智能工業(yè)促使芯片變革

　　高精度需要重新定義

　　對于數據轉換器來(lái)說(shuō)，其實(shí)高精度不僅僅是采樣速度非?？?，數據分辨率越來(lái)越高，這兩個(gè)的確是個(gè)非常重要的指標，但實(shí)際還有很多其他的指標來(lái)代表ADC的高精度，例如高精度還體現在直接對電感信號的測量。TI中國區高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理宋浩然介紹說(shuō)，TI首款電感數字轉換器LDC1000，以及在LDC1000之后的LDC1041、LDC1051等產(chǎn)品，特點(diǎn)是直接把電感轉換成數字信號，完成中間沒(méi)有轉換動(dòng)作的產(chǎn)生，這樣從速度、精度、可靠性上大幅度提升。

　　TI還有超小型12V SAR ADC——DS7042，看起來(lái)好像只有12位，速度似乎也不是很快，但其賣(mài)點(diǎn)是超小型，另外一個(gè)賣(mài)點(diǎn)是功耗非常低，應該是整個(gè)業(yè)界功耗最低的一款12位的ADC。

　　因為最終產(chǎn)品考量的是綜合性指標，要想綜合性指標達到非常高的水平，其實(shí)是非常難的。例如TI最新的ADC3k以及ADS8688，拿出某個(gè)單一指標，并不是行業(yè)最高的，但看綜合性指標，比如ADC3k速度只有160MHz，業(yè)界上GHz采樣率的產(chǎn)品都有，但看它綜合性指標，比如位數最高可以到14位;它的體積最小是7×7mm，通道只有200mA/通道，綜合去看這個(gè)芯片的指標就會(huì )提高很多。

　　ADS8688速度不快，只有500k SPS采樣率，精度16位，這兩個(gè)指標在TI現有產(chǎn)品里不是最高的，TI最高有18位ADC，也有上MSPS的ADC。但ADS8688的賣(mài)點(diǎn)，可以用單5V電源，從而可以把±15V的雙電源省掉，包括直流指標、交流指標、溫漂都已經(jīng)達到行業(yè)最高點(diǎn)，這放在A(yíng)DC去看的話(huà)，它的位置馬上就會(huì )提高很多。

　　因此，不能追求某個(gè)單一的極高指標數字，而要追求整體性能的提高。

　　分立ADC器件vs帶ADC功能的MCU

　　另外，現在一個(gè)趨勢是：越來(lái)越多的MCU和SoC里也集成了ADC，位數和速度越來(lái)越高。它們能否代替分立ADC器件?宋浩然承認，的確，包括TI的很多MCU也集成了比特數、速度越來(lái)越高的ADC。

　　不過(guò)，現在MCU里集成ADC可能是16位，SAR ADC可以達到1MSPS或幾百kSPS，它的效果達到的是什么呢?可能是分辨率。在業(yè)內，分辨率和精度這兩個(gè)指標經(jīng)常容易弄混，包括16位、14位，這些都是分辨率，也就是ADC可以分辨的最小刻度，所以MCU里集成了16位甚至24位。比如Resolution(分辨率)是16位。而客戶(hù)關(guān)注的是工業(yè)指標，工業(yè)現場(chǎng)和工業(yè)儀器關(guān)注的指標是我整個(gè)占系統千分之一或萬(wàn)分之五。那么，是不是所有的工業(yè)客戶(hù)都在用10位的ADC?沒(méi)有，整個(gè)行業(yè)典型應用也沒(méi)有用10位的ADC，說(shuō)我為了達到千分之一的精度。所以Resolution和精度是完全不同的概念。精度是從輸入到輸出，MCU采樣，其間所有誤差的累計，從最小信號到最大信號，不管輸入什么信號，我測試的線(xiàn)路所有加起來(lái)能夠實(shí)現的效果是千分之一，這是精度的概念。因此，并不是說(shuō)ADC的精度越高，將來(lái)系統的精度越高。即使你用16位甚至24位ADC，如果前端不好(例如運放誤差較大)，中間電路設計不合理，可能連1/10都達不到。

　　集成是把雙刃劍

　　未來(lái)幫助客戶(hù)設計，TI還提供整套的工具，例如基于A(yíng)DC3k的評估板ADC34J22，可與Altera FPGA對接。并針對PLC等應用，TI專(zhuān)門(mén)做了參考性設計，設計符合了IEC-61000標準的測試。當然今后，TI會(huì )把更多的有源器件集成在同一器件里。不過(guò)，集成也是一把雙刃劍，集成也會(huì )帶來(lái)其他的問(wèn)題，例如ADS8688在集成了眾多器件之后更加針對PLC應用，但可能它的應用覆蓋面沒(méi)有原來(lái)那么寬了。

　　現在，一些芯片廠(chǎng)商可以直接做出解決方案、甚至是產(chǎn)品。但宋浩然稱(chēng)，TI Design的出發(fā)點(diǎn)不是做一個(gè)解決方案，而是一個(gè)參考，TI只是針對一個(gè)系統。雖然TI做最終的產(chǎn)品也可以符合IEC-61000標準，客戶(hù)用這些標準去生產(chǎn)沒(méi)有問(wèn)題，但TI還是希望通過(guò)參考性設計給客戶(hù)一些靈感或設計理念。

　　把PLC模擬集成

　　可編程邏輯控制器(PLC)是控制并協(xié)調整個(gè)工廠(chǎng)傳感器和機器的核心模塊。據統計，每年因工廠(chǎng)維護及相應的生產(chǎn)損失造成的費用高達8千億美元。隨著(zhù)智能工業(yè)的出現，PLC也在改變連接方式，傳統的中央控制改為分布式控制。因中央控制方式不夠靈活，而且引線(xiàn)長(cháng)，可靠性不高。

　　為了適應分布式控制，Maxim Integrated采取了把更多的模擬與數?；旌掀骷谝簧淼牟呗?，公司工業(yè)與醫療方案事業(yè)部的高級副總裁Chris Neil展示了微型PLC(見(jiàn)照片2)，尺寸比標準產(chǎn)品縮小10倍，功耗降低50%以上、數據處理數據加快70倍。不僅如此，該控制器集成了Maxim 30多個(gè)不同的產(chǎn)品，包括其中數字I/O卡、模擬卡、單元卡等，并提供5種參考設計，不同的卡展示不同的功能。

　　參考文獻：
　　[1]YouTube網(wǎng)站十大流行機器人.http://www.youtube.com/watch?v=fH4VwTgfyrQ
　　[2]于寅虎.電機控制技術(shù)的最新進(jìn)步與發(fā)展.電子產(chǎn)品世界,2014(9):8
　　[3]王瑩.電機驅動(dòng)走向高效節能.電子產(chǎn)品世界,2013(9):12
　　[4]王瑩.電機控制的技術(shù)市場(chǎng)動(dòng)向.電子產(chǎn)品世界，2012(9):10
　　[5]楊勇,馬西仃,任國華.基于PLC和變頻器的電梯控制系統設計.電子產(chǎn)品世界,2012(9):53