讓ADC兼顧高速和高精度，TI新產(chǎn)品實現(xiàn)了

提到ADC（Analog-to-Digital Converter，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器），就不得不提到“轉(zhuǎn)換速率”和“轉(zhuǎn)換精度”兩個關(guān)鍵基礎(chǔ)指標(biāo)。根據(jù)兩個指標(biāo)，目前普遍分為高速高精度、低速高精度、高速低精度以及低速低精度四種類型的ADC器件。

那么問題來了，能否讓高速和高精度兼顧并存？答案是確定的，TI就在最近推出的全新的ADC3660系列中實現(xiàn)，TI高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線經(jīng)理Matthew Hann為記者揭秘產(chǎn)品背后的秘密。

兼顧高速和高精度的ADC3660系列

根據(jù)Matthew Hann的介紹，全新發(fā)布的ADC3660系列產(chǎn)品擁有相比業(yè)界同等器件更低的延遲、低功耗和低動態(tài)范圍。

完整系列分辨率涵蓋14、16到18位，采樣速度為10-125MSPS的高速取樣率。這樣的好處是可以賦予工程師最大的靈活度。工程師可依據(jù)目前面臨的挑戰(zhàn)或問題選取最適合應(yīng)用設(shè)計的器件，設(shè)計結(jié)束后無需改變原本的路線圖，只需更換相同或類似等級的器件即可解決問題，整體設(shè)計會更簡單、相融性更好。

ADC3683是業(yè)界超快的18位雙通道ADC，轉(zhuǎn)換速率高達65MSPS。Matthew Hann介紹表示，該產(chǎn)品在兩倍通道密度下能夠?qū)崿F(xiàn)比同類快4倍的采樣率；擁有較低的噪聲，可以幫助檢測外界微小的訊號；功耗極低，每通道僅94mW，在便攜式應(yīng)用上非常方便。

通過Matthew Hann展示的雷達或無線電應(yīng)用示例中，假若產(chǎn)品長時間使用，ADC3683能幫助實現(xiàn)設(shè)計和產(chǎn)品。與此同時，ADC3683能夠精準(zhǔn)監(jiān)測電壓電流狀況，從而讓后臺控制端進行適當(dāng)處理。

ADC3664是系列產(chǎn)品最快速的ADC，分辨率為14位，轉(zhuǎn)換速率高達125MSPS，與同類器件相比擁有更低的延遲。

Matthew Hann強調(diào)，目前設(shè)計高速ADC有兩個架構(gòu)，其一為SAR架構(gòu)，另一個為流水線架構(gòu)。兩種架構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，但在這樣架構(gòu)之下，ADC3664與同類產(chǎn)品相比低80%的延遲，約為一個時鐘，8ns的反應(yīng)速度。所以在任何場景下反應(yīng)速度都非常迅速及時。

ADC3660不僅擁有不俗的65MSPS轉(zhuǎn)換速率，16位分辨率，還擁有比同類器件低65%的功耗性能，每通道僅71mW。Matthew Hann強調(diào)，這種功耗之下的產(chǎn)品更具電池續(xù)航時間優(yōu)勢。

ADC3660有許多應(yīng)用場景，比如聲吶監(jiān)測水底物體或魚群，實際上這種波折返的信號是很小的，這種微弱的信號對于ADC3660并不是問題，因此相比來說產(chǎn)品更具優(yōu)勢和競爭力，是業(yè)界很難達到的水平。

ADC3660系列也擁有特殊的功能設(shè)計，可將待處理數(shù)據(jù)發(fā)送到后端DSP或FPGA處理器，大大降低后端處理時間，降低頻寬。Matthew Hann強調(diào)，這個功能在業(yè)界是獨特的，可讓設(shè)計者在數(shù)據(jù)處理上更加靈活，更容易找到想要的結(jié)果和目標(biāo)。除此之外，系列產(chǎn)品還集成了很多功能在其中，也可以達到降低成本的目標(biāo)。

這種設(shè)計源于市場需求

實際上，TI推出這樣的兼顧高速和高精度的產(chǎn)品來源于市場需求。根據(jù)Matthew Hann的介紹，當(dāng)今工業(yè)系統(tǒng)在實時控制的需求上強烈，包括熱像儀、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、電能質(zhì)量分析監(jiān)測、等離子切割機、源測量單元等。

