工業(yè)場(chǎng)景對(duì)實(shí)時(shí)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(cè)量單元等應(yīng)用都需要實(shí)時(shí)的控制。實(shí)時(shí)控制可以在第一時(shí)間有效地反饋發(fā)生了什么狀況，從而及時(shí)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(hào)，通過(guò)LNA放大器，進(jìn)到ADC進(jìn)行精準(zhǔn)且快速的取樣，通過(guò)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(shí)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(gè)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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)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(zhǎng)久以來(lái)，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(gè)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(duì)實(shí)時(shí)控制日益增長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(kāi)發(fā)所需要的時(shí)間。具體地：

準(zhǔn)確度、噪聲是從測(cè)量的角度來(lái)考量的，因?yàn)橐O(jiān)測(cè)外界物理量去做適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，外界物理量信號(hào)的頻譜較小，甚至?xí)胶练?jí)，如果精準(zhǔn)度不夠，將很難分辨噪聲的來(lái)源。

功耗和尺寸方面，由于工業(yè)未來(lái)的趨勢(shì)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(shí)間就更長(zhǎng)；同時(shí)器件尺寸越小，在應(yīng)用上就越方便設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)間方面，處理器配置和濾波器設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)成本并需要數(shù)周的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

ADC3660系列可以幫助設(shè)計(jì)者克服常見(jiàn)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(lái)的線路圖，只需要更換不同性能的IC，相同或類似相同等級(jí)的器件就可以來(lái)解決當(dāng)下要處理的問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)可以變簡(jiǎn)單、相融性會(huì)更好，同時(shí)可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)長(zhǎng)。搭配ADC3660實(shí)時(shí)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(shí)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)時(shí)鐘(8ns)的ADC延遲。

ADC3683是這個(gè)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(duì)較低，可以監(jiān)測(cè)很微小的信號(hào)，再來(lái)去做處理和數(shù)字化；同時(shí)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(wú)線電應(yīng)用中，如果產(chǎn)品使用的時(shí)常比較長(zhǎng)，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(cè)與反應(yīng)，然后讓后臺(tái)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(lái)?yè)碛懈偷难舆t。目前設(shè)計(jì)高速ADC有兩個(gè)架構(gòu)，一個(gè)是SAR架構(gòu)，另一個(gè)是流水線架構(gòu)，這兩個(gè)架構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換?！霸赟AR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(gè)時(shí)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)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(chǎng)景呢？Matthew Hann以聲納場(chǎng)景舉例說(shuō)明，聲吶可以監(jiān)測(cè)水底下的物體或魚群，它打出去的波再返回來(lái)的信號(hào)是很小的，ADC3660可以檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)，因而做出來(lái)的產(chǎn)品會(huì)相對(duì)更有優(yōu)勢(shì)、更有競(jìng)爭(zhēng)力，這是業(yè)界其他產(chǎn)品較難達(dá)到的一個(gè)水平。同時(shí)，因?yàn)樗墓南鄬?duì)其他器件比較低，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(shí)間上更有優(yōu)勢(shì)。

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(jìng)爭(zhēng)力，可以幫助相關(guān)領(lǐng)域的工程師解決長(zhǎng)久以來(lái)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(chǎng)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(kāi)發(fā)，TI還提供了很多重要的技術(shù)資源，同時(shí)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(shí)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(shí)有更多靈活性，更容易去找到想要的結(jié)果與目標(biāo)。