数据转换器在数字世界所发挥的模拟影响

作者：ADI公司 David W. Kress

欢迎访问e展厅 展厅 2 集成电路展厅 集成电路, 微控制器, 单片机, RAM存储器, ... 全世界通过快速移动和管理大量的数字数据，以不断满足其信息需求。虽然这种数据流主要源于数字压缩、路由和存储技术的发展，但您的下一个电子器件仍需通过模拟域来确定可以捕捉和传递的信息量。 数字世界的信息网关、模拟和混合信号电路在动态范围、信号带宽、功率和尺寸方面都有所突破，而这些恰恰能定义系统的整体性能。对于从医疗成像器械到驱动安全系统的各类应用而言的确如此，其中涉及信号灵敏度和选择性的考虑因素则定义了设计规格。 数据转换器的作用 模拟技术发展的核心就是数据转换器。如今的转换器不管是高速还是精密，均期望具有合适的灵敏度，才能在嘈杂环境中识别和捕捉到微小的信号，例如在放满电子健身器械的健身房内识别和捕捉心脏跳动。同时还需要从充斥其他更强信号的拥挤场所内分辨出（或选择）所需的信号。想一想正确连接一个手机电话信号所涉及的要求。 过去的数据转换器会设计成一个独立的组件，但如今的数据转换器把其他系统功能集成到一个芯片上，帮助工程师更好更轻松地捕捉、调理和转换实际信号。很多情况下，转换器一般会与传感器阵列配对，传感器可检测运动、压力、光线或声音等现象，进而创建信息网关，实现后续数字处理。这种高度集成方式提供的构建模块，能够赋予系统程师全新的设计灵活性和创新能力。 不久前，手机中唯一重要的传感器是麦克风。而如今的手机能感知到运动、触摸和接近等变化。实际上从很多角度看，手机本身可以视为一个具有特殊信号处理并满足转换要求的传感器。现代汽车中新传感器的数量和类型更加令人印象深刻，包括用于稳定性控制的陀螺仪、衡量驾驶员意识的传感器、停车辅助用摄像头和近程检器、油品传感器、氧气传感器和轮胎压力传感器。每个传感器都有特殊的信号处理需求，而新功能正是通过组合多个传感器的信息来实现。 一方面，数据转换器处于高度集成的复杂模拟部分的中心，会影响工程师设计到产品中的特性。另一方面，数据转换器还定义系统性能本身。 实际应用 考虑一下核磁共振(MRI)、超声波和数字X线扫描等医疗成像应用。不管是哪种情形，转换器分辨率均会直接影响图像质量，而诊治医生和放射科医生将依据图像信息做出诊断。如今这些高端系统所需的分辨率正扩展到18至20位的范围。这些医疗器械的速度达到无需与心电图(ECG)测出的心跳同步即可拍摄出跳动的心脏图像的程度。 随着蜂窝基站、雷达、医疗成像和测试设备等甚高频系统需要更高的性能和更多的功能，数据转换器已经成为构建更高精度但适应性更强的系统所需的核心组件。随着速度的提高，主要瓶颈在于数据转换器和数字处理器之间的高数据速率连接。最近实施的JESD204标准即JESD204B，降低了接线的复杂度，同时增加了可以同步的信道数，还低了功率需求。 由于采用复杂的高性能系统设计，许多应用正在寻求动态范围或信号带宽的突破，而大多数应用则希望大幅减少尺寸和功耗。为此，数据转换器已经适应潮流，从组件发展为解决方案，以满足更高速和更高分辨率系统日益增长的需求。 David Kress是ADI公司的技术营销总监，拥有美国麻省理工学院的土木工程学士学位(BSCE)和硕士学位(MSCE)。他原先从事医疗电子设备设计工作，后于1972年加入ADI公司，担任IC设计师。多年来，他一直领导着ADI公司的技术支持团队。联系方式：david.kress@analog.com。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/4/2013)