工業(yè)場景對實(shí)時控制的要求非常高，如熱像儀、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、電能質(zhì)量分析儀、等離子切割機(jī)以及源測量單元等應(yīng)用都需要實(shí)時的控制。實(shí)時控制可以在第一時間有效地反饋發(fā)生了什么狀況，從而及時做出保護(hù)措施，避免傷害的產(chǎn)生。

“外界的物理量都是模擬的，如光、熱等信號，通過LNA放大器，進(jìn)到ADC進(jìn)行精準(zhǔn)且快速的取樣，通過數(shù)字控制環(huán)路進(jìn)行數(shù)字控制。如今的環(huán)境有很多需要實(shí)時監(jiān)控和反應(yīng)的情況，這就要求系統(tǒng)既快速又精準(zhǔn)。這是一個非常大的挑戰(zhàn)。”TI高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線經(jīng)理Matthew Hann表示。

TI高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線經(jīng)理Matthew Hann

ADC（Analog-to-Digital Converter，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）是將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的器件。ADC中所采用的每種數(shù)字輸出類型各有優(yōu)缺點(diǎn)，長久以來，設(shè)計(jì)者在高精度、高速度、低噪聲、低功耗等特性中不斷權(quán)衡。其中，高速和高精度是衡量ADC性能的兩個重要指標(biāo)，而且在一定程度上是相互矛盾的。為了滿足工業(yè)系統(tǒng)對實(shí)時控制日益增長的需求，德州儀器(TI)日前擴(kuò)充了其高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品系列，推出了全新的逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)ADC3660系列，該系列最大的特點(diǎn)就是同時具備了高精準(zhǔn)度和高速度，并且具備低噪聲與低功耗特性。

Matthew Hann表示，目前在設(shè)計(jì)時所遇到的挑戰(zhàn)主要有準(zhǔn)確度、噪聲、功耗、尺寸，以及設(shè)計(jì)開發(fā)所需要的時間。具體地：

準(zhǔn)確度、噪聲是從測量的角度來考量的，因?yàn)橐O(jiān)測外界物理量去做適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，外界物理量信號的頻譜較小，甚至?xí)胶练墸绻珳?zhǔn)度不夠，將很難分辨噪聲的來源。

功耗和尺寸方面，由于工業(yè)未來的趨勢是便攜式、微型化以及節(jié)能省電的方向發(fā)展，如果功耗小，產(chǎn)品的使用的時間就更長；同時器件尺寸越小，在應(yīng)用上就越方便設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時間方面，處理器配置和濾波器設(shè)計(jì)會增加系統(tǒng)成本并需要數(shù)周的開發(fā)時間。

ADC3660系列可以幫助設(shè)計(jì)者克服常見的工業(yè)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。ADC3660系列包括八款分辨率為14、16和18位、采樣速度為10-125MSPS的SAR ADC，可以給予工程師非常大的靈活度。設(shè)計(jì)結(jié)束后不用再重新改變本來的線路圖，只需要更換不同性能的IC，相同或類似相同等級的器件就可以來解決當(dāng)下要處理的問題，因此設(shè)計(jì)可以變簡單、相融性會更好，同時可以縮短開發(fā)時長。搭配ADC3660實(shí)時控制的特性，使得延遲非常短。數(shù)據(jù)顯示，該系列產(chǎn)品在類似速度下的延遲比同類器件低80%，例如，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員使用125MSPS、14位、雙通道ADC3664時，可實(shí)現(xiàn)一個時鐘(8ns)的ADC延遲。

ADC3683是這個系列里分辨率18位的一款A(yù)DC。它在兩倍的通道密度下，實(shí)現(xiàn)比同類 18 位器件快四倍的采樣率；其次是噪聲相對較低，可以監(jiān)測很微小的信號，再來去做處理和數(shù)字化；同時因?yàn)樗谋容^低，所以非常適用于便攜式應(yīng)用。在雷達(dá)或無線電應(yīng)用中，如果產(chǎn)品使用的時常比較長，該器件能幫助實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品在智能電網(wǎng)監(jiān)控應(yīng)用中，它能精準(zhǔn)知道現(xiàn)在電壓電流的狀況從而進(jìn)行監(jiān)測與反應(yīng)，然后讓后臺的控制端進(jìn)行適當(dāng)處理。

ADC3664具有該系列最快速的125MSPS跟14位的分辨率，與其他同類器件比起來擁有更低的延遲。目前設(shè)計(jì)高速ADC有兩個架構(gòu)，一個是SAR架構(gòu)，另一個是流水線架構(gòu)，這兩個架構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。“在SAR架構(gòu)之下，我們的產(chǎn)品與同類產(chǎn)品相比有低將近80%的延遲，大概一個時鐘（8ns）的反應(yīng)速度。” Matthew Hann介紹道。

由于SAR架構(gòu)不同于典型的流水線架構(gòu)，對整個系統(tǒng)沒有固有的流水線延遲，從而使能夠?qū)崿F(xiàn)更低的延遲。

ADC3660如何實(shí)現(xiàn)低功耗、高精準(zhǔn)度以及低噪聲應(yīng)用場景呢？Matthew Hann以聲納場景舉例說明，聲吶可以監(jiān)測水底下的物體或魚群，它打出去的波再返回來的信號是很小的，ADC3660可以檢測到這個信號，因而做出來的產(chǎn)品會相對更有優(yōu)勢、更有競爭力，這是業(yè)界其他產(chǎn)品較難達(dá)到的一個水平。同時，因?yàn)樗墓南鄬ζ渌骷容^低，低于65%，這樣的功耗可以幫助設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在電池續(xù)航時間上更有優(yōu)勢。

TI在數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品布局非常完整，并且性能上非常有競爭力，可以幫助相關(guān)領(lǐng)域的工程師解決長久以來設(shè)計(jì)難題。TI ADC產(chǎn)品類別中的新系列可以達(dá)到高穩(wěn)定性，分辨率可以做到目前業(yè)界最高的32位；TI也有一些ADC和DAC產(chǎn)品可以應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，或者是需要高度集成的場景與應(yīng)用。

此外，為了便于工程師更快速方便地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，TI還提供了很多重要的技術(shù)資源，同時其產(chǎn)品功能也有特殊之處，可以將要處理的數(shù)據(jù)送到后端的 FPGA 處理器或者DSP，大大降低后端的處理時間，降低頻寬。這可以讓設(shè)計(jì)者在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時有更多靈活性，更容易去找到想要的結(jié)果與目標(biāo)。