數據轉換器：模擬與數字世界的橋梁

　　分立vs集成在芯片內部

　　同時(shí)，我們也應該看到，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內部，而且其標稱(chēng)的分辨率已有高達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位及以上的應用場(chǎng)合。

　　(2)對于高速應用，如通信基礎設施、醫療及測試計量設備等，很難找到處理器集成的ADC能夠勝任。

　　(3)即使是同樣標稱(chēng)性能，分立ADC獲得較好設計性能概率大很多。

　　(4)作為模擬器件的ADC，相對容易現實(shí)模擬鏈路的功能集成，如，用于信號調理的PGA，輸入緩存(buer)，電壓基準，以及其他輔助功能的模擬附件，如溫度傳感器，某些針對特定應用的硬件電路等。但對于以數字為核心的處理器器件，就可能存在與模擬電路的匹配設計問(wèn)題。

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

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

　　(7)PCB的布局和設計方便，如果ADC被集成在處理器內部，很難實(shí)現系統級的模擬-數字分離設計。

　　部分ADC/DAC廠(chǎng)商及產(chǎn)品特點(diǎn)

　　ADI的數據轉換器產(chǎn)品線(xiàn)應用廣泛，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量集成電路(IC)，這種方案能夠提升應用于工商業(yè)和民用智能電表的精度和準確度。新產(chǎn)品是高精度的能量計量IC，可應用于包括三線(xiàn)和四線(xiàn)服務(wù)器的聚相裝置。這種IC的特點(diǎn)是能夠在超過(guò)1000 :1的動(dòng)態(tài)范圍內進(jìn)行動(dòng)態(tài)及無(wú)功電能測量，精確度達0.1%，可謂業(yè)界首創(chuàng )。

　　在醫療電子領(lǐng)域，ADI推出了業(yè)界最為精準的單片數模轉換器(DAC)AD5791，提供該公司前所未有的精確度，使得放射科醫生可以在疾病初期得到超清晰的磁共振成像圖來(lái)幫助探測疾病。ADI近期推出的其他醫療新品包括ADAS1128 24位電流數字轉換器、ADuM4160單芯片通用串行總線(xiàn)隔離器及AD927x系列八通道超聲診斷系統接收機。2010年7月，ADI向中國市場(chǎng)推出了AD5755數模轉換器，配有動(dòng)態(tài)電源管理，多通道，16位數模轉換器驅動(dòng)能力;節約能源，并在工業(yè)應用中的I/O系統控制過(guò)程中十分可靠。ADI的高度整合數據轉換器AD5755是一套完整的多通道控制集成電路，整合了4個(gè)帶有可調控電壓或4~20mA輸出驅動(dòng)的16位數模轉換器，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A(yíng)DC和DAC等數據轉換器產(chǎn)品中可以為客戶(hù)提供非常廣泛的產(chǎn)品系列，包括信號鏈產(chǎn)品和音視頻應用中的DAC及ADC產(chǎn)品。通常Σ-Δ型ADC被應用于高精度低速率的場(chǎng)合，不過(guò)TI利用自身掌握的核心技術(shù)，可使Σ-Δ型ADC到達24bit的分辨率、4Msps的數據速率，這一性能對于Σ-Δ型ADC來(lái)說(shuō)不多見(jiàn)，至少從某種層面可以說(shuō)明TI的Σ-Δ型ADC技術(shù)具有獨特優(yōu)勢。

　　另外，為了滿(mǎn)足某些具有共性需求的特定應用，TI給客戶(hù)提供了“定制化”的選擇：⒈針對工業(yè)自動(dòng)化及儀表應用中的對微弱小信號的采集需求，尤其是廣泛應用的溫度測量應用，并考慮到類(lèi)似設計中客戶(hù)面臨的高性能、低功耗、高集成度/有限的PCB面積、低成本以及設計簡(jiǎn)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(guò)程控制、運動(dòng)控制、電力自動(dòng)化以及工業(yè)型號采集場(chǎng)合，逐次逼近(SAR)型ADC，由于其自身架構決定的無(wú)延時(shí)特性，以及可以實(shí)現更多的采樣速度和分辨率的折中選擇，得到了更廣闊的應用。TI可以提供分辨率從8bit到18bit，速度從每秒數千次采樣率到每秒數百萬(wàn)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)品中也加強投入和創(chuàng )新，尤其在通信和視頻應用領(lǐng)域。

　　凌力爾特產(chǎn)品市場(chǎng)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(guò)整合設計專(zhuān)長(cháng)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(kāi)發(fā)出了高性能信號鏈路微型模塊 (uModule) 接收器子系統，這些子系統可以不受任何限制地交付到中國市場(chǎng)。這些器件已經(jīng)從最近中國電信市場(chǎng)的增長(cháng)以及中國一些主流公司的測試和儀表產(chǎn)品的增長(cháng)中獲益。在工業(yè)應用的高精確度 ADC 和 DAC 領(lǐng)域，凌力爾特也是擁有顯著(zhù)優(yōu)勢的領(lǐng)導者，最近率先推出了真正的 18 位數模轉換器，該轉換器在整個(gè)工業(yè)溫度范圍內實(shí)現了有保證的±1LSB (低于 4ppm!) INL 和 DNL 性能。凌力爾特公司十分專(zhuān)注于設計高線(xiàn)性度數據轉換器，同時(shí)充分考慮靈活性、尺寸和功耗。公司開(kāi)發(fā)了多個(gè)引腳和軟件兼容的產(chǎn)品系列，因此用戶(hù)可以選擇數字接口、內部基準、通道數和具中標度或零標度復位的 DAC 輸出或高阻抗 (LTC2635)。高精確度、電流輸出 DAC 系列還為設計師提供了在從 12 位開(kāi)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(xiàn)的業(yè)務(wù)經(jīng)理Alex Dean介紹，Maxim ADC主要面向工業(yè)、通信、醫療和消費市場(chǎng)，大多數18位以及更高分辨率的ADC采用Σ-Δ設計架構，Maxim推出的低速24位、單通道ADC具有業(yè)內領(lǐng)先的單位功耗有效位(ENOB)指標，可理想用于手持式儀表和傳感器市場(chǎng)，近期將推出多通道、速度更高的ADC，以擴充24位ADC產(chǎn)品線(xiàn)。MAX11200系列Σ-Δ超低功耗(工作電流<300μA) ADC具有業(yè)內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。在規定的轉換速率下，內部數字濾波器提供高于100dB的50Hz或60Hz交流電噪聲抑制，是工業(yè)和醫療設備的理想選擇。MAX11102系列低功耗ADC最大功耗僅為9.9mW，可有效延長(cháng)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(chē)電子設計、太陽(yáng)能供電系統以及系統監測。