电子产品世界

　　未来一年中，蜂窝通信、医疗成像、消费娱乐以及其它一些终端市场对性能不断增加的需求将催生一种新型的数据转换架构，即连续时间∑-Δ架构(CTSD)，该架构在不牺牲速度的条件下提供了优异的分辨率。在许多重要的终端应用中都将受益于这种架构的优点。例如，蜂窝基站可以捕获较宽的频谱，同时还能保持出色的分辨率，以便能够在有超强信号时对其他微弱的信号进行捕获。这样一来，将降低手机用户在更广的区域里的掉话率。

　　的确，数据转换器在非常广泛的电子系统中起着至关重要的作用，而且这个范围还在不断扩大。无论是医疗成像、工业还是消费电子领域，从数字X光机到高清电视、GPS设备以及游戏机，数据转换器都能提升终端用户的体验。

　　过去，业界采用了各种的模数转换架构，这些架构要么提供不错的分辨率，要么提供更高的转换速度(或采样率)。换句话说，这里面都隐含着一个假定，即利用同一ADC同时实现极高的分辨率和超高速度是不可能的。例如，当今最快的ADC，采样率可以达到1 GHz到2GHz，但分辨率通常限制到8位。另一方面，能够提供18位乃至24位分辨率的转换器，其采样率却只能达到1MHz到2MHz，对于24位ADC甚至更低。

　　如今的ADC：在速度和分辨率之间进行折衷

　　在CTSD架构出现之前，系统工程师都有明确的一系列选择。当采样率超过几MHz时，他们将选用流水线型ADC，此类ADC采用多级架构，各级连续、并行地进行一位到数位的采样。在某个特定时钟的每个周期的末尾，某指定级的输出将传递到下一级，从而将新数据转移到该级。通过将各级得到的数据位联接到一起就得到最终的多位结果。

　　过去的几年里，设计师推动了流水线架构的采样速度和分辨率的提高。如今已经可以获得采样率从几MSPS到100MSPS以上，分辨率从8位到16位的转换器。根据研究机构Databeans公司的调查，在整个ADC市场上，流水线型ADC应用最广泛，高达40%，其应用范围从CCD成像、超声波医疗成像系统到蜂窝基站，以及像HDTV这类的消费数字视频应用。

　　另一方面，当应用需要更高分辨率、采样率低于约10MSPS时，逐次逼近型(SAR)ADC通常是优选方案。此类器件采用了二进制搜索算法来使信号收敛。为了处理快速变化的信号，SAR ADC具有采样-保持(SHA)功能，这样在转换期间可以保持输入信号不变。

　　SAR转换器能够提供8到18位的分辨率，而采样率可以高达10 MSPS，广泛用于要求低噪声、低功耗和封装紧凑的系统中。典型应用包括工业控制，多通道数据采集，便携式/电池供电的仪器等。该架构能以中等速率高精度地处理数据，故在工业和医疗应用系统中发挥着关键的作用。

　　弥合性能差距

　　流水线型和SAR ADC在数据转换器市场上继续保持着重要地位，在未来的若干年中仍将如此。尽管它们各具不同特点，但这两种广泛应用的ADC架构都有性能上的不足。流水线型ADC架构能够在更高的带宽上提供出色性能，而SAR ADC则在低噪声和低功耗方面更胜一筹，迄今为止还没有哪一种ADC架构能够实现这两种性能的完美结合。然而在移动基础设施、医疗、视频、仪器和测试测量的新兴应用中，要求ADC能同时实现这些性能。例如像MRI(核磁共振)系统这类的医疗应用，就要求极高的分辨率，以便获得更精密的诊断结果。此外，在所有的应用中，低功耗特性也变得越来越重要。

关键词： ADI 数据转换 ∑-Δ 流水线型 SAR 采样率 200904

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