小身材大能量，TI四款數據轉換器“身手不凡”

單祥茹

市場變遷不斷推動新技術的涌現與發展，自動化是當前非常引人關注的話題。與之相對應的是，要實現自動化就必須部署大量的傳感器和數據轉換器。以工業和汽車等應用為例，首先由傳感器感知信息，經模數轉換器（ADC）將模擬量轉化成數字信號后，再經一系列控制處理和數據轉換才能實現真正的自動化。在未來的世界，傳感器將無處不在，ADC的需求量也會顯著增長。5G即將到來，它將引發兩大變革，一是信號頻率更高，二是數據速率將比4G提高40倍。要達到更高的數據通信能力，就需要模數轉換器/數模轉換器（ADC/DAc）擁有更高的性能，同時體積還要盡可能的小。

為了應對工業、汽車、通信等應用中的種種挑戰，性能更優、體積更小的數據轉換器呼之欲出。

德州儀器（TI）最新推出的四種微型高精度數據轉換器，每種轉換器均具有業界同類產品中的最小尺寸，且性能卓越。這些全新的數據轉換器可以幫助設計人員在縮減系統電路板占用空間的同時，還可讓系統更智能并增加更多功能。其中，DAC80508與DAC70508是八通道高精度數模轉換器（DAC），分別提供真正的16位和14位分辨率。ADSl22C04與ADSl22U04是24位高精度模數轉換器（ADC），分別提供雙線12C兼容接口及雙線UART兼容接口。上述四款產品均屬小體型、高性能或限制成本的高精度ADC和DAC，非常適用于工業、通信和個人電子應用，例如光學模塊、現場變送器、電池供電系統、樓宇自動化及可穿戴電子設備等。

兩款高精度數模轉換器DAC 80508和DAC70508，能在緊湊空間內打造卓越的性能，主要有兩大優點：

1、減小系統尺寸：這兩款DAC都包括一個2.5V、5ppm/℃的內部基準，不再需要外部提供精度基準。同時有兩種封裝尺寸可供選擇，一是2.4 mm x 2.4 mm晶粒尺寸型球柵陣列封裝（DsBGA）或晶圓級封裝（WCSP），另一個是3 mm x 3 mm四方扁平無引腳（QVN）-16封裝。據德州儀器數據轉換器產品業務部副總裁兼總經理Karthik Vasanth介紹，這些產品的尺寸最多可比競爭對手的產品縮小36%。設計人員從此不必在高性能與小尺寸之間艱難取舍，設計的系統既可以實現最佳精度，又能減小板尺寸或增加通道密度。

2.最大系統精度與更高可靠性：除緊湊尺寸外，DAC80508和DAC70508還能提供真正的1位最低有效位（LSB）積分非線性。KarthikVasanth表示，兩款DAC因此能夠實現16位和14位分辨率水平上的最高精度，與競爭對手產品相比，線性度高出66%。在增強產品可靠性方面，TI主要做了兩件事：一是把芯片的工作溫度擴展至-40℃到+125℃，更大溫度范圍不僅可以應對工業應用中的惡劣環境，還可以應用到需要更高溫度范圍的領域。二是在通信中增加了循環冗余校驗（CRC）功能，在DAC與應用處理器件通信的時候加入校驗碼，對那些工作在惡劣環境中的應用，例如工業馬達，因運轉時周邊將產生大量的干擾信號，此時的循環校驗碼可幫助識別通信中出現的誤碼，避免讀取到錯誤數據。

兩款高精度模數轉換器AD S122C04和ADSl22U04，在減小系統尺寸的同時，同樣可取得高性能。

1.體積最小化：ADS122C04和ADS122U04微型24位精度ADC有3 mm x 3 mm特薄QFN（WQFN）-16和5 mm x 4.4 mm超薄緊縮小型封裝（TsSOP）-16選項。較之串行外圍接口（SPI）、雙線接口，只需少量數字隔離通道，有效降低了隔離系統的總成本。當使用這兩款ADC時，設計人員可以充分利用芯片內部集成的輸入多路復用器、低噪聲可編程增益放大器、兩個可編程勵磁電流源、一個振蕩器和一個高精度溫度傳感器，從而舍棄很多外部電路。

2、改進性能：兩款芯片都具有低漂移2.048V、5ppm/°C的內部基準。內置的2%精度振蕩器，有助于設計人員改進電源線循環噪聲抑制，在嘈雜環境中實現更高精度。另外。芯片的增益值為1-128，噪聲則低至100nV，設計人員可將其與測量小信號的傳感器配合使用，形成寬信號輸入范圍。

TI在數據轉換器上一直持續投入，總體趨勢是尺寸縮小、功耗下降，而性能顯著提升。如圖2所示，從2000年到今天，以DAC芯片為例，從開始的大封裝到現在的2.4mmx2.4mm WCSP封裝，體積縮小很多，這是直觀可見的。

TI為什么要這樣做？Karthik Vasanth表示，因為TI一直關注用戶在實際應用中的真實需求。比如在光通信領域，數據速率不斷提高，已從4Gbps增加到100Gbps，但是光通信模塊的體積卻減少了12倍。數字轉換器作為光通信模塊中非常關鍵的器件，必須滿足這些需求。這也是TI努力做出符合高需求產品的初衷。接下來，TI還將根據細分領域的需求，重點投資小體積、低功耗、高精度、高速率的數據轉換器產品。

小體積、高性能是八通道高精度DAC芯片DAC80508與DAC70508、24位高精度ADC芯片ADS122C04與ADS122U04的共同特點。之所以能夠做到這一點，Karthik Vasanth認為是因為TI做到了下面三點：一是擁有一個具有非常豐富設計經驗的芯片設計工程師團隊，通過20年的經驗積累，不斷從架構的角度去優化產品，用創新的方法將體積減小或者提高性能。二是在產品中用到了可幫助減少體積和提高性能的工藝。三是在封裝上TI有獨特的創新，能夠讓封裝尺寸最小化。

現在，DAC80508、DAC70508、ADS122C04和ADS122U04已經實現量產。借助DAC80508評估模塊、ADSl22C04評估模塊和ADSl22U04評估模塊即可開始評估四款數據轉換器。