??? 連續(xù)時(shí)間" title="連續(xù)時(shí)間">連續(xù)時(shí)間sigma-delta(CTSD)技術(shù)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)，從上世紀(jì)90年代初開始研發(fā)至正式投入生產(chǎn)經(jīng)歷了超過15年的時(shí)間。這些年來,，CTSD技術(shù)一直是高校與業(yè)內(nèi)的熱門研究課題。從90年代初至90年代中期為止,，采用CTSD技術(shù)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器" title="數(shù)字轉(zhuǎn)換器">數(shù)字轉(zhuǎn)換器只能支持低速的產(chǎn)品，例如數(shù)字音頻系統(tǒng),。直至幾年前,，帶寬高達(dá)10MHz以上的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器才正式面世，例如,，15MHz的型號(hào)在2003年推出,，而20MHz的型號(hào)則在2006年推出。
??? 基于CTSD技術(shù)的ADC在其漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)歷程中面對(duì)的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面：
??? · 內(nèi)置調(diào)制環(huán)路的采樣時(shí)鐘速率較高,，因此需要低抖動(dòng)" title="低抖動(dòng)">低抖動(dòng)采樣邊緣的配合,。由于美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體" title="美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體">美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體成功開發(fā)了創(chuàng)新的電感式LC儲(chǔ)能電路，因此可以提供如此低抖動(dòng)的采樣邊緣,。此外,，內(nèi)置的時(shí)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(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。
?? ?· 必須充分利用最先進(jìn)的CMOS工藝技術(shù),，才可降低設(shè)計(jì)復(fù)雜的多級(jí)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)輸出率并支持較高的分辨度,，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(jí)SD調(diào)制器,。
?? ?· 雖然采用CTSD技術(shù)之后放大器的技術(shù)要求" title="技術(shù)要求">技術(shù)要求無需那么嚴(yán)格，但結(jié)構(gòu)上仍需采用其他高精度電路,。對(duì)于線路幼小,、供電電壓較低的CMOS工藝來說，面對(duì)的挑戰(zhàn)會(huì)更為艱巨。
?? ?NS的技術(shù)實(shí)力加之與有關(guān)公司合作的機(jī)遇,，共同推動(dòng)了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NS)率先將CTSD技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)方面,。Xignal Technologies 公司一直在研究如何將CTSD技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)方面,。2007年1月,，NS成功并購(gòu)該公司，并決定繼續(xù)加強(qiáng)這方面的研究,。之后,，NS便充分利用先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā),、測(cè)試和生產(chǎn)工藝等技術(shù),，終于在不足12個(gè)月內(nèi)成功推出第一款可正常操作的硅片。
?? ?15年磨一劍,。2008年1月29 日,，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司終于宣布推出業(yè)界首款采用連續(xù)時(shí)間 sigma-delta(CTSD)技術(shù)的高速模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC12EU050。這款8通道,、12bit,、50MSPS的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器屬于美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體PowerWise高能效芯片系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品的無混疊信號(hào)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(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品低一半(只有350mW),。這款芯片在低功率技術(shù)上取得新的突破，將可延長(zhǎng)便攜式超聲波醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)用成像系統(tǒng)中電池的壽命,，并降低設(shè)備的散熱量,。
?? ?ADC12EU050芯片的推出意味著美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體成為首家成功將CTSD技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的芯片廠商。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體還計(jì)劃推出更多采用CTSD技術(shù)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品,，讓成像系統(tǒng),、通信設(shè)備以及測(cè)試和測(cè)量?jī)x表等電子產(chǎn)品能夠以極低的功率發(fā)揮卓越的動(dòng)態(tài)性能。連續(xù)時(shí)間架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于不但可以添加信號(hào)調(diào)節(jié)等信號(hào)路徑功能,，而且可為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器增添濾除混疊信號(hào)的濾波功能,，大幅精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
?? ?ADC12EU050芯片的創(chuàng)新CTSD架構(gòu)相比于傳統(tǒng)的流水線架構(gòu)有如下的優(yōu)勢(shì)：
?? ?· 更低功耗,，作為PowerWise模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,，其功耗比同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品低30%。
?? ?· 集成濾除混疊信號(hào)的低通,、磚墻式濾波器,，可將頻帶外的信號(hào)濾除。
?? ?· 易于驅(qū)動(dòng),，采用純電阻式輸入級(jí),，無需外加采樣及保持放大器。
?? ?· 集成鎖相環(huán)路（PLL）和壓控振蕩器（VCO），可以執(zhí)行時(shí)鐘調(diào)節(jié)功能,，讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以采用成本經(jīng)濟(jì)的時(shí)鐘電路,。
??? · 芯片內(nèi)置實(shí)時(shí)超載恢復(fù)(IOR)電路。即使輸入信號(hào)超過預(yù)設(shè)極限,，也可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)從飽和狀態(tài)下恢復(fù)過來,。
?? ?ADC12EU050是一款12bit、超低功率,、8進(jìn)制CTSD模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,，它可以提供高達(dá)25MHz的無混疊信號(hào)采樣帶寬，轉(zhuǎn)換速度為40MSPS～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?？删幊檀休敵鼍哂袠I(yè)界標(biāo)準(zhǔn)低電壓差分信號(hào)傳輸(LVDS)和可調(diào)節(jié)低電壓信號(hào)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，從而可以大大簡(jiǎn)化互連設(shè)計(jì),。ADC12EU050芯片采用68引腳的 LLP 封裝,，大小只有10mm×10mm，而且可在-40℃～85℃的溫度范圍內(nèi)操作,。
?? ?從圖1可以看到不同的應(yīng)用對(duì)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器有不同的技術(shù)要求,。ADC12EU050的推出并非要取代NS原來推出的各種流水線架構(gòu)ADC。事實(shí)上,，由于傳統(tǒng)流水線ADC的應(yīng)用范圍很廣,，CTSD ADC在短期內(nèi)也不可能取代流水線ADC。但是,，它的確在一定的技術(shù)要求下,，可以更好地滿足一些應(yīng)用的需要。這類應(yīng)用主要包括： 醫(yī)療超聲波掃描系統(tǒng),、其他醫(yī)療設(shè)備掃描系統(tǒng),、低中頻或零中頻通信系統(tǒng)、工業(yè)用成像及傳感系統(tǒng),。
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圖1 不同應(yīng)用對(duì)ADC有不同的技術(shù)要求