数十亿个处理器通过数字化转型实现模拟转换

有许多电子观察家赞扬大量的数字芯片，这是有充分的理由的。当数十亿个每个都在几纳米宽的微型晶体管协同工作时，发生了不可思议的事情。这些处理器通过数字化重塑了整个行业，从而实现了广受吹捧的数字化转型。但是，推动这一变化的数据从何而来？在这种模拟概述的状态下，正在发生一种不太明显但意义深远的模拟转换。

模拟技术可读取读数，连接无线设备并指挥声音和运动。Analog还管理流经我们数字设备的电能。在我们的数字设备接触现实世界的许多地方，都存在模拟。

模拟市场的很大一部分处于稳定状态。像2N2222这样的通用晶体管将我们中的许多人引入了模拟市场，今天仍然存在。毫无疑问，分立器件有许多创新亮点，而更可靠的IGBT在功率开关中仍然起着至关重要的作用。RF晶体管使用诸如氮化镓（GaN）之类的先进材料来获得更高的频率。但是，即使使用模拟EDA工具，分立晶体管设计仍需要深入的知识。

转向优化的集成功能

在运算放大器类别中，通用仍然是一回事。古老的LM741即将进入第七个十年。另一方面，专用运算放大器已成为一件大事。有很多选择：高精度，低功耗，更高的电流输出等等。轨到轨的突破产生了较低的电压运行，例如3.3 V DC，而不是曾经要求的±12 V DC。

还有针对特定应用的更高级的运算放大器。音频是理想的用例，因为它的频率范围很窄，可以优化性能。几家制造商专注于具有超低噪声和总谐波失真（THD）的音频运算放大器。

射频功率放大器也正在增长。这些零件需要很少的外部组件，并且采用小包装。它们通常优化待机功率并传输功耗。借助已经完成的模拟优化，无线设计变得更加容易。

图1线性化器IC使用PA输出和输入信号来自适应地生成优化的校正函数。Maxim Integrated

更高的集成度显示出更多的模拟变化。首先从模数（A / D）和数模（D / A）转换开始，这些转换可从更紧密的集成中受益。运动控制是看到结果的领域之一。专用设备提供电流反馈，位置反馈，旋转变压器到数字转换等。设计人员可以结合使用经过验证的集成芯片，而不必重新发明通用零件的控制。

电源管理是集成的另一个主要重点，尤其是在尺寸，重量，功耗和成本（SWaP-C）很重要的地方。开关模式转换效率可实现更小的设计，并具有更长的电池寿命。此外，集成的电源管理IC处理复杂系统设计中许多电源电压的排序。

将数字权利带入模拟接口

到目前为止，当今模拟转换的最大力量是数字集成，它是比混合信号fab工艺更广泛的概念。消除模拟噪声和变化的一种可靠方法是在可能的情况下以数字方式工作。数字集成正在推动模拟系统设计的巨大变化。

MEMS传感器越来越多地具有微控制器封装。这些传感器取代了需要外部A / D转换的模拟流，而在I 2 C或SPI上传送数据。传感器中的数字校准和补偿功能使读数随时可以使用。采样和滤波也是数字控制的。传感器融合可以提高精度，例如，通过合并来自加速度计和陀螺仪的读数。

MIMO天线和相控阵的趋势也在推动变化。模拟前端（AFE）可以实现均衡，波束成形以及对阵列元件进行更多的RF处理。这种方法可以增强信道估计并优化功率，并支持动态频谱使用。

图2 RF数据转换器结合了高性能模拟和数字信号处理功能，可用于多种无线设计。资料来源：ADI公司

传感器系统也使用AFE进行配置。传感器系统的另一个变化是机器学习（ML）。在大型传感器网络中，将所有数据发送到某个地方进行处理会消耗网络带宽。在这里，启用了ML的传感器可以完善控制模型，然后仅在需要时或出现越界条件时才发送原始数据。

数字优先的设计师进来

最近，全球行业分析师预测，到2027年，2020年模拟IC市场的规模将达到563亿美元，复合年增长率为4.8％。数位优先的设计师看到，他们无需模拟专家即可使用这些集成部件。这种趋势将以新颖而令人兴奋的方式扩大市场。

没有模拟，就没有数字转换。在Planet Analog上，我将专注于帮助制造商，IoT设计师和系统工程师发现，添加和使用模拟功能。这可能对某些模拟工程师也有帮助。在我们共同学习的过程中，我希望能收到您的来信。

在通用动力公司的导弹制导系统上工作了十年之后，唐·丁格（Don Dingee）成为摩托罗拉（Motorola）的VMEbus和单板计算机技术的推广者。他撰写了有关Planet Analog的传感器，ADC / DAC和信号处理的文章。

编辑：hfy