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ADC及DAC的历史进程概况_全柴发动机

发布时间:2020-01-11    信息来源:nanofib.com    作者:儒安机械

ADC及DAC的历史进程概况

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ADC 及DAC器件的发展与广泛的应用是与数字技术发展分不开的; 另外,与微处理器(μP)、数字信号处理器(DSP)及PC的发展、普及及应用有极大的关系。过去,ADC及DAC主要应用于数据采集系统、工业过程控 制、测量及分析等领域。近年来,数字技术进入音频及视频领域,特别是CD、VCD、DVD及家庭影院进入百姓家,各种便携式播放机(MP3、MD)更为年 轻人青睐;无线数字通信(如手机)发展神速,数码相机有取代传统相机的趋势,车载数字音响也不断增加。总之,数字技术的快速发展和应用领域越来越宽,使 ADC及DAC器件也相应获得较快的发展与进步。这体现在性能不断提高、满足便携式的需要及价位不断降低。另外,ADC的集成度越来越高,已开发出高性能 的智能ADC。

ADC的分辨率及采样频率
ADC的性能参数较多,但其中最主要的是分辨率及采样频率。近年来,各生产厂家不断地为提高这些性能参数而努力,现在采样频率上有较大的提高。表1列出了目前主要应用的ADC能达到的分辨率(用位来表示)及采样频率。
与2000 年的同样参数比较:逐次逼近型ADC的分辨率由16位上升到18位,采样频率也由几百Ksps上升到几Msps;Σ~Δ型虽然在分辨率没有提高,但在采样 频率上有较高的增长。据资料介绍,在2000年的Σ~Δ型的采样频率为几~几十Ksps,而2004年的Σ~Δ型在20位分辨率时其采样频率已达到 2.5Msps。
分辨率与采样频率之间是一对矛盾,要提高采样频率往往要降低分辨率。例如,Σ~Δ型高速ADC可达5Msps,但其分辨率仅16位;Σ~Δ型可做到分辨率为24位,但其采样频率一般不到200Ksps。这里介绍四种高速ADC的新产品,可了解目前高速ADC的水平。

1. AD7641(ADI公司)
AD7641 是18位分辨率、2Msps采样频率的逐次逼近型(SAR)ADC。其主要特点:18位无失码分辨率;无流水线延迟; 差动输入范围到±VREF(VREF=2.5V);INL±2LSB(典型值);在100kHz时S/(N+D)为93dB(典型值);在100kHz 时,THD为-100dB(典型值);数据输出速度最大值2Msps;并行口(18、16或8位总线);串行5V、3.3V、2.5V接口; SPI/QSPI/DSP兼容;片内有带缓冲器的低漂移基准电压源,并有温度传感器;单电源2.5V供电;在2Msps速度时功耗典型值为100mW;有 掸电模式(Power-down Mode);48引脚LQFP封装。
该器件主要应用于医疗仪器、高动态数据采集、光谱分析及自动测试测仪器(ATE)等。

2. AD7760(ADI公司)
AD7760 是一种20位分辨率、2.5Msps采样频率的Σ~Δ型ADC。其主要特点:在78kHz数据输出速率时,SNR为118dB;在2.5MHz数据输出速 率时,SNR为100dB;可编程过采样速率(8X~256X);灵活的并行口;全差动调制器输入;芯片上有用于信号缓冲的差动放大器;有用户可编程的低 通FIR滤波器;有过量程报警位;有数字失调及增益校正寄存器;有滤波器旁路模式;低功耗、并有掉电模式;借助于SYNC端可实现多个器件同步;64管脚 TQFP封装及48管脚CSP封装;工作温度范围~40℃~+85℃。
该ADC主要应用于数据采集系统、振动分折、测试系统等。

3. MAX1209(MAXIM公司)
MAX1209 是12位分辨率、80Msps采样频率的流水线型(Pipeline)或称为分级型ADC。其主要特点:直接中频(IF)采样至400MHz;极好的动态 性能:在FIN=70MHz/175 MHz时,SNR为68.0dB/66.5dB;在FIN=70MHz/175 MHz时,SFDR(无杂散动态范围)为85.1dBc/85.5 dBc;3.3V低电源电压工作时,功耗为366mW(单端时钟模式),393mW(差动时钟模式),3μW(掉电模式);差动或单端时钟;全差动或单端 模拟输入;可调节全量程模拟输入范围:±0.35~±1.15V;共模基准;CMOS兼容输出为两部分或格雷码;数据有效指示器简化了数字设计;有数据输 出指示器;40引脚薄形QFN封装。
该ADC主要应用于IF通信接收机、蜂窝电话、起声波及医学上的成像、便携式仪器及低功耗数据采集等。

4. MAX1274/75(MAXIM公司)
MAX1274/75 是12位、1.8Msps采样频率的低功耗ADC。其主要特点:高速SPI兼容,3线串行接口;输入频率为525kHz时,S/(N+D)为70dB;内 有真差分跟踪/保持器;无流水线延迟;功耗典型值45mW;关闭时最大耗电1μA;小尺寸12引脚TQFN封装。
---该ADC主要应用于数据采集、马达控制、通信及便携式仪器。MAX1274与MAX1275的差别是前者输入是单极性,后者是双极性。

超高速、高性能DACDAC的转换速度一般用建立时间来表达(用μs或ns),也有的与ADC一样用采样速率来表达(用Ksps、Msps或Gsps)。超高速的DAC建立时间<50ns;而用采样速率表达时,其采样速率>1Gsps。
ADI公司在2004年上半年发布了一种超高速、高性能的DAC新器件AD9736。这是一种14位分辨率、1.2Gsps采样速率DAC ,并且具有超低噪声、超低功耗及极佳的动态性能。
该DAC采用一种双倍数据速率(DDR)方式以及快速LVDS输入接口,使在宽带下提供高转换速度,并在高速接收数据的同时保持低的失真及低的噪声。
AD9736 的主要性能:14位分辨率;1.2Gsps采样速率;互调失真(IMD)优于65dBc(在输出频率为600MHz时);微分线性误码差(DNL)为± 1.0LSB;积分线性误码差(INL)为±2.0LSB;无杂散动态范围(SFDR)在300MHz输出频率时为63dBc,在600MHz输出频率时 为53dBc;工作电压1.8~3.3V;功耗典型值380mW,内插式滤波器的功耗在内时为550 mW;具有低压差分信号(LVDS)数字接口;集成的2倍内插带通滤波器;输出电流10~30mA范围内可编程。
由于它具有上述性能,它非常适合处理高频和宽带频率合成信号。这些应用包括:宽带测试的测量仪器和仪表、自动测试设备(ATE)、雷达、航空电子设备、宽带通信系统;蜂窝基站、点到点无线通信系统及本地多点分配业务(LMDS)等。

满足便携式的需要
便携式个人医疗仪 器、随身听(CD、MP3、MD)、手机、PDA及数码相机等大量上市,它要求小尺寸封装(减小PCB的面积)、低工作电压(减少电池数)及低功耗或微功 耗(延长电池的寿命)的ADC及DAC。为满足这些需要,各公司开发出不少适用于便携式的新器件。这里简单地介绍一些例子。