數據轉換器：多種專(zhuān)利技術(shù)擴展轉換之門(mén)

　　數據轉換器是模擬世界與數字世界之間進(jìn)行轉換的橋梁。近年來(lái)，隨著(zhù)人們的生活設施不斷被數字化，數據轉換器的需求量也越來(lái)越大。今天，在我們所使用的手機、數碼相機、MP3、數字電視以及數字化儀表中，都有多個(gè)數據轉換器的應用。而且，近年來(lái)各種新應用對數據轉換器提出了高帶寬、大動(dòng)態(tài)范圍和低功耗的需求，廠(chǎng)商使用各類(lèi)專(zhuān)利技術(shù)努力滿(mǎn)足這些應用需求。

　　新應用要求擴展“轉換門(mén)”

　　數碼產(chǎn)品的特點(diǎn)是將信息先數字化，經(jīng)過(guò)各種處理之后再轉換為現實(shí)生活所需的模擬信息。信息數字化會(huì )給人們帶來(lái)很多好處。例如，數字信息在存儲和傳輸過(guò)程中不容易損耗，可以進(jìn)行多種處理，而且經(jīng)過(guò)數字化的產(chǎn)品的價(jià)格下降得更快。在信息數字化的過(guò)程中，數據轉換器這類(lèi)模擬器件變得不可或缺。“它就像大門(mén)一樣，這扇大門(mén)決定了有多少信息能夠在模擬域和數字域之間通過(guò)。”ADI高速信號處理產(chǎn)品線(xiàn)總監DavidRobertson對《中國電子報》記者介紹說(shuō)，“其中，大門(mén)的寬度就像是轉換器的帶寬，高度就像是轉換器的動(dòng)態(tài)范圍。”

　　值得注意的是，新的應用需要更高的帶寬或是更大的動(dòng)態(tài)范圍，也就是說(shuō)要求轉換器這扇大門(mén)要越來(lái)越大。凌力爾特公司產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理AlisonSteer女士對《中國電子報》記者舉例說(shuō)，在多輸入多輸出(MIMO)WiMAX/LTE和3G基站設備中，接收器對ADC(模數轉換器)的要求是在接近125Msps采樣率時(shí)具有高的無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)，即在140MHz輸入頻率時(shí)動(dòng)態(tài)范圍大于85dB。“對于將射頻信號下變頻轉換成更低頻率以進(jìn)行數字化的通信系統來(lái)說(shuō)，減少系統整體成本的一個(gè)辦法是將高輸入頻率直接進(jìn)行數字化(高中頻采樣)。”Intersil公司的MattaMaher在對《中國電子報》記者介紹先進(jìn)通信系統的一個(gè)重要演進(jìn)趨勢時(shí)說(shuō)，“這樣，系統設計者不需要進(jìn)行兩次降頻轉換，可采用簡(jiǎn)單的單次頻率轉換，然后再對高中頻信號進(jìn)行采樣。要有效地完成這個(gè)工作，要求ADC具有高輸入帶寬和低孔徑抖動(dòng)。”同時(shí)，美信中國區市場(chǎng)傳播及應用支持經(jīng)理魏智女士也介紹說(shuō)，很多先進(jìn)的工業(yè)應用，例如先進(jìn)的電力線(xiàn)監控系統或現代三相電機控制系統，需要使用高性能、多通道、同時(shí)采樣的ADC。這些應用需要在大約70dB至90dB(取決于具體應用)較大的動(dòng)態(tài)范圍內實(shí)現精確的多通道同時(shí)測量。“如果以動(dòng)態(tài)范圍作為橫坐標，帶寬作為縱坐標，你會(huì )看到，各種新應用會(huì )構成一個(gè)不斷向外擴張的扇形。”ADI公司的DavidRobertson說(shuō)，“為此，這些年數據轉換器廠(chǎng)商一直致力于提升數據轉換器的帶寬和動(dòng)態(tài)范圍，以使更多的信息通過(guò)這扇大門(mén)。”

　　除此之外，低功耗性能也非常重要。無(wú)論是通信、醫療還是工業(yè)測試儀表，都對器件的低功耗提出了很高的要求。

　　專(zhuān)利技術(shù)提高三大指標

　　新應用對數據轉換器提出的三大要求———高帶寬、大的動(dòng)態(tài)范圍和低功耗，這三個(gè)指標也是市場(chǎng)上主流數據轉換器廠(chǎng)商不斷追求的。

　　據凌力爾特AlisonSteer女士介紹，該公司的16位185MspsLTC2209ADC系列含有一個(gè)內部抖動(dòng)電路，以隨機處理線(xiàn)性度誤差的影響，從而減少噪聲。就低電輸入信號而言，該電路改善了無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍，使其動(dòng)態(tài)范圍遠高于100dB。而在高速ADC電路中，數字反饋是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，它降低了ADC的信噪比(SNR)和無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍性能。凌力爾特的LTC2262系列14位/12位、25Msps至150MspsADC提供一種新的交替位極性(ABP)模式專(zhuān)有功能，以降低通過(guò)良好的布局也可能無(wú)法消除的數字反饋。

　　Intersil公司的轉換器產(chǎn)品利用創(chuàng )新的charge-domain(電荷域)工藝(FemtoCharge)，來(lái)研發(fā)滿(mǎn)足上述三大特性的數據轉換器。而且，對于需要更高采樣率的應用來(lái)說(shuō)，公司還設計出一個(gè)具有專(zhuān)利的交錯技術(shù)，就是交錯使用兩個(gè)低功耗的高速ADC內核，來(lái)實(shí)現高速應用。