數據轉換器促使醫療市場(chǎng)升溫

　　數據轉換器家族“人丁興旺”且“個(gè)性突出”，應用者應根據各自的需求選擇合適的產(chǎn)品。盡管在可預見(jiàn)的將來(lái)，工業(yè)和通信應用仍是數據轉換器的主要市場(chǎng)，但隨著(zhù)器件功耗的降低和尺寸的縮減，便攜式醫療領(lǐng)域的應用正在蓬勃發(fā)展。

　　計算機的發(fā)明把人類(lèi)帶入一個(gè)以二進(jìn)制為基礎的數字世界，隨著(zhù)個(gè)人電腦的廣泛應用及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛擴張，由“0”和“1”組成的數字信號似乎已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的元素。但是，自然界的信息畢竟是以模擬信號的方式表現出來(lái)的，它們無(wú)法直接轉化為二進(jìn)制的數字信號，因此，數據轉換器就成了連接模擬世界與數字世界的橋梁。

　　采樣率和分辨率左右器件性能

　　數據轉換器包括模擬/數字轉換器(ADC)和數字/模擬轉換器(DAC)。來(lái)自模擬世界的電壓、電流、溫度、壓力等信號將通過(guò)ADC轉化為數字信號，經(jīng)過(guò)MPU(微處理器)、DSP(數字信號處理器)或FPGA(可編程邏輯門(mén)陣列)進(jìn)行信號處理后，再經(jīng)由DAC還原為模擬信號。

　　根據不同的技術(shù)架構，數據轉換器又可分為閃速(Flash)型、流水線(xiàn)(Pipeline)型、逐次逼近(SAR)型以及斜率積分(Sigma-delta)型，技術(shù)架構的差異使得不同的數據轉換器在性能方面也各有千秋。

　　一般而言，衡量數據轉換器性能最重要的兩個(gè)指標是器件的采樣率和分辨率。采樣率是器件在每秒鐘內的取樣數量，是衡量器件速率的指標；分辨率則是指轉換器能夠復制的位數精度，分辨率越高，則數據轉換結果越精確。采樣率和分辨率往往會(huì )形成一對矛盾，分辨率的增加通常會(huì )導致器件速率的降低，反之亦然。因此，設計工程師需要根據系統的需求選擇合適的數據轉換器。

　　德州儀器半導體技術(shù)(上海)有限公司模擬器件事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展工程師王勝告訴《中國電子報》記者：“Flash數據轉換器以高速率見(jiàn)長(cháng)，但由于受限于每個(gè)代碼都需要一個(gè)n位精度的比較器，其面積和成本必然隨著(zhù)分辨率的提高而迅速增長(cháng)。”可見(jiàn)，除非是為了追求速率而可以容忍高功耗和高成本，否則Flash數據轉換器就不是一個(gè)最好的選項。Pipeline架構則是8位應用領(lǐng)域中被普遍看好的解決方案，在中低端通信領(lǐng)域具有優(yōu)勢。而SAR是一種比較老式的模數轉換器，特別適用于電流等突變型“瞬態(tài)”信號的收發(fā)。“Sigma-delta架構的優(yōu)點(diǎn)是把大部分轉換過(guò)程都移到數字領(lǐng)域，幾乎可視為一個(gè)全數字化的元器件，使得高效能模擬和數字處理結合更容易。”王勝補充道，“但它也有不足之處。當一個(gè)Sigma-delta轉換器被多路重復使用時(shí)，必須將取樣器和濾波器內的數據清空，以避免信道之間的信號互相干擾。這個(gè)清空再重新采集的過(guò)程將導致延遲現象。” 

　　醫療應用市場(chǎng)看好

　　數據轉換器的市場(chǎng)容量也在快速增長(cháng)。最近兩年，數據轉換器市場(chǎng)增長(cháng)率都超過(guò)10%，遠高于模擬器件市場(chǎng)的總體增長(cháng)水平。市場(chǎng)調研公司Gartner的數據顯示，2007年全球數據轉換器銷(xiāo)售收入約為30億美元，到2010年這一數據將有可能接近40億美元。

