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高精度数据转换器的尺寸演进

2018-12-09
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伴随着工业、通信和个人电子设备越来越广泛的应用,每个节点上将使用更多的传感器,而基于终端设备的需求,使得这些传感器的精度和集成度也在提高。市场的变迁推动了数字信号处理技术的涌现和发展,同时,也带动了数据转换器的的市场需求。


作为连接模拟世界和数字世界的桥梁,数据转换器的市场规模正逐渐扩大。经过相关企业在数据转换器上多年来的投入,使得数据转换器的尺寸在以肉眼可见的速度快速减小,同时在数据传输效率以及功耗上得到了明显的提升。


以TI的数据转换器为例,从2000年至今,TI 所推出的ADC和DAC产品系列尺寸缩小了18倍,数据传输率提高了67倍,功耗下降了2倍,精度上提高了96倍。由于数据转换器的提升,使得光通信模块也在一定程度上得到了加强。据TI介绍,自千禧年至今,光通信模块的尺寸缩小了12倍,数据传输率提高了40倍,功耗下降了2倍。


TI高精度数据转换器的尺寸演进


即使数据转换器在过去的近20年中取得了很大的进步,但市场需求依旧在不断向前,TI为解决市场需求,不断优化其产品架构,并在2018年12月4日推出了四款新型高精度DAC和ADC来帮助减小工业、通信和个人电子应用的系统总体积。


新款DAC实现真正的16位、14位分辨率


目前市场对高分辨率图像的需求增长,促进了数模转换器的应用。高分辨率数模转换器(DAC)的常见用途之一是提供可控精密电压。近年来,16 位精度已日益在精密医学、仪器仪表、测试和计量应用中得到广泛运用;在未来,控制系统和仪器仪表系统甚至需要更高的分辨率和精度。


TI副总裁兼数据转换器产品业务部总经理Karthik Vasanth介绍:“DAC80508和DAC70508提供真正的1位最低有效位(LSB)积分非线性,因此能够实现16位和14位分辨率水平上的最高精度,与竞争对手产品相比,线性度高出66%。”


TI副总裁兼数据转换器产品业务部总经理Karthik Vasanth


除了在分辨率上的提升,DAC80508和DAC70508新款数模转换器也能够在紧凑空间内打造卓越性能,由于芯片体积越来越小,对客户的生产制造提出了挑战,因此TI在发布产品的同时,往往有较小尺寸和较大尺寸多种封装方案。新产品可供应2.4 mm x 2.4 mm晶粒尺寸型球栅阵列封装(DSBGA)或晶圆级封装(WCSP)及3 mm x 3 mm四方扁平无引脚(QFN)-16封装,这些设备最多可比竞争对手产品小36%。


新款ADC采用内部基准设计的优势


众所周知,TI数据转换器主打功耗,在通讯上的应用广泛。除了无线通讯上的应用,TI也很重视数据转换器在工业和汽车领域的应用。基于近年来工业领域对于高精度仪器仪表的需求,TI推出了配备新款ADC的适合冷热仪表的高精度温度测量参考设计。


Karthik Vasanth介绍:“ADS122C04和ADS122U04可减小系统尺寸并保证高性能,这两款模数转换器可适应-40℃到125℃的工作温度,并具备循环冗余校验(CRC)功能,提高了提供可靠性。”


从产品定义上,我们得知ADS122C04和ADS122U04是带有内部基准的业界最小的24位ADC。采用内部基准电压可有效提高系统的可靠性,如果使用外部参考电压,则还需要至少添加一个参考电压芯片,加之PCB线路的影响,采用外部参考电压的设计容易产生EMI,是设计更加困难。


这两款ADC都具有低漂移2.048-V,5-ppm/°C内部基准。它们的内置2%精度振荡器,有助设计人员改进电源线循环噪声抑制,在嘈杂环境中实现更高精度。Karthik Vasanth认为,落实到具体应用,用户可根据自身需求来决定采用外部还是内部基准电压,TI能够为用户提供足够的扩展设计空间。


文/半导体行业观察 蒋思莹


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1791期内容,欢迎关注。

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