數據轉換器：多種專利技術擴展轉換之門

　　數據轉換器是模擬世界與數字世界之間進行轉換的橋梁。近年來，隨著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，都有多個數據轉換器的應用。而且，近年來各種新應用對數據轉換器提出了高帶寬、大動態范圍和低功耗的需求，廠商使用各類專利技術努力滿足這些應用需求。

　　新應用要求擴展“轉換門”

　　數碼產品的特點是將信息先數字化，經過各種處理之后再轉換為現實生活所需的模擬信息。信息數字化會給人們帶來很多好處。例如，數字信息在存儲和傳輸過程中不容易損耗，可以進行多種處理，而且經過數字化的產品的價格下降得更快。在信息數字化的過程中，數據轉換器這類模擬器件變得不可或缺。“它就像大門一樣，這扇大門決定了有多少信息能夠在模擬域和數字域之間通過。”ADI高速信號處理產品線總監DavidRobertson對《中國電子報》記者介紹說，“其中，大門的寬度就像是轉換器的帶寬，高度就像是轉換器的動態范圍。”

　　值得注意的是，新的應用需要更高的帶寬或是更大的動態范圍，也就是說要求轉換器這扇大門要越來越大。凌力爾特公司產品市場經理AlisonSteer女士對《中國電子報》記者舉例說，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采樣率時具有高的無寄生動態范圍(SFDR)，即在140MHz輸入頻率時動態范圍大于85dB。“對于將射頻信號下變頻轉換成更低頻率以進行數字化的通信系統來說，減少系統整體成本的一個辦法是將高輸入頻率直接進行數字化(高中頻采樣)。”Intersil公司的MattaMaher在對《中國電子報》記者介紹先進通信系統的一個重要演進趨勢時說，“這樣，系統設計者不需要進行兩次降頻轉換，可采用簡單的單次頻率轉換，然后再對高中頻信號進行采樣。要有效地完成這個工作，要求ADC具有高輸入帶寬和低孔徑抖動。”同時，美信中國區市場傳播及應用支持經理魏智女士也介紹說，很多先進的工業應用，例如先進的電力線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)較大的動態范圍內實現精確的多通道同時測量。“如果以動態范圍作為橫坐標，帶寬作為縱坐標，你會看到，各種新應用會構成一個不斷向外擴張的扇形。”ADI公司的DavidRobertson說，“為此，這些年數據轉換器廠商一直致力于提升數據轉換器的帶寬和動態范圍，以使更多的信息通過這扇大門。”

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

　　專利技術提高三大指標

　　新應用對數據轉換器提出的三大要求———高帶寬、大的動態范圍和低功耗，這三個指標也是市場上主流數據轉換器廠商不斷追求的。

　　據凌力爾特AlisonSteer女士介紹，該公司的16位185MspsLTC2209ADC系列含有一個內部抖動電路，以隨機處理線性度誤差的影響，從而減少噪聲。就低電輸入信號而言，該電路改善了無寄生動態范圍，使其動態范圍遠高于100dB。而在高速ADC電路中，數字反饋是一個常見問題，它降低了ADC的信噪比(SNR)和無寄生動態范圍性能。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)模式專有功能，以降低通過良好的布局也可能無法消除的數字反饋。

　　Intersil公司的轉換器產品利用創新的charge-domain(電荷域)工藝(FemtoCharge)，來研發滿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說，公司還設計出一個具有專利的交錯技術，就是交錯使用兩個低功耗的高速ADC內核，來實現高速應用。