高性能与低功耗兼具的ADC产品汇聚

高性能与低功耗兼具的ADC产品汇聚
Sisyphus
模拟数字转换器ADC连接着现实模拟世界与电子系统，一直是芯片产业皇冠上的明珠。随着技术应用的发展，ADC产业呈现出越来越清晰的发展趋势，即在大幅提高数据吞吐量和带宽的同时尽可能减小功耗和尺寸。缩小尺寸以及减少功耗不必多说，在万物互联的时代发展趋势下所有的元器件几乎都朝着这一方向在努力。但真正实现起来并不那么容易，尤其在ADC这个被誉为“皇冠上的明珠”产业上。
 
随着5G、人工智能、物联网、汽车电子等新兴应用的崛起，ADC作为信号链核心的地位仍在提升，从整个市场来看，ADI和TI无疑是占绝对主导的。最近几个大厂在市面上也陆陆续续发布了一些性能相当不错的ADC芯片。这些ADC又有着哪些各自的特色？
 
TI ADS127L11
 
TI近期推出了ADS127L11这款精密ADC（≤10MSPS）。准确的说，ADS127L11是一款拥有高带宽的，超小型的24bit单通道精密ADC。该新品在工业系统应用下针对功耗、分辨率以及测量带宽做了大幅优化。
 

 
（图源：TI）

 
先看看封装，根据TI给出的介绍，该器件将ADC封装尺寸缩小了50%。这是因为该系列采用了3mm x 3mm四方扁平无引线封装。对于某些高频应用，ADS127L11解决了尺寸与测量精度的二择困境。
 
ADS127L11在宽带FIR滤波器下有400kSPS的数据速率，在低延迟sinc滤波器下有1.067MSPS的数据吞吐速率。在这种灵活度下，可以利用宽带宽模式提高交流测量分辨率，并尽可能降低高频噪声。从指标上来看，带宽提升在50%左右，信噪比提升在30%左右。利用低延迟模式则带来25%的延迟率降低。同时该系列在200kSPS的速率下，动态范围为111dB。
 
除了这些性能之外，ADS127L11利用 可拓展的电源模式，大大降低了功耗。在高速模式下，即数据吞吐速率为400kSPS时，功耗为18.6mW。低速模式为3.3mW。对比同类精密ADC，功耗大概降低了50%。
 
从产品表现出的性能来看，TI的新产品当得起精品二字。更小的封装、更小的延迟、更高的带宽、更高的吞吐率以及更小的功耗，无论哪一项都切中设计人员的痛点。
 
ADI ADAQ4001
 
ADAQ4001是ADI目前最新的单通道精密ADC，具有16bit的分辨率与2MSPS的数据吞吐速率。这款产品采用了ADI的精密信号链µModule方案，即利用ADI公司业界领先的精密技术产品系列提供性能领先的小尺寸器件。
 

 
（图源：ADI）

 
我们依然先看封装，ADAQ4001采用了系统级封装，通过将多个通用信号处理和调节模块组合到一个套件中，减少了终端系统组件的数量。具体到该系列，是7 mm ×7 mm、0.80 mm 间距、49 球CSP_BGA封装。除了封装上对PCB布局的敏感度大大降低，同时ADI还为ADAQ4001提供了适应各种信号电平的灵活性，并配置了V_CM生成功能的板载基准电压源缓冲区。整个信号链密度极高。
 
在ADC行业领先的技术与老道的经验让ADI在ADC设计上独具特色。从ADAQ4001来看，首先是配置了可选输入范围的全差分ADC驱动器。再者，利用iPassives 技术集成了关键的无源元件，这些元件具有出色的匹配和漂移特性，可较大程度地减少与温度有关的误差源并优化性能。
 
从性能来看，ADAQ4001提供无流水线延迟的2MSPS数据吞吐量，并保证16bit无失码。信噪失真比也仅有95dB。误差漂移在各种独家技术的加持下也极低。从整体功耗来看，该系列也并不算高，2 MSPS时为51.6mW。作为ADI目前最新的单通道精密ADC，性能强大且设计精巧。
 
Maxim MAX11214
 
MAX11214则是Maxim在今年新推出的24bit集成PGA的ADC。
 

 
（图源：Maxim）

 
从封装上看MAX11214采用了8.0mm(L) x 6.55mm(W) x 1.1mm(H)的TSSOP封装。相比于上述两个产品会显得逊色一些。抛开对比其实该系列本身已经在封装上做得不错了，何况它的性能也很不错。
 
MAX11214可以实现出色的140dB SNR，同时在最高32ksps的采样率下功耗仅为5mW。积分非线性保证最大为4ppm。从参数来看，在此类精密ADC产品中，绝对的上游实力。即使在PGA低噪声模式下，功耗电流也仅为2.6mA。同时还能提供50kSPS时的21位无噪声分辨率以及1kSPS时的18.6位无噪声分辨率。
 
除此之外，该系列还提供 6.5nV/噪声可编程增益放大器，增益可以设置在1x至128x之间。还包括可选缓冲器，以提供信号输入与开关电容采样网络的隔离。这意味着MAX11214 能与高阻抗源一起使用，同时还不会影响可用的动态范围。
 
小结
 
有着深厚的行业积累，这些大厂在ADC赛道上仍旧保持着不可撼动的主导实力，从这些较新的ADC产品便可窥见一二。