　　從應用領(lǐng)域來(lái)看，目前工業(yè)和通信領(lǐng)域占據主要市場(chǎng)份額，分別為35%和30%，消費電子緊隨其后，占有19%的市場(chǎng)份額。

　　根據Databeans公司的預測，到2012年，通信領(lǐng)域數據轉換器的市場(chǎng)占有率將達到38%，而工業(yè)領(lǐng)域則將退居第二，為29%。

　　隨著(zhù)生活水平的不斷提高，人們對醫療保健也投入了更多的關(guān)注，數據轉換器在醫療領(lǐng)域的應用也在快速增長(cháng)，超聲波、MRI(核磁共振)、血液氣體分析等診斷措施都有賴(lài)于高精度的數據轉換器，借以提高診斷的準確性。據德州儀器工程師介紹，目前全球醫療產(chǎn)品的年增長(cháng)率是11%，其中醫學(xué)成像設備的年增長(cháng)率為12%，超聲波設備增長(cháng)速度更快，達到了15%。

　　當然，數據轉換器市場(chǎng)前景也并非高枕無(wú)憂(yōu)。隨著(zhù)器件集成度日益提高，許多廠(chǎng)商更傾向于把數據轉換功能集成到ASSP(專(zhuān)用標準產(chǎn)品)中，尤其是在對數據轉換分辨率要求不高的消費電子領(lǐng)域，單純的數據轉換器所面臨的挑戰更大?；蛟S將來(lái)部分數據轉換器必須依靠與其他器件的“捆綁銷(xiāo)售”才能在市場(chǎng)中站穩腳跟。

　　技術(shù)升級瞄準低功耗、小尺寸

　　隨著(zhù)便攜式的個(gè)人醫療產(chǎn)品的普及，除了繼續追求高采樣率、高分辨率之外，消費者對數據轉換產(chǎn)品的功耗和體積也提出了更嚴格的要求。業(yè)內廠(chǎng)商正試圖通過(guò)不同的技術(shù)手段滿(mǎn)足消費者的這一需求。

　　2008年1月，德州儀器宣布推出ADS528×系列產(chǎn)品，據德州儀器業(yè)務(wù)拓展工程師馬凱介紹，該系列是全新10位和12位8通道ADC，目標市場(chǎng)為醫療、工業(yè)成像、無(wú)線(xiàn)通信等領(lǐng)域。馬凱特別強調，該系列產(chǎn)品采用業(yè)界最小的封裝且具有市場(chǎng)領(lǐng)先的低功耗特性，其功耗比同類(lèi)競爭解決方案低30%，滿(mǎn)足了高密度醫學(xué)成像和無(wú)線(xiàn)通信系統的要求。

　　或許是不愿看到德州儀器一枝獨秀，同樣在今年1月，美國國家半導體宣布推出業(yè)界首款采用CTSD(連續時(shí)間Sigma-delta)技術(shù)的高速模擬/數字轉換器——ADC12EU050。美國國家半導體亞太區放大器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理龔銘潭表示：“這款8通道、12位、50MSPS的模擬/數字轉換器集成了能濾除混疊信號的低通、磚墻式濾波器，而且功耗比現有的Pipline數據轉換器低30%。”至于目標市場(chǎng)，與德州儀器的ADS5281類(lèi)似，也將針對醫療設備和工業(yè)設備的成像系統。“美國國家半導體未來(lái)將推出的CTSD模/數轉換器還將應用于通信設備和測試測量?jì)x表。”龔銘潭補充道。

　　通過(guò)國際主流廠(chǎng)商的表現，我們似乎已經(jīng)隱約嗅到了低功耗數據轉換器領(lǐng)域市場(chǎng)競爭的硝煙味。