ADC是數(shù)字控制環(huán)路的關(guān)鍵，將外界的光、熱的模擬物理量訊號通過LNA放大器、ADC精準(zhǔn)快速取樣，再進入DSP或FPGA進行數(shù)字的控制。如今環(huán)境下，有很多需要實時監(jiān)控和反應(yīng)的情況，這時就要求機器又快又精準(zhǔn)，這是非常大的挑戰(zhàn)。

ADC3660系列中ADC3664擁有高精度、高可靠度、高效率、安全性兼顧的特性，不僅能夠及時快速地反饋各種參數(shù)，也能幫助工廠及時發(fā)現(xiàn)問題并作出補救，保護工人以及工廠環(huán)境，同時在運作時功耗也是相對較低的。

Matthew Hann強調(diào)，客戶目前正在面對各種挑戰(zhàn)，而ADC3660正是應(yīng)對這些問題的關(guān)鍵：改善噪聲性能功耗會增加，系統(tǒng)尺寸和布板空間越來越小，處理器配置和濾波器設(shè)計會增加系統(tǒng)成本并需要數(shù)周的開發(fā)時間，系統(tǒng)需要能夠準(zhǔn)確監(jiān)控電壓和電流的快速變化并對其作出響應(yīng)，更高的動態(tài)范圍使系統(tǒng)能夠檢測低電平信號從而提高信號采集的精度。

在高精度和高采樣率上取得這種平衡上，TI考量的關(guān)鍵點是客戶的需求?！皠倓偺岬降倪@些場景，有些場景可能只需要準(zhǔn)確性最好的，不需要很快，但有些場景它是需要快，不需要很準(zhǔn)。然而在我們的生活環(huán)境里，越來越多的應(yīng)用場景需要準(zhǔn)確且快速。如果可以很快地反應(yīng)，能夠截取非常精準(zhǔn)非常微小的訊號，在這樣的前提下保持更低功耗越，就能實現(xiàn)更多創(chuàng)新產(chǎn)品，開發(fā)更多可能的應(yīng)用，大大提升生活的便利性” ，Matthew Hann如是說。

高速ADC和低速ADC在干擾的處理上，Matthew Hann認(rèn)為其實ADC最重要的是如何去真實呈現(xiàn)實際物理量的訊號到數(shù)字端，而不是去把一些雜訊和噪聲轉(zhuǎn)化成數(shù)字。所以針對這些噪聲，要去做一些去除。除了在布局中進行考量，IC器件本身的噪聲也是設(shè)計開發(fā)時必須要突破的。ADC3660系列使用非常創(chuàng)新的技術(shù)，擁有非常低的噪聲。

對于從外界進來的訊號干擾，不是去截取的信號，而是要把它擋掉。所以如何擋掉，需要有一個濾波器，就可以讓這些雜訊不會進入ADC，只有真正想要取樣的信號可以進到ADC中完成模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的動作。ADC3660系列可以讓工程師對濾波器的設(shè)計可以變得非常簡單，這得益于產(chǎn)品的高取樣度，所以濾波設(shè)計的階數(shù)就可以不用那么高。如果使用被動元件，所需的電感甚至電阻的數(shù)量就會大大地降低。

除了自身強悍的特性，不可忽視的是TI從產(chǎn)品線上給予工程師非常多的選擇，使得產(chǎn)品選型上更能滿足需求。除了上述新系列產(chǎn)品，TI本身就已擁有功能豐富、種類繁多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列。從超高精度上講，ADC高達32位分辨率，DAC高達20位分辨率；從超高速度上講，ADC高達10.4GSPS，DAC高達9GSPS。

新發(fā)布ADC3660系列可以應(yīng)用在很多的產(chǎn)品領(lǐng)域上，比如雷達、工廠自動化、電廠的安全監(jiān)控保護甚至是電機控制，都可以賦能產(chǎn)品又快又準(zhǔn)的工作能力。“這是一個非常棒的一個愿景，希望我們這個產(chǎn)品可以幫助大家實現(xiàn)”，Matthew Hann如是說。