DAC 領(lǐng)域，凌力爾特也是擁有顯著優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)導(dǎo)者，最近率先推出了真正的 18 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了有保證的±1LSB (低于 4ppm!) INL 和 DNL 性能。凌力爾特公司十分專注于設(shè)計(jì)高線性度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)充分考慮靈活性、尺寸和功耗。公司開發(fā)了多個(gè)引腳和軟件兼容的產(chǎn)品系列，因此用戶可以選擇數(shù)字接口、內(nèi)部基準(zhǔn)、通道數(shù)和具中標(biāo)度或零標(biāo)度復(fù)位的 DAC 輸出或高阻抗 (LTC2635)。高精確度、電流輸出 DAC 系列還為設(shè)計(jì)師提供了在從 12 位開始直到 18 位精確度的分辨率中所需的、有保證的性能。

　　Maxim ADC產(chǎn)品線的業(yè)務(wù)經(jīng)理Alex Dean介紹，Maxim ADC主要面向工業(yè)、通信、醫(yī)療和消費(fèi)市場，大多數(shù)18位以及更高分辨率的ADC采用Σ-Δ設(shè)計(jì)架構(gòu)，Maxim推出的低速24位、單通道ADC具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的單位功耗有效位(ENOB)指標(biāo)，可理想用于手持式儀表和傳感器市場，近期將推出多通道、速度更高的ADC，以擴(kuò)充24位ADC產(chǎn)品線。MAX11200系列Σ-Δ超低功耗(工作電流<300μA) ADC具有業(yè)內(nèi)較高的單位功耗分辨率，較寬的動(dòng)態(tài)范圍非常適合4~20mA工業(yè)控制環(huán)路。在規(guī)定的轉(zhuǎn)換速率下，內(nèi)部數(shù)字濾波器提供高于100dB的50Hz或60Hz交流電噪聲抑制，是工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備的理想選擇。MAX11102系列低功耗ADC最大功耗僅為9.9mW，可有效延長便攜式電子產(chǎn)品的電池使用壽命，它能夠工作在低至2.2V電壓的器件。該系列ADC可理想用于便攜式/電池供電的電子產(chǎn)品、汽車電子設(shè)計(jì)、太陽能供電系統(tǒng)以及系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。