NS使CTSD走出實(shí)驗室 引領(lǐng)ADC技術(shù)革新

      “15年來(lái)，CTSD技術(shù)一直是高校與業(yè)內的熱門(mén)研究課題。采用連續時(shí)間 sigma-delta (CTSD) 技術(shù)的高速模擬/數字轉換器（ADC）ADC12EU050芯片的推出意味著(zhù)美國國家半導體(NS)成為首家成功將CTSD技術(shù)從實(shí)驗室轉移到實(shí)際生產(chǎn)應用領(lǐng)域的芯片廠(chǎng)商。美國國家半導體還計劃推出更多采用CTSD技術(shù)的模擬/數字轉換器產(chǎn)品，讓成像系統、通信設備以及測試和測量?jì)x表等電子產(chǎn)品能夠以極低的功率發(fā)揮卓越的動(dòng)態(tài)性能。” 美國國家半導體亞太區放大器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理龔銘潭充滿(mǎn)信心地對《電子產(chǎn)品世界》記者表示。

美國國家半導體亞太區放大器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理龔銘潭

        龔經(jīng)理介紹說(shuō)，這款8通道、12位、50MSPS的ADC12EU050模擬/數字轉換器屬于美國國家半導體PowerWise高能效芯片系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品的無(wú)混疊信號采樣帶寬達25MHz，并且功耗只有350mW，比原有的流水線(xiàn)型ADC的功耗降低了30%。這款芯片在低功率技術(shù)上取得新的突破，將延長(cháng)便攜式超聲波醫療設備及工業(yè)用成像系統中電池的壽命，并降低設備的散熱量。CTSD的優(yōu)點(diǎn)在于不但可以添加信號調節等信號路徑功能，而且可為模擬/數字轉換器增添濾除混疊信號的濾波功能，大幅精簡(jiǎn)系統設計。ADC12EU050芯片的創(chuàng )新CTSD架構相比于傳統的流水線(xiàn)架構有如下的優(yōu)勢：
        •更低功耗。

        •集成濾除混疊信號的低通、磚墻式濾波器，可將頻帶外的信號濾除。

        •易于驅動(dòng)，采用純電阻式輸入級，無(wú)需外加采樣及保持放大器。

        •集成鎖相環(huán)路（PLL）和壓控振蕩器（VCO），可以執行時(shí)鐘調節功能，讓系統設計工程師可以采用成本經(jīng)濟的時(shí)鐘電路。 

        •芯片內置實(shí)時(shí)超載恢復(IOR)電路。即使輸入信號超過(guò)預設極限，也可在一個(gè)時(shí)鐘周期內從飽和狀態(tài)下恢復過(guò)來(lái)。

        對于《電子產(chǎn)品世界》記者提出的，CTSD技術(shù)的先進(jìn)性如此之多，緣何15年來(lái)一直沒(méi)能走出實(shí)驗室為市場(chǎng)服務(wù)呢？對此，龔經(jīng)理解釋說(shuō)，CTSD是一項較為復雜的技術(shù)，因此由研發(fā)至正式投入生產(chǎn)需要較長(cháng)的時(shí)間。CTSD要面對現有技術(shù)如流水線(xiàn)技術(shù)的競爭，因此這種新技術(shù)必須在功能與特色方面都比現有技術(shù)優(yōu)勝，才能受客戶(hù)歡迎。早在上一世紀90年代初至90年代中期為止，采用CTSD技術(shù)的模擬/數字轉換器只能支持低速的產(chǎn)品，例如數字音頻系統。直至幾年前，帶寬高達10MHz以上的模擬/數字轉換器才正式面世：例如，15MHz的型號在 2003年推出，而20MHz的型號則在2006年推出。設計CTSD技術(shù)時(shí)要面對的挑戰：
        •內置調制環(huán)路的采樣時(shí)鐘速率較高，因此需要低抖動(dòng)采樣邊緣的配合。由于美國國家半導體成功開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的電感式LC儲能電路，因此可以提供如此低抖動(dòng)的采樣邊緣。此外，內置的時(shí)鐘調整電路可為高性能數據轉換系統提供必要的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號。
        •必須充分利用最先進(jìn)的CMOS工藝技術(shù)，才可降低設計復雜的多級數字濾波器的生產(chǎn)成本，以及支持較高的內部采樣率，確保輸出采樣率可以進(jìn)一步提高。
        •為了可以提高數據輸出率以及支持較高的分辨度，必須采用高速、可調諧、而且在任何情況下都能穩定操作的多級SD調制器。
        •雖然采用CTSD技術(shù)之后，放大器的技術(shù)要求便無(wú)需那么嚴格，但結構上仍需采用其他高精度電路。對于線(xiàn)路幼小、供電電壓較低的CMOS工藝來(lái)說(shuō)，面對的挑戰會(huì )更為艱巨。
        同時(shí)，龔經(jīng)理還向《電子產(chǎn)品世界》記者透露， NS公司能率先將CTSD技術(shù)應用到生產(chǎn)方面，推出CTSD ADC，源于對Xignal Technologies的收購。Xignal Technologies 公司一直在研究如何將CTSD技術(shù)應用到生產(chǎn)方面。這種技術(shù)的發(fā)展契機則在2007年1月，當時(shí)美國國家半導體成功并購該公司，并決定繼續加強這方面的研究。之后，美國國家半導體便充分利用先進(jìn)的集成電路設計、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、測試和生產(chǎn)工藝等技術(shù)，終于在不足12個(gè)月內成功推出第一款可正常操作的硅片。
        ADC12EU050模擬/數字轉換器可以提供高達25MHz的無(wú)混疊信號采樣帶寬，轉換速度為40MSPS至50MSPS，信噪比及失真(SINAD)為68dB，信噪比為70dBFS。若以1.2V的供電電壓及50MSPS的采樣速度操作，這款芯片的單位通道的功耗為44mW，總功耗只有350mW?？删幊檀休敵鼍哂袠I(yè)界標準低電壓差分信號傳輸(LVDS)和可調節低電壓信號傳輸(SLVS)兩種模式可供選擇。由于A(yíng)DC12EU050采用可編程串行輸出模式，可以大大簡(jiǎn)化互連設計。ADC12EU050芯片采用68引腳的 LLP 封裝，大小只有10mm x 10mm，而且可在攝氏-40至85 度的溫度范圍內操作。目前已有樣品供應，并定于2008年第3季開(kāi)始批量供貨，采購以1,000顆為單位，單顆價(jià)為64美元。

        當記者問(wèn)及，CTSD ADC 雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在價(jià)格方面相比流水線(xiàn)ADC而言，是否具有優(yōu)勢呢？NS公司對此回答說(shuō)，市場(chǎng)上剛剛發(fā)布的流水線(xiàn)ADC ，定價(jià)在 $61~$68。而NS的ADC12EU050定價(jià)為 $64。而且因為采用了全新的CTSD架構，速度更高，功耗比原有流水線(xiàn)產(chǎn)品低30% 。因此，NS的CTSD ADC芯片其實(shí)更具優(yōu)勢。

        龔經(jīng)理充滿(mǎn)信心地預期，基于CTSD的諸多技術(shù)優(yōu)勢，隨著(zhù)CTSD技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)CTSD ADC將取代流水線(xiàn)ADC占領(lǐng)市場(chǎng)，廣泛應用于醫療設備及工業(yè)用成像系統、測試測量、無(wú)線(xiàn)通信等系統中。