數(shù)據(jù)轉換器是模擬世界與數(shù)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(shù)字化，數(shù)據(jù)轉換器的需求量也越來越大。今天，在我們所使用的手機、數(shù)碼相機、MP3、數(shù)字電視以及數(shù)字化儀表中，都有多個數(shù)據(jù)轉換器的應用。而且，近年來各種新應用對數(shù)據(jù)轉換器提出了高帶寬、大動態(tài)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(shù)碼產品的特點是將信息先數(shù)字化，經過各種處理之后再轉換為現(xiàn)實生活所需的模擬信息。信息數(shù)字化會給人們帶來很多好處。例如，數(shù)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(shù)字化的產品的價格下降得更快。在信息數(shù)字化的過程中，數(shù)據(jù)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(shù)字域之間通過。”ADI高速信號處理產品線總監(jiān)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(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態(tài)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(shù)轉換器)的要求是在接近125Msps采樣率時具有高的無寄生動態(tài)范圍(SFDR)，即在140MHz輸入頻率時動態(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行數(shù)字化的通信系統(tǒng)來說，減少系統(tǒng)整體成本的一個辦法是將高輸入頻率直接進行數(shù)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(tǒng)的一個重要演進趨勢時說，“這樣，系統(tǒng)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(qū)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(yè)應用，例如先進的電力線監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)代三相電機控制系統(tǒng)，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(tài)范圍內實現(xiàn)精確的多通道同時測量。“如果以動態(tài)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(shù)據(jù)轉換器廠商一直致力于提升數(shù)據(jù)轉換器的帶寬和動態(tài)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(yī)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。

專利技術提高三大指標

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

據(jù)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(tài)范圍，使其動態(tài)范圍遠高于100dB。而在高速ADC電路中，數(shù)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(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)模式專有功能，以降低通過良好的布局也可能無法消除的數(shù)字反饋。

Intersil公司的轉換器產品利用創(chuàng)新的charge-domain(電荷域)工藝(FemtoCharge)，來研發(fā)滿足上述三大特性的數(shù)據(jù)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(xiàn)高速應用。

關注系統(tǒng)級封裝產品

除了性能指標上的更新外，數(shù)據(jù)轉換器產品也在被不斷地提高集成度。ADI公司的DavidRobertson說：“現(xiàn)在，我們經常會與客戶談論這種集成最終會發(fā)展到什么程度。”去年，ADI推出的AD9272就在10Msps～80Msps的12位模數(shù)轉換器上集成了八通道的可變增益放大器(VGA)、低噪聲前置放大器(LNA)、抗混疊濾波器(AAF)。凌力爾特的AlisonSteer女士介紹說，目前集成的趨勢是給ADC集成更多的信號通路，同時使數(shù)字接口更靈活和更易于管理。Intersil則在探討如何采用交錯架構把更多的低功耗高速ADC內核集成在一起，從而設計出更高速率、更高分辨率的產品。“談到集成，除了有系統(tǒng)級芯片外，還有系統(tǒng)級封裝和板級集成。”ADI公司的DavidRobertson介紹說，“實際上，我們目前在系統(tǒng)級封裝領域投入了大量的精力。”

凌力爾特公司也早就開發(fā)出了一種微型模塊(μModule)封裝技術。他們推出的LTM9003系統(tǒng)級封裝技術，消除了工程師匹配信號鏈路阻抗的難題，使工程師能夠專注于軟件開發(fā)，以便使產品更快上市。而對中國市場的真正益處是，這個系列的微型模塊器件具有集成式高速率ADC，屬于接收器子系統(tǒng)類別，已獲得了美國出口管制分類號(ECCN)5A991。這意味著，它不需要美國出口許可證就可運到中國。相比之下，分立的高速率ADC的出口受到美國政府的限制。

集成高速接口是新趨勢

在數(shù)據(jù)轉換器市場中，一個頗為重要的新話題是業(yè)界推出了集成新型JESD204高速接口的數(shù)據(jù)轉換器。這個高速串行接口在數(shù)據(jù)轉換器和FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC(專用集成電路)上的專門SerDes(并串行與串并行轉換器)端口之間實現(xiàn)了兩線通信。這使FPGA的通用I/O引腳可以空閑出來用作其他用途，簡化了布局并在模擬和數(shù)字平面之間實現(xiàn)了更好的隔離。與傳統(tǒng)的并行數(shù)字接口相比，新型JEDECJESD204A接口只需使用6路互聯(lián)信號，而一個并行接口則需要耗用整整28路互聯(lián)信號，可見JEDECJESD204A可以省下將近80%的連接線路。此外，JEDECJESD204A接口還具有單比特位錯誤檢測功能，并且無須改變PCB印刷電路板的設計即可實現(xiàn)系統(tǒng)性能升級。

凌力爾特和恩智浦公司都相繼推出了這樣的產品。其中，凌力爾特的LTC227416位105MspsADC具有JESD204兼容接口，串行接口以2.1Gbps速率工作，但是可實現(xiàn)3Gbps或更高速率，串行LVDS(低電壓差分信號)限于1Gbps速率。恩智浦即將面市的產品組合由新型高速16位模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器組成。DAC1408D650是一種雙通道、帶有4條JESD204A數(shù)據(jù)線、采樣速率達650Msps的DAC。