高性能與低功耗兼具的ADC產(chǎn)品匯聚

高性能與低功耗兼具的ADC產(chǎn)品匯聚
Sisyphus
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC連接著現(xiàn)實(shí)模擬世界與電子系統(tǒng)，一直是芯片產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠。隨著技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，ADC產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出越來越清晰的發(fā)展趨勢(shì)，即在大幅提高數(shù)據(jù)吞吐量和帶寬的同時(shí)盡可能減小功耗和尺寸。縮小尺寸以及減少功耗不必多說，在萬物互聯(lián)的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)下所有的元器件幾乎都朝著這一方向在努力。但真正實(shí)現(xiàn)起來并不那么容易，尤其在ADC這個(gè)被譽(yù)為“皇冠上的明珠”產(chǎn)業(yè)上。

隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等新興應(yīng)用的崛起，ADC作為信號(hào)鏈核心的地位仍在提升，從整個(gè)市場(chǎng)來看，ADI和TI無疑是占絕對(duì)主導(dǎo)的。最近幾個(gè)大廠在市面上也陸陸續(xù)續(xù)發(fā)布了一些性能相當(dāng)不錯(cuò)的ADC芯片。這些ADC又有著哪些各自的特色？

TI ADS127L11

TI近期推出了ADS127L11這款精密ADC（≤10MSPS）。準(zhǔn)確的說，ADS127L11是一款擁有高帶寬的，超小型的24bit單通道精密ADC。該新品在工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用下針對(duì)功耗、分辨率以及測(cè)量帶寬做了大幅優(yōu)化。

先看看封裝，根據(jù)TI給出的介紹，該器件將ADC封裝尺寸縮小了50%。這是因?yàn)樵撓盗胁捎昧?mm x 3mm四方扁平無引線封裝。對(duì)于某些高頻應(yīng)用，ADS127L11解決了尺寸與測(cè)量精度的二擇困境。

ADS127L11在寬帶FIR濾波器下有400kSPS的數(shù)據(jù)速率，在低延遲sinc濾波器下有1.067MSPS的數(shù)據(jù)吞吐速率。在這種靈活度下，可以利用寬帶寬模式提高交流測(cè)量分辨率，并盡可能降低高頻噪聲。從指標(biāo)上來看，帶寬提升在50%左右，信噪比提升在30%左右。利用低延遲模式則帶來25%的延遲率降低。同時(shí)該系列在200kSPS的速率下，動(dòng)態(tài)范圍為111dB。

除了這些性能之外，ADS127L11利用 可拓展的電源模式，大大降低了功耗。在高速模式下，即數(shù)據(jù)吞吐速率為400kSPS時(shí)，功耗為18.6mW。低速模式為3.3mW。對(duì)比同類精密ADC，功耗大概降低了50%。

從產(chǎn)品表現(xiàn)出的性能來看，TI的新產(chǎn)品當(dāng)?shù)闷鹁范?。更小的封裝、更小的延遲、更高的帶寬、更高的吞吐率以及更小的功耗，無論哪一項(xiàng)都切中設(shè)計(jì)人員的痛點(diǎn)。

ADI ADAQ4001

ADAQ4001是ADI目前最新的單通道精密ADC，具有16bit的分辨率與2MSPS的數(shù)據(jù)吞吐速率。這款產(chǎn)品采用了ADI的精密信號(hào)鏈μModule方案，即利用ADI公司業(yè)界領(lǐng)先的精密技術(shù)產(chǎn)品系列提供性能領(lǐng)先的小尺寸器件。

我們依然先看封裝，ADAQ4001采用了系統(tǒng)級(jí)封裝，通過將多個(gè)通用信號(hào)處理和調(diào)節(jié)模塊組合到一個(gè)套件中，減少了終端系統(tǒng)組件的數(shù)量。具體到該系列，是7 mm ×7 mm、0.80 mm 間距、49 球CSP_BGA封裝。除了封裝上對(duì)PCB布局的敏感度大大降低，同時(shí)ADI還為ADAQ4001提供了適應(yīng)各種信號(hào)電平的靈活性，并配置了V_CM生成功能的板載基準(zhǔn)電壓源緩沖區(qū)。整個(gè)信號(hào)鏈密度極高。

在ADC行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)與老道的經(jīng)驗(yàn)讓ADI在ADC設(shè)計(jì)上獨(dú)具特色。從ADAQ4001來看，首先是配置了可選輸入范圍的全差分ADC驅(qū)動(dòng)器。再者，利用iPassives 技術(shù)集成了關(guān)鍵的無源元件，這些元件具有出色的匹配和漂移特性，可較大程度地減少與溫度有關(guān)的誤差源并優(yōu)化性能。

從性能來看，ADAQ4001提供無流水線延遲的2MSPS數(shù)據(jù)吞吐量，并保證16bit無失碼。信噪失真比也僅有95dB。誤差漂移在各種獨(dú)家技術(shù)的加持下也極低。從整體功耗來看，該系列也并不算高，2 MSPS時(shí)為51.6mW。作為ADI目前最新的單通道精密ADC，性能強(qiáng)大且設(shè)計(jì)精巧。

MaximMAX11214

MAX11214則是Maxim在今年新推出的24bit集成PGA的ADC。

從封裝上看MAX11214采用了8.0mm(L) x 6.55mm(W) x 1.1mm(H)的TSSOP封裝。相比于上述兩個(gè)產(chǎn)品會(huì)顯得遜色一些。拋開對(duì)比其實(shí)該系列本身已經(jīng)在封裝上做得不錯(cuò)了，何況它的性能也很不錯(cuò)。

MAX11214可以實(shí)現(xiàn)出色的140dB SNR，同時(shí)在最高32ksps的采樣率下功耗僅為5mW。積分非線性保證最大為4ppm。從參數(shù)來看，在此類精密ADC產(chǎn)品中，絕對(duì)的上游實(shí)力。即使在PGA低噪聲模式下，功耗電流也僅為2.6mA。同時(shí)還能提供50kSPS時(shí)的21位無噪聲分辨率以及1kSPS時(shí)的18.6位無噪聲分辨率。

除此之外，該系列還提供 6.5nV/噪聲可編程增益放大器，增益可以設(shè)置在1x至128x之間。還包括可選緩沖器，以提供信號(hào)輸入與開關(guān)電容采樣網(wǎng)絡(luò)的隔離。這意味著MAX11214 能與高阻抗源一起使用，同時(shí)還不會(huì)影響可用的動(dòng)態(tài)范圍。

小結(jié)

有著深厚的行業(yè)積累，這些大廠在ADC賽道上仍舊保持著不可撼動(dòng)的主導(dǎo)實(shí)力，從這些較新的ADC產(chǎn)品便可窺見一二。