NS使CTSD走出實驗室 引領ADC技術革新
“15年來,CTSD技術一直是高校與業(yè)內(nèi)的熱門研究課題。采用連續(xù)時間 sigma-delta (CTSD) 技術的高速模擬/數(shù)字轉換器(ADC)ADC12EU050芯片的推出意味著美國國家半導體(NS)成為首家成功將CTSD技術從實驗室轉移到實際生產(chǎn)應用領域的芯片廠商。美國國家半導體還計劃推出更多采用CTSD技術的模擬/數(shù)字轉換器產(chǎn)品,讓成像系統(tǒng)、通信設備以及測試和測量儀表等電子產(chǎn)品能夠以極低的功率發(fā)揮卓越的動態(tài)性能。” 美國國家半導體亞太區(qū)放大器產(chǎn)品市場經(jīng)理龔銘潭充滿信心地對《電子產(chǎn)品世界》記者表示。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/78489.htm
美國國家半導體亞太區(qū)放大器產(chǎn)品市場經(jīng)理龔銘潭
龔經(jīng)理介紹說,這款8通道、12位、50MSPS的ADC12EU050模擬/數(shù)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)品的無混疊信號采樣帶寬達25MHz,并且功耗只有350mW,比原有的流水線型ADC的功耗降低了30%。這款芯片在低功率技術上取得新的突破,將延長便攜式超聲波醫(yī)療設備及工業(yè)用成像系統(tǒng)中電池的壽命,并降低設備的散熱量。CTSD的優(yōu)點在于不但可以添加信號調(diào)節(jié)等信號路徑功能,而且可為模擬/數(shù)字轉換器增添濾除混疊信號的濾波功能,大幅精簡系統(tǒng)設計。ADC12EU050芯片的創(chuàng)新CTSD架構相比于傳統(tǒng)的流水線架構有如下的優(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,采用純電阻式輸入級,無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(zhí)行時鐘調(diào)節(jié)功能,讓系統(tǒng)設計工程師可以采用成本經(jīng)濟的時鐘電路。
•芯片內(nèi)置實時超載恢復(IOR)電路。即使輸入信號超過預設極限,也可在一個時鐘周期內(nèi)從飽和狀態(tài)下恢復過來。
對于《電子產(chǎn)品世界》記者提出的,CTSD技術的先進性如此之多,緣何15年來一直沒能走出實驗室為市場服務呢?對此,龔經(jīng)理解釋說,CTSD是一項較為復雜的技術,因此由研發(fā)至正式投入生產(chǎn)需要較長的時間。CTSD要面對現(xiàn)有技術如流水線技術的競爭,因此這種新技術必須在功能與特色方面都比現(xiàn)有技術優(yōu)勝,才能受客戶歡迎。早在上一世紀90年代初至90年代中期為止,采用CTSD技術的模擬/數(shù)字轉換器只能支持低速的產(chǎn)品,例如數(shù)字音頻系統(tǒng)。直至幾年前,帶寬高達10MHz以上的模擬/數(shù)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技術時要面對的挑戰(zhàn):
•內(nèi)置調(diào)制環(huán)路的采樣時鐘速率較高,因此需要低抖動采樣邊緣的配合。由于美國國家半導體成功開發(fā)創(chuàng)新的電感式LC儲能電路,因此可以提供如此低抖動的采樣邊緣。此外,內(nèi)置的時鐘調(diào)整電路可為高性能數(shù)據(jù)轉換系統(tǒng)提供必要的低抖動時鐘信號。
•必須充分利用最先進的CMOS工藝技術,才可降低設計復雜的多級數(shù)字濾波器的生產(chǎn)成本,以及支持較高的內(nèi)部采樣率,確保輸出采樣率可以進一步提高。
•為了可以提高數(shù)據(jù)輸出率以及支持較高的分辨度,必須采用高速、可調(diào)諧、而且在任何情況下都能穩(wěn)定操作的多級SD調(diào)制器。
•雖然采用CTSD技術之后,放大器的技術要求便無需那么嚴格,但結構上仍需采用其他高精度電路。對于線路幼小、供電電壓較低的CMOS工藝來說,面對的挑戰(zhàn)會更為艱巨。
同時,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技術應用到生產(chǎn)方面。這種技術的發(fā)展契機則在2007年1月,當時美國國家半導體成功并購該公司,并決定繼續(xù)加強這方面的研究。之后,美國國家半導體便充分利用先進的集成電路設計、產(chǎn)品開發(fā)、測試和生產(chǎn)工藝等技術,終于在不足12個月內(nèi)成功推出第一款可正常操作的硅片。
ADC12EU050模擬/數(shù)字轉換器可以提供高達25MHz的無混疊信號采樣帶寬,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(diào)節(jié)低電壓信號傳輸(SLVS)兩種模式可供選擇。由于ADC12EU050采用可編程串行輸出模式,可以大大簡化互連設計。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(nèi)操作。目前已有樣品供應,并定于2008年第3季開始批量供貨,采購以1,000顆為單位,單顆價為64美元。
當記者問及,CTSD ADC 雖然具有諸多優(yōu)點,但在價格方面相比流水線ADC而言,是否具有優(yōu)勢呢?NS公司對此回答說,市場上剛剛發(fā)布的流水線ADC ,定價在 $61~$68。而NS的ADC12EU050定價為 $64。而且因為采用了全新的CTSD架構,速度更高,功耗比原有流水線產(chǎn)品低30% 。因此,NS的CTSD ADC芯片其實更具優(yōu)勢。
龔經(jīng)理充滿信心地預期,基于CTSD的諸多技術優(yōu)勢,隨著CTSD技術的發(fā)展,未來CTSD ADC將取代流水線ADC占領市場,廣泛應用于醫(yī)療設備及工業(yè)用成像系統(tǒng)、測試測量、無線通信等系統(tǒng)中。
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