原创 ADI资深工程师与我分享ADC技术

ADI资深工程师与我分享ADC技术

作者：Ana Hu

作为工程师，您是否有想象过为其他职业的非工程师人士讲授专业基础课程，比如说ADC？您会如何来讲？其实这是一个很有意思的话题。因为不同职业决定您将拥有一定的思维模式，要从其他职业人的角度去思考、理解问题，实际上并没有想象中的简单……

首先让我们来模拟一下，假设笔者是老师，将采用下面的开场白：

——ADC，即为模数转换器，作用是将模拟信号转换成数字信号，主要应用在录音设备、电视摄像机、视频解码器、各种模拟前端(AFE)……

——打住！还显摆呢？！你说的这些都太简单了，有谁不知道啊？

关于ADC，当然不止那么简单，笔者非常荣幸地在前不久，ADI公司举办的一期转换器的培训课程中，再一次从不同的角度认识了一次ADC。众所周知，ADI的强项就在于其拥有深厚的模拟技术底蕴，这为ADI提供高性能的ADC提供了非常好的前提和优势。本次课程在ADI深圳分公司办公室中开讲，专门针对行业媒体的记者编辑，两位拥有多年技术和市场经验的工程师主讲，帮助大家认识和理解这个器件的历史、原理、技术核心，以及最先进的应用。
 

首先由ADI半导体技术(上海)有限公司深圳分公司的现场应用经理章新明以其严肃的风趣为我们带来此次培训的第一部分内容——关于ADC的基础知识，包括工作原理、应用领域、发展历史、分类、技术指标等。

你知道第一个ADC是怎么来的吗？

据章新明介绍，18世纪初的二进制加权水表的工作原理就和ADC的定义方式很接近。到了1937年，来到真空管时代，当时Alec Harley Reeves的5位计数ADC就能算得上是真正的ADC了，他在1942年获得了该项技术的专利，“不过，由于国外的IP是30年有效，而他的这个专利实在是申请地太早了，于是他并没有因为这个了不起的发明而获得应有的财富”，章新明说道，“如果他当时将该技术收起来，等到他孙子辈的时候，再拿出来发表，估计就会值很多钱了。”

到1966年已进入三极管时代，当时的Computer Labs公司发布了一款8位10MSPS的ADC，这是首颗商用的ADC产品，而该公司在1978年被ADI公司收购。

随后在1969年ADI公司12位10微秒逐次比较模数转换器诞生，当时其工作电压达到2.3W，其价格也相当地昂贵——800美元。上世纪70年代，终于出现了单芯片的ADC，其中，ADI公司的AD574(12位，35微秒)也成为长期以来的一个行业标致。章新明表示，在上世纪90年代的大学校园里这款产品仍被奉为经典广泛使用。

ADC有多种类型，而每种类型又有不同的架构，其中Σ-Δ型ADC被认为是最为复杂的模数转换器架构，由于其综合运用独特的采样与降噪技术，支持极高的分辨率(一般是16-24位)，因此，被广泛应用于高性能的信号采集和处理的应用中。ADI也充分利用Σ-Δ型ADC的特性，使其在各种应用中表现卓越。

ADI在汽车领域的模数转换技术

据介绍，与其它大型的半导体公司不同，在汽车电子行业，ADI有非常专注的领域——高性能模拟信号处理的专门的一些小的领域的应用。目前，汽车电子也是ADI发展最为迅猛的一个部分。基于更环保、更舒适、更安全的产品理念，ADI主要关注在汽车安全系统、电子监控、压力传感器等，而模拟数字转换技术将以各种形式存在于这些产品当中。

ADI半导体技术(上海)有限公司汽车电子战略市场部系统应用及市场经理沈飞表示，现在传感器的发展从以前的纯模拟的向内部融合许多数字处理的部分，这也对模数转换提出了高要求，ADI在这些领域有一些优势产品，例如ADI用于安全气囊中来检测一次碰撞的传感器，由于ADI在其MEMS中加入了一个高分辨率的Σ-Δ型ADC，据称这是业界首颗单芯片完成±30g/±120g/±240g/±480g这么宽量程的传感器，同时该产品的另一个创新就是能够在500Hz的状态下连续自检，以保障获得真实的角速度。

另外，汽车蓄电池监测目前在欧洲市场已经有很广泛的应用，例如，在等待红灯的时候，汽车将发动机熄掉，绿灯时再启动发动机，这将节省不少油，这时传感器将来监测电池电量的状况其实存在不小的挑战，因为在发动机启动和熄掉的状态中，电流的动态范围非常大，这就要求传感器的精度很高、处理能力很强。据称，目前在该领域欧洲市场，ADI的产品市占率达到95%。

最后，沈飞还与我们分享了ADI的数模转换技术在压力传感器领域的应用。

 

后记：感谢下面来自模拟示波器(杨老师)的批评和提醒，确实结尾有些仓促，应该跟大家总结一下此次听课的自我感受——

首先，ADI这种针对媒体工作者的专业知识的培训课程，其本事就是一次颇有创新而且有意义的事情。类似这样的活动其实是很少见的，多数传统中的培训都是高科技公司针对其公司的某些产品譬如开发工具、开发套件、测试工具等，面向其客户工程师的实用操作的内容；又或者是面向高校学生的理论结合实际的培训课程。

在学校里关于ADC的认识，可能就只剩下了它的概念了，而在这次培训中，通过ADI工程师的讲解，慢慢将以前一些记忆翻了出来，这种感觉很有意思。与在大学校园中获得知识的氛围不同，大家能够在很轻松的环境中去接触一些自己好像懂一点又不太懂的知识，这很新鲜。

文章开头也说了，不同的职业之间的培训，而且要让大家都有所收获，其实很有难度，由于讲师考虑到这次到场的媒体人员可能也存在基础知识的差异，于是讲得都是很浅的内容，主要就是让大家对于ADC的基本功能和参数有个大致了解，或许在大多工程师眼里，显得有些简单，但这对于媒体工作者来说却是很有营养的，譬如，这又助于我们对于业界同类产品的认识。