“未來連續(xù)時間sigma-delta模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CTSD) ADC一定會取代流水線架構(gòu)ADC，我們開始會在醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)用成像領(lǐng)域主推CTSD ADC，隨后進(jìn)一步豐富CTSD ADC產(chǎn)品線，擴展到無線通信和測試/測量領(lǐng)域?！痹跇I(yè)界首款商用CTSD ADC發(fā)布會上，美國國家半導(dǎo)體亞太區(qū)放大器產(chǎn)品市場經(jīng)理龔銘潭信心十足地對《國際電子商情》記者表示。因為功耗低，這款8通道、12位、50MSPS的ADC12EU050也屬于國半PowerWise高能效芯片系列產(chǎn)品。

龔銘潭：隨著CTSD ADC產(chǎn)品線豐富，將逐步取代流水線架構(gòu)

龔銘潭介紹說，與傳統(tǒng)的流水線架構(gòu)相比，CTSD架構(gòu)相比于傳統(tǒng)的流水線架構(gòu)的主要優(yōu)勢有：1. 更低功耗，例如ADC12EU050的無混疊信號采樣帶寬高達(dá)25MHz，并且功耗比采用流水線架構(gòu)的同類競爭產(chǎn)品低一半(只有350mW)。2. 集成濾除混疊信號的低通、磚墻式濾波器，可將頻帶外的信號濾除。3. 易于驅(qū)動，采用純電阻式輸入級，無需外加采樣及保持放大器。4. 集成鎖相環(huán)路(PLL)和壓控振蕩器(VCO)，可以執(zhí)行時鐘調(diào)節(jié)功能，讓系統(tǒng)設(shè)計工程師可以采用成本經(jīng)濟的時鐘電路。5. 芯片內(nèi)置實時超載恢復(fù)(IOR)電路。即使輸入信號超過預(yù)設(shè)極限，也可在一個時鐘周期內(nèi)從飽和狀態(tài)下恢復(fù)過來。龔銘潭總結(jié)說，當(dāng)CTSD ADC應(yīng)用于便攜式超聲波醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)用成像系統(tǒng)時，可以延長電池的壽命，并降低設(shè)備的散熱量，大幅精簡系統(tǒng)設(shè)計。 由于具有諸多優(yōu)點，過去15年來，CTSD技術(shù)一直是高校與業(yè)內(nèi)的熱門研究課題，但一直沒有產(chǎn)品商用。龔銘潭對《國際電子商情》記者介紹說，CTSD是一項較為復(fù)雜的技術(shù)，因此由研發(fā)至正式投入生產(chǎn)需要較長的時間。CTSD要面對現(xiàn)有技術(shù)如流水線技術(shù)的競爭，因此這種新技術(shù)必須在功能與特色方面都比現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勝，才能受客戶歡迎。早在20世紀(jì)90年代初至90年代中期為止，采用CTSD技術(shù)的ADC只能支持低速的產(chǎn)品，例如數(shù)字音頻系統(tǒng)。直至幾年前，帶寬高達(dá)10MHz以上的ADC才正式面世：例如，15MHz的型號在2003年推出，而20MHz的型號則在2006年推出。

CTSD ADC的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩綌U展dHAesmc

龔銘潭解釋說，設(shè)計CTSD技術(shù)時要面對的挑戰(zhàn)包括：

• 內(nèi)置調(diào)制環(huán)路的采樣時鐘速率較高，因此需要低抖動采樣邊緣的配合。由于國半成功開發(fā)創(chuàng)新的電感式LC儲能電路，因此可以提供如此低抖動的采樣邊緣。此外，內(nèi)置的時鐘調(diào)整電路可為高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供必要的低抖動時鐘信號。
• 必須充分利用最先進(jìn)的CMOS工藝技術(shù)，才可降低設(shè)計復(fù)雜的多級數(shù)字濾波器的生產(chǎn)成本，以及支持較高的內(nèi)部采樣率，確保輸出采樣率可以進(jìn)一步提高。
• 為了可以提高數(shù)據(jù)輸出率以及支持較高的分辨度，必須采用高速、可調(diào)諧、而且在任何情況下都能穩(wěn)定操作的多級SD調(diào)制器。
• 雖然采用CTSD技術(shù)之后，放大器的技術(shù)要求便無需那么嚴(yán)格，但結(jié)構(gòu)上仍需采用其他高精度電路。對于線路幼小、供電電壓較低的CMOS工藝來說，面對的挑戰(zhàn)會更為艱巨

而國半能夠率先推出CTSD ADC商用產(chǎn)品，源于對Xignal Technologies的收購。Xignal一直在研究如何將CTSD技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)方面。2007年1月，國半收購了Xignal，并決定繼續(xù)加強這方面的研究。此后，國半便充分利用先進(jìn)的IC設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、測試和生產(chǎn)工藝等技術(shù)，終于在不足12個月內(nèi)成功推出第一款可正常操作的硅片。 龔銘潭也向《國際電子商情》記者坦承，由于傳統(tǒng)流水線ADC的應(yīng)用范圍很廣，CTSD ADC取代流水線ADC還需要一段時間，但CTSD ADC首先會在便攜醫(yī)療和工業(yè)成像這些非常注重功耗、PCB板空間的領(lǐng)域取代流水線ADC，未來進(jìn)一步向無線通信和測試/測量等領(lǐng)域滲透。目前CTSD ADC的采樣率還比較低，在基站等無線通信領(lǐng)域應(yīng)用有限。

幾種常見ADC架構(gòu)的定位dHAesmc

ADC12EU050可以提供高達(dá)25MHz的無混疊信號采樣帶寬，轉(zhuǎn)換速度為40MSPS至50MSPS，信噪比及失真(SINAD)為68dB，信噪比為70dBFS。若以1.2V的供電電壓及50MSPS的采樣速度操作，這款芯片的單位通道的功耗僅為44mW，總功耗只有350mW。可編程串行輸出具有業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)低電壓差分信號傳輸(LVDS)和可調(diào)節(jié)低電壓信號傳輸(SLVS)兩種模式可供選擇。由于ADC12EU050采用可編程串行輸出模式，可以大大簡化互連設(shè)計。ADC12EU050芯片采用68引腳的LLP封裝，大小只有10mm×10mm，而且可在攝氏-40至85度的溫度范圍內(nèi)操作。ADC12EU050芯片已有樣品供應(yīng)，并定于2008年第3季開始批量供貨，采購以1,000顆為單位，單顆價為64美元。 在提供更高集成和更低功耗的同時，國半還宣稱， NS的CTSD ADC的價格并不比流水線型ADC貴。龔銘潭舉例說，一家主要競爭對手剛剛發(fā)布了三款流水線ADC，定價在61到68美元，而NS的ADC12EU050定價為64美元，而且ADC12EU050采用的是全新的CTSD架構(gòu)，速度更高，功耗比同類產(chǎn)品低30%，因此NS的CTSD ADC更具優(yōu)勢。