??? 連續(xù)時間" title="連續(xù)時間">連續(xù)時間sigma-delta(CTSD)技術是一項較為復雜的技術，從上世紀90年代初開始研發(fā)至正式投入生產經歷了超過15年的時間。這些年來，CTSD技術一直是高校與業(yè)內的熱門研究課題。從90年代初至90年代中期為止，采用CTSD技術的模擬/數(shù)字轉換器" title="數(shù)字轉換器">數(shù)字轉換器只能支持低速的產品，例如數(shù)字音頻系統(tǒng)。直至幾年前，帶寬高達10MHz以上的模擬/數(shù)字轉換器才正式面世，例如，15MHz的型號在2003年推出，而20MHz的型號則在2006年推出。
??? 基于CTSD技術的ADC在其漫長的設計歷程中面對的挑戰(zhàn)主要有以下幾個方面：
??? · 內置調制環(huán)路的采樣時鐘速率較高，因此需要低抖動" title="低抖動">低抖動采樣邊緣的配合。由于美國國家半導體" title="美國國家半導體">美國國家半導體成功開發(fā)了創(chuàng)新的電感式LC儲能電路，因此可以提供如此低抖動的采樣邊緣。此外，內置的時鐘調整電路可為高性能數(shù)據(jù)轉換系統(tǒng)提供必要的低抖動時鐘信號。
?? ?· 必須充分利用最先進的CMOS工藝技術，才可降低設計復雜的多級數(shù)字濾波器的生產成本，以及支持較高的內部采樣率，確保輸出采樣率可以進一步提高。
?? ?· 為了可以提高數(shù)據(jù)輸出率并支持較高的分辨度，必須采用高速、可調諧、而且在任何情況下都能穩(wěn)定操作的多級SD調制器。
?? ?· 雖然采用CTSD技術之后放大器的技術要求" title="技術要求">技術要求無需那么嚴格，但結構上仍需采用其他高精度電路。對于線路幼小、供電電壓較低的CMOS工藝來說，面對的挑戰(zhàn)會更為艱巨。
?? ?NS的技術實力加之與有關公司合作的機遇，共同推動了美國國家半導體(NS)率先將CTSD技術應用到生產方面。Xignal Technologies 公司一直在研究如何將CTSD技術應用到生產方面。2007年1月，NS成功并購該公司，并決定繼續(xù)加強這方面的研究。之后，NS便充分利用先進的集成電路設計、產品開發(fā)、測試和生產工藝等技術，終于在不足12個月內成功推出第一款可正常操作的硅片。
?? ?15年磨一劍。2008年1月29 日，美國國家半導體公司終于宣布推出業(yè)界首款采用連續(xù)時間 sigma-delta(CTSD)技術的高速模擬/數(shù)字轉換器ADC12EU050。這款8通道、12bit、50MSPS的模擬/數(shù)字轉換器屬于美國國家半導體PowerWise高能效芯片系列產品。該產品的無混疊信號采樣帶寬高達25MHz，并且功耗比采用流水線架構的同類競爭產品低一半(只有350mW)。這款芯片在低功率技術上取得新的突破，將可延長便攜式超聲波醫(yī)療設備及工業(yè)用成像系統(tǒng)中電池的壽命，并降低設備的散熱量。
?? ?ADC12EU050芯片的推出意味著美國國家半導體成為首家成功將CTSD技術從實驗室轉移到實際生產應用領域的芯片廠商。美國國家半導體還計劃推出更多采用CTSD技術的模擬/數(shù)字轉換器產品，讓成像系統(tǒng)、通信設備以及測試和測量儀表等電子產品能夠以極低的功率發(fā)揮卓越的動態(tài)性能。連續(xù)時間架構的優(yōu)點在于不但可以添加信號調節(jié)等信號路徑功能，而且可為模擬/數(shù)字轉換器增添濾除混疊信號的濾波功能，大幅精簡系統(tǒng)設計。
?? ?ADC12EU050芯片的創(chuàng)新CTSD架構相比于傳統(tǒng)的流水線架構有如下的優(yōu)勢：
?? ?· 更低功耗，作為PowerWise模擬/數(shù)字轉換器，其功耗比同類競爭產品低30%。
?? ?· 集成濾除混疊信號的低通、磚墻式濾波器，可將頻帶外的信號濾除。
?? ?· 易于驅動，采用純電阻式輸入級，無需外加采樣及保持放大器。
?? ?· 集成鎖相環(huán)路（PLL）和壓控振蕩器（VCO），可以執(zhí)行時鐘調節(jié)功能，讓系統(tǒng)設計工程師可以采用成本經濟的時鐘電路。
??? · 芯片內置實時超載恢復(IOR)電路。即使輸入信號超過預設極限，也可在一個時鐘周期內從飽和狀態(tài)下恢復過來。
?? ?ADC12EU050是一款12bit、超低功率、8進制CTSD模擬/數(shù)字轉換器，它可以提供高達25MHz的無混疊信號采樣帶寬，轉換速度為40MSPS～50MSPS，信噪比及失真(SINAD)為68dB，信噪比為70dBFS。若以1.2V的供電電壓及50MSPS的采樣速度操作，這款芯片的單位通道的功耗僅為44mW，總功耗只有350mW。可編程串行輸出具有業(yè)界標準低電壓差分信號傳輸(LVDS)和可調節(jié)低電壓信號傳輸(SLVS)兩種模式可供選擇。由于ADC12EU050采用可編程串行輸出模式，從而可以大大簡化互連設計。ADC12EU050芯片采用68引腳的 LLP 封裝，大小只有10mm×10mm，而且可在-40℃～85℃的溫度范圍內操作。
?? ?從圖1可以看到不同的應用對模擬/數(shù)字轉換器有不同的技術要求。ADC12EU050的推出并非要取代NS原來推出的各種流水線架構ADC。事實上，由于傳統(tǒng)流水線ADC的應用范圍很廣，CTSD ADC在短期內也不可能取代流水線ADC。但是，它的確在一定的技術要求下，可以更好地滿足一些應用的需要。這類應用主要包括： 醫(yī)療超聲波掃描系統(tǒng)、其他醫(yī)療設備掃描系統(tǒng)、低中頻或零中頻通信系統(tǒng)、工業(yè)用成像及傳感系統(tǒng)。
?
?
圖1 不同應用對ADC有不同的技術要求