高精高速ADC，国产替代在路上

ADC芯片的两个指标，速度和精度指标存在着相互制约的关系。高速/高精度ADC一直是国产厂商努力的方向，毕竟ADC实在是太关键了，连接起了现实模拟世界与电子系统。随着国家对集成电路产业的重视，近年来中国的芯片产业发展迅速，不少国产ADC芯片走进了大家的视线。这些优质国产ADC厂商推出了许多不弱于国际ADC头部厂商产品的代表系列，完成了ADC的部分国产替代。
 
芯海科技高精ADC系列
 
芯海科技主攻高精度ADC，从2003年着手自研，2006年推出填补市场空白的24bit高精度低功耗ADC芯片CS1242，到现在，芯海科技的CS12XX系列是国产高精度ADC相当有知名度的一个系列。依靠其高精度、高输入阻抗以及低功耗的特性，这个系列在很多场景中（泛健康类设备、智能手机、智慧家居、工业测量、汽车电子）都有应用。
 
CS1232，是目前这个系列中有效精度最高的型号，ENOB最高能达到23.5位，是高精度测量应用中的常客。
 

（图源：芯海科技）

 
CS1232采用了三阶Sigma-Delta调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大，放大倍数可选1，2，64，128。其输出速率10Hz/80Hz可选。10Hz时，P-P噪声为139nV，80Hz时为298nV。CS1232内置了RC振荡器，可以使用外置晶振也可以通过引脚直接输入时钟。
 
在PGA为128时，系统整体的积分线性度为±6ppm，增益误差不超过±0.1%。整个系统的功耗也较低，以Power down模式下的电流来看，模拟部分电流仅为0.1uA，数字部分也仅有1.5uA。在高精度的ADC品类中，这样的性能与功耗指标也足够出彩。
 
芯佰微ADC
 
芯佰微的ADC多用于雷达系统、电网等领域，精度和速率覆盖的范围较广，架构上也覆盖了SAR、Pipeline、Sigma-Delta。如果说在这些范围里挑出一个让人最能记得住的ADC，那就是芯佰微高采样率的CBM08AD1500QP。
 

（图源：芯佰微）

 
CBM08AD1500QP，双通道的8位超高速ADC。CBM08AD1500QP最高采样速率每通道1.5GSPS，采用时间交替模式可以达到两倍的采样率，在高速数字采集、雷达、通信接收应用上有很大优势。
 
CBM08AD1500QP是折叠和插值相结合的结构，内部包含了采样/保持放大器、折叠放大器、带隙电压基准、时钟电路和LVDS 输出等电路。输出时钟提供SDR和DDR选择，并提供时钟占空比校正。该系列并没有通过牺牲功耗和精度来实现较高的采样速率，器件在高采样率下经过专门的优化，即使在满吞吐量下也可实现出色的直流线性度和交流性能。
 
迅芯微超高速ADC
 
苏州迅芯微电子主攻超高速，主要做6至14位分辨率的高速ADC，在高速这个点的拿捏上它处于国内领先的位置。旗下AAD08Q2500，4通道的8位ADC代表产品，采样速率能达到10GSPS。
 

（图源：迅芯微）

 
AAD08Q2500采用了Si基工艺，可将差分400mV输入模拟信号转换成8bit数字信号，芯片内包含四个最高工作在2.5GS/s的子ADC。这些子ADC可工作在交织或非交织模式，配置成四通道、双通道或单通道。
 
AAD08Q2500模拟输入带宽3.8GHz，器件整体SFDR指标40dB，ENOB为5.5Bits。芯片采用+3.3V/+1.8V电源供电，总功耗约为8.5W。芯片采用Flip Chip-BGA封装，有392引脚。在国内超高速ADC领域内，器件有不错的技术优势，目前在往集成化ADC芯片开拓。
 
中微高精度ADC
 
中微的MCU采用了自研的ADC，虽然CMS24AD系列型号不多，但在高精度应用上性能不俗。
 

（图源：中微半导体）

 
CMS24AD2001的PGA放大倍数可选范围广泛，也是采用了Sigma-Delta调制器通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大。在PGA为128时，其ENOB 20.6位与国内其他同类ADC齐平。此时等效输入噪声30nVrms。
 
在正常工作模式下，ADC数据输出速率可选，覆盖2.5Hz-2.56KHz。其增益误差在±1.5%左右，增益误差漂移为16ppm/℃，这项指标略高。器件的整体功耗处于较低水平，PGA为128时正常工作电流1.68mA，休眠模式电流不超过50nA，属于高精度下的低功耗ADC器件。
 
小结
 
做ADC本身需要一定的技术积累，同时还要不断迭代、磨炼，这并非易事。国产ADC给我们留下深刻印象，但还要认清我国ADC芯片技术在高端领域离欧美等企业仍有差距，这也是国产ADC厂商不断突破的动力。