消费电子产品对AD转换器的新要求

随着消费电子产品对尺寸以及功耗的要求越来越严格，一些ADC已被集成进主芯片中，另一方面，独立的ADC也需要集成进更多的功能及外围接口，新兴消费电子产品正在对ADC提出新的要求。

徐凤林：将来消费电子产品需要具备很多感测功能，因此需要多通道ADC来满足所有测量需求。

“将来消费电子产品也会具备很多感测功能。这意味着必须精确测定温度、运动、游戏杆和马达的位置，以及其它许多模拟参数。因此，需要多通道ADC来满足所有测量需求。”奥地利微电子中国区总经理徐凤林说道。 “另外，经典的SPI、QSPI和Microwire接口很重要，可以实现与低成本微处理器间的通讯和降低成本，这对于消费应用非常关键。I²C之类的总线系统也经常用到。” 徐凤林在谈到如何为新兴的电子产品选择ADC时指出。 他进一步分析，选择ADC转换器，需要考虑许多参数，如分辨率、速度、功耗和尺寸。在多数应用中，ADC的分辨率和速度是由系统需求决定的。因此，系统架构自动地准确定义对速度和分辨率的要求。例如，视频信号需要较高的转换速度，但精确的传感器则需要高分辨率。而在消费电子产品中，功耗和外形尺寸等其它参数则比较重要。目前许多消费产品都是便携产品，都是用电池驱动的。因此，为了优化电池的寿命，必须根据电流消耗情况来仔细选择ADC。例如，奥地利微电子公司推出了一系列超低功耗ADC。AS1324是一个12位或10位超低功耗A/D转换器系列，是单通道、全差分或双通道、单端转换器，兼具超低功耗、高达150ksps的采样速率，仅消耗350μA的电流。这些器件是遥测传感器和数字笔等空间局促、采用电池驱动的设备及便携式数据采集系统的理想解决方案。 对于消费产品来说，第二个非常重要的参数是外形尺寸。许多手持设备中的空间非常宝贵，因此封装尺寸变得日益重要。奥地利微电子公司为此推出了一种采用极小封装的转换器。AS1528系列采用3×3mm TDFN封装，高度只有0.6mm。该系列转换器适合空间局促的手持应用。 第三，灵活性也是消费产品重视的一个问题。许多厂商推出同一个平台下不同的产品组合来针对不同的市场需求。例如，分辨率不同的温度计可以使用同样的微处理器，但必须根据分辨率要求来改变AD转换器。因此采用同一个平台的产品有助于显著降低生产成本。

吴渭强：转换器集成到主芯片后，SNR和SFDR这两个参数通常会变差。

国家半导体最近推出了一个完整的低功率ADC系列，分辨率为8/10/12位，取样速率从50ksps至1Msps，分成3个简单的类别，具有SPI控制界面。这个低功率ADC系列在不同分辨率和取样速率之间提供简单的、且引脚兼容的互换。“如果我们的客户采用我们的8位转换器设计产品，他们可以在不对电路板作任何改变的情况下改换成另一个分辨率或速率，因为我们这个系列中的全部产品都是引脚兼容的。该系列产品还具有市场上最好的功耗性能。我们很快将推出I²C系列(从11月中旬开始)。”国家半导体亚太区信号路径产品市场总监吴渭强说道。 他还强调，在为消费电子选择ADC时，虽然考虑以上的需求很重要，但也不能忘记了ADC本身的性能考查。比如分辨率、位数、取样速率、ENOB、INL、DNL、SNR、SINAD、SFDR以及SFDR等。 “在把转换器整合到主要芯片之中时，总需要进行一些折衷考虑。由于主芯片以数字化为主并且工作电压相对较低，所以转换器集成到主芯片上面之后，SNR和SFDR这两个参数通常会变差。”吴渭强指出。 但是，他也同意消费电子中数据转换器与主芯片集成的趋势，他分析道：“但是，消费级的转换器有向子系统芯片中集成的趋势，如国家半导体的音频子系统。在这个子系统中，AD转换器是我们子系统产品功能集的一部分，其它功能还包括：数字音量控制、通用信号混合/转换、程序员友好的控制界面I²C/SPI、用于驱动扬声器的嵌入功率放大器、用于驱动耳机的嵌入功率放大器、输入友好的3D音频增强以及RF抑制等。 由于所有这些功能都需要大量模拟功能，因此我们对工艺技术进行优化，以获得最佳的SNR和SFDR。在不牺牲转换器性能的情况下，客户可以获得最好的性能和最小的占位面积。” 而徐凤林则不赞成ADC与主芯片集成，他认为：“从系统优化方面来看，AD转换器不会走向集成。独立ADC的噪声和功耗性能好得多。因此，只能使用独立的ADC才能获得最佳性能。”