數(shù)據(jù)轉換器促使醫(yī)療市場升溫

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

　　計算機的發(fā)明把人類帶入一個以二進制為基礎的數(shù)字世界，隨著個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(shù)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(xiàn)出來的，它們無法直接轉化為二進制的數(shù)字信號，因此，數(shù)據(jù)轉換器就成了連接模擬世界與數(shù)字世界的橋梁。

　　采樣率和分辨率左右器件性能

　　數(shù)據(jù)轉換器包括模擬/數(shù)字轉換器(ADC)和數(shù)字/模擬轉換器(DAC)。來自模擬世界的電壓、電流、溫度、壓力等信號將通過ADC轉化為數(shù)字信號，經(jīng)過MPU(微處理器)、DSP(數(shù)字信號處理器)或FPGA(可編程邏輯門陣列)進行信號處理后，再經(jīng)由DAC還原為模擬信號。

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

　　一般而言，衡量數(shù)據(jù)轉換器性能最重要的兩個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(shù)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(shù)精度，分辨率越高，則數(shù)據(jù)轉換結果越精確。采樣率和分辨率往往會形成一對矛盾，分辨率的增加通常會導致器件速率的降低，反之亦然。因此，設計工程師需要根據(jù)系統(tǒng)的需求選擇合適的數(shù)據(jù)轉換器。

　　德州儀器半導體技術(上海)有限公司模擬器件事業(yè)部業(yè)務拓展工程師王勝告訴《中國電子報》記者：“Flash數(shù)據(jù)轉換器以高速率見長，但由于受限于每個代碼都需要一個n位精度的比較器，其面積和成本必然隨著分辨率的提高而迅速增長。”可見，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(shù)據(jù)轉換器就不是一個最好的選項。Pipeline架構則是8位應用領域中被普遍看好的解決方案，在中低端通信領域具有優(yōu)勢。而SAR是一種比較老式的模數(shù)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)點是把大部分轉換過程都移到數(shù)字領域，幾乎可視為一個全數(shù)字化的元器件，使得高效能模擬和數(shù)字處理結合更容易。”王勝補充道，“但它也有不足之處。當一個Sigma-delta轉換器被多路重復使用時，必須將取樣器和濾波器內的數(shù)據(jù)清空，以避免信道之間的信號互相干擾。這個清空再重新采集的過程將導致延遲現(xiàn)象。” 

　　醫(yī)療應用市場看好

　　數(shù)據(jù)轉換器的市場容量也在快速增長。最近兩年，數(shù)據(jù)轉換器市場增長率都超過10%，遠高于模擬器件市場的總體增長水平。市場調研公司Gartner的數(shù)據(jù)顯示，2007年全球數(shù)據(jù)轉換器銷售收入約為30億美元，到2010年這一數(shù)據(jù)將有可能接近40億美元。

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

　　根據(jù)Databeans公司的預測，到2012年，通信領域數(shù)據(jù)轉換器的市場占有率將達到38%，而工業(yè)領域則將退居第二，為29%。

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

　　當然，數(shù)據(jù)轉換器市場前景也并非高枕無憂。隨著器件集成度日益提高，許多廠商更傾向于把數(shù)據(jù)轉換功能集成到ASSP(專用標準產(chǎn)品)中，尤其是在對數(shù)據(jù)轉換分辨率要求不高的消費電子領域，單純的數(shù)據(jù)轉換器所面臨的挑戰(zhàn)更大。或許將來部分數(shù)據(jù)轉換器必須依靠與其他器件的“捆綁銷售”才能在市場中站穩(wěn)腳跟。

　　技術升級瞄準低功耗、小尺寸

　　隨著便攜式的個人醫(yī)療產(chǎn)品的普及，除了繼續(xù)追求高采樣率、高分辨率之外，消費者對數(shù)據(jù)轉換產(chǎn)品的功耗和體積也提出了更嚴格的要求。業(yè)內廠商正試圖通過不同的技術手段滿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(jù)德州儀器業(yè)務拓展工程師馬凱介紹，該系列是全新10位和12位8通道ADC，目標市場為醫(yī)療、工業(yè)成像、無線通信等領域。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領先的低功耗特性，其功耗比同類競爭解決方案低30%，滿足了高密度醫(yī)學成像和無線通信系統(tǒng)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(xù)時間Sigma-delta)技術的高速模擬/數(shù)字轉換器——ADC12EU050。美國國家半導體亞太區(qū)放大器產(chǎn)品市場經(jīng)理龔銘潭表示：“這款8通道、12位、50MSPS的模擬/數(shù)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(xiàn)有的Pipline數(shù)據(jù)轉換器低30%。”至于目標市場，與德州儀器的ADS5281類似，也將針對醫(yī)療設備和工業(yè)設備的成像系統(tǒng)。“美國國家半導體未來將推出的CTSD模/數(shù)轉換器還將應用于通信設備和測試測量儀表。”龔銘潭補充道。

　　通過國際主流廠商的表現(xiàn)，我們似乎已經(jīng)隱約嗅到了低功耗數(shù)據(jù)轉換器領域市場競爭的硝煙味。