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突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

2018-12-17 09:03 来源:电源网原创 编辑:邢

ADC(Analog to digital converter), DAC(Digital to analog converter)模数混合芯片,是连接模拟和数字世界之间的桥梁。ADC、DAC,特别是超高速(采样率≥100Msps)芯片,是未来4G/5G基站、100G光通信、测试测量设备及数字雷达等应用领域的核心器件,将在工业、通信以及个人电子设备领域有更广阔的应用和发展空间。出于节省体积、提升性能、限制成本的考量,市场对数据转换器提出更严苛的要求。如何重新定义其设计方法、产品和工具,成为解决当下行业需求的关键。

作为嵌入式处理器和模拟半导体的行业领导者,德州仪器(TI)于2018年12月4日举行媒体发布会,推出四款全新超小型高性能高可靠性的数据转换器产品。德州仪器数据转换器产品业务部副总裁兼总经理Karthik Vasanth先生,德州仪器市场拓展经理刘贻科先生为到场来宾详细介绍TI新款数据转换器产品,分享TI如何将创新技术与产品优势投入市场应用,从而加速行业发展。

突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

德州仪器数据转换器产品业务部副总裁兼总经理Karthik Vasanth先生

突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

德州仪器市场拓展经理刘贻科

独具特色的小尺寸高精度DAC/ADC产品

市场变迁推动着新技术的涌现与发展。随着中国制造2025、工业4.0等概念的提出,制造业对自动化、智能化生产模式的需求日益增长,物联网设备的每个节点上需要更多传感器,同时每件设备上集成的功能越来越多,对产品密度和传感器精度将提出更高要求。德州仪器数据转换器产品业务部副总裁兼总经理Karthik Vasanth先生介绍说,TI的DAC80508与DAC70508“具备业界同级产品中最小巧体积,是八通道高精度数模转换器(DAC),分别提供真正的16位和14位分辨率,2.4mmx2.4mm晶圆级封装(WCSP),相比其他竞品体积减小36%。并且两款DAC都包括一个2.5-V,5-ppm/°C内部基准,不再需要外部精度基准。集成式内部基准可进一步缩减系统尺寸。

除紧凑尺寸外,DAC80508和DAC70508提供1位最小有效位(LSB)积分非线性,在16和14位分辨率的基础上实现高精度——其线性度与其他竞品相比高出66%。并且将一般工业温度-20°C到+105°C,提升至-40°C到+125°C的更大温度范围,提供如循环冗余校验(CRC)等特性,进而可提高系统可靠性。新DAC使得设计人员不必在高性能与小尺寸之间艰难取舍,便于工程师实现系统高精度、减小板尺寸或增加通道密度。

突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

另两款ADC同样集高性能与高可靠性于一体。ADS122C04与ADS122U04是24位高精度模数转换器(ADC),可提供3mmx3mm特薄QFN(WQFN)-16和5mmx4.4mm超薄紧缩小型封装(TSSOP)-16选项。并且分别提供双线I2C兼容接口及双线UART兼容接口,双线接口只需少量数字隔离通道,因而可降低隔离系统的总成本。

除此之外,新款ADS122C04与ADS122U04都具有低漂移2.048-V,5-ppm/°C内部基准和内置2%精度的振荡器,有助于设计人员改进电源线循环噪声抑制,在嘈杂环境中达到更高精度。设备的增益值为1到128,噪声则可低至100nV。具有完全标定的从-40°C到+125°C的更大工业温度范围,具备循环冗余校验(CRC)功能,提高了系统可靠性。此产品系列还供应引脚到引脚兼容的16位选项,这让设计人员只需调高或调低性能,便可灵活地满足各种系统要求。

突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

Karthik Vasanth先生还表示,TI的小尺寸数据转换器产品系列还包括单通道DAC80501、四通道DAC80504和12位DAC60508,因而设计人员能够轻松提高或降低性能,以满足系统要求。另外,12位四通道ADCTLA2024和10位八通道DACDAC53608是适合限定成本的应用的选项。  

新型高精密ADC与DAC产品不仅帮助设计人员减少系统电路板空间,更增加多项智慧设计与功能,可应用在光学模组、现场传送器、电池供电系统、建筑自动化及可穿戴式装置等小体积、高性能的智能终端上。

未来数据转换器的发展趋势

随着技术和应用的发展,ADC、DAC产品开始呈现出高精度、高集成度以及低功耗的发展趋势。Karthik Vasanth先生为到场来宾展示TI的高精度数据转换器的尺寸演进图。自2000年推出至今,尺寸缩小至1/18,数据传输率提高67倍,功耗下降1/2,精度上升96倍。虽然ADC和DAC产品系列的尺寸不断地变小,但性能却不断提升。而与此相对应的光通信模块,尺寸缩小至1/12,数据传输率提高40倍,功耗下降了1/2。

突破精度和尺寸极限 德州仪器高精密数据转换器登场

Karthik Vasanth先生表示TI这两款ADC器件内置的振荡器,可以帮助工程师在设计时减少外围分立器件,进而降低系统成本。这是否意味着将振荡器集成在ADC中会是未来的发展趋势呢?德州仪器市场拓展经理刘贻科先生就此进行了说明:“用户采用内部基准或是外部基准,是取决于不同的应用要求的,比如当用户要求整合5-ppm/°C的温度漂移时,就需要外部的基准来提供参考,内部基准会提供旁路模式,这取决于精度的要求;当用户在系统设计中需要多路ADC时,如果每个ADC都采用自己的内部基准系统就会出现偏差,因此需要统一的外部基准。总之,未来振荡器都会整合到内部,但是是否使用内部振荡器需要按照实际需求进行选择。”

在ADC中加入振荡器不是TI独有的做法。之所以大家都在做是因为它有三个优势:第一,处理器和ADC通信需要时钟,加入内部振荡器方便工程师设计;第二,内部整合后,防止耦合产生的外部信号干扰,有助于提高准确度;第三,随着芯片越来越小,整合振荡器不断提高内部放大器等器件性能,才能让ADC器件不断向前演进。

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