原创不朽的模拟与混合信号技术

 2011-7-13 10:30  5343 12 12 分类: 模拟

如果用一句话概括“数字技术”对这个时代的贡献，可以说“让一切不只是一切”。不是吗？它让手机不只拘泥于通话，让电视机不仅是接收和播放节目，让汽车不只是代步工具……它们在给用户带来美好享受的同时，还促进了整个社会信息化程度的大幅提高。

如果要论功行赏，“模拟与混合信号技术”也绝对受得起这句话：让一切比一切更好。数字化时代反而比以往任何时期都更需要模拟技术，电子产品需要采用更多模拟IC，来支持更多新的功能。从整体趋势来说，速度、功耗、准确度、噪声、失真率、动态范围等都是衡量电子产品性能的重要参数，而这是模拟与混合信号技术所追求的目标。这样一种技术，你说它神奇也好，不朽也罢，它就在我们的视线里，岿然屹立。

观今年参加“EDN China创新奖”的产品，有很多令人惊喜的发现，它们或在已有的领域里不断尽善尽美，或者在新兴领域里创造性地开拓了新的应用。

创新应用层出不穷

随着混合动力车的出现和汽车整体电子内容的增加，以及启停系统的推出，准确评估电池参数的工作正在变得越来越重要。飞思卡尔的MM912J637智能电池传感器（IBS），使汽车和工业应用中的关键电池参数的精密测量成为可能。在单片封装解决方案中，该装置集成了16位S12微控制器和一个SMARTMOS模拟控制集成电路，为汽车环境提供低功耗。MM912J637智能电池传感器完全符合AEC -Q100认证，可在-40°C到125°C温度范围内正常工作，而且外形尺寸小，采用的是7×7毫米QFN封装。该智能电池传感器提供高分辨率精确监测，甚至在最坏情况下也可以对电池健康状态、充电状态和功能状态做出正确预测。通过汽车认证的车载LIN网络定期或根据要求传达这些参数。

智能电网是近年来炙手可热的应用，其中，电能计量IC的精度不仅对电厂管理智能电网非常关键，也帮助中国的用户精准测量用电量。IDT的计量IC 帮助仪表制造商和电厂为众多客户提供更精准的计量。IDT 开发的用于智能电表的计量 IC 产品系列具有极宽的动态范围、精度和非常低的温度系数，有利于提高智能电表的性能。新的计量解决方案（90E21、 90E22、90E23 和90E24）拥有 5000:1 的宽动态范围，使制造商能够将5(20)A、10(40)A、15(60)A、20(80)A和30(100)A 现有的各类电表合并成一个标准模型1(100)A，简化了制造工艺并降低了电力公司的备表库存和管理难度。在负载和周遭环境发生变化时，IDT 的计量解决方案能够保持更宽的计量范围、更高的精度和更低的温度系数，使电厂和最终客户共同受益。90E21/22/23/24 系列芯片适用于单相两线，单相三线和防窃电电能表的有功、无功电能计量。

而各种新能源技术的推出，也使如何更有效地利用能源成为一个重要的课题。NXP MPT612采用低功耗、32位ARM7TDMI-S™处理器，支持包括I²C、UART、SPI和SSP在内的多个串行接口。MPT612具有光伏应用中所需的硬件功能，包括电压和电流测量，面板参数配置，并能够发送输出信号来控制外部开关。为了进一步简化开发和提高系统效率，MPT612随目标文件(object files)一起提供，这些目标文件包括恩智浦正在申请专利的MPPT算法、针对特定应用的软件库和易于使用的应用程序接口函数（API函数）。MPT612提供最大15KB的闪存空间用于应用软件，以及三级闪存代码读保护(CRP)来保证用户所开发代码的安全。与传统的PWM控制器相比，MPPT控制器能够从太阳能光伏板多吸收额外的多达30%的能量。MPT612能够轻松配置用于各种使用MPPT的太阳能直流充电控制器，例如便携设备和家庭应用的电池充电器；铁路和交通信号；街道、花园和车道灯，同时也非常适合水泵和电扇等非存储式电动马达。

数字电子显示器是一个庞大的创新市场，包括电子纸、电子货架标签以及其他的创新显示器应用等等。双稳态显示是一种创新的显示技术，其独特性在于能在切断电源后仍维持该状态或排列，使影像长期保留於显示器中，从而达到省电的目的。晶门科技SSD1629及SSD1626 为双稳态显示(电子紙)提供了崭新的推动方案。 SSD1629集合了推动双稳态显示的元素：32输出通道、充电泵、显示内存，把系统费用和空间减到最小。而SSD1626则能与SSD1629配合使用，增加输出通道。每级联一颗SSD1626能增加32条输出通道,最高可达320条。使用SSD1629 及SSD1626双稳态驱动系统，用户可轻易应用双稳态显示技术于移动装置、手表、智慧卡、电子标价系统以及服饰配件等的商业产品。

SX1212是SEMTECH推出的一款超低功耗的单芯片无线芯片，频率范围从300MHz到510MHz。SX1212经过优化具有非常低的接收功耗，典型接收电流为2.6mA，但仍然保持很高的接收灵敏度。工作电压为2.1-3.6V,最大发射功率+13dBm, SX1212集成度非常高，其包含了射频功能和逻辑控制功能的集成电路，内部集成压控振荡器、锁相环电路、功率放大电路、低噪声放大电路、调制解调电路、变频器、中放电路等。此外它整合了基带调制解调器的数据传输速率高达200Kbps数据处理功能包括一个64字节的FIFO，包处理，自动CRC生成和数据白化。 SX1212具有传输距离相对远，接收的灵敏度较高，工作功耗低等诸多优点，适用于无线水气抄表、无线遥控系统、无线传感器网络、无线温度压力数据采集、机器人控制等需要用电池长期工作的领域。

模拟与混合信号产品再攀新高

Atmel mSilica MSL3163和MSL3164是灵活的高集成度多串LED阵列驱动器，采用电源控制以最大限度地提高系统效率，这些驱动器可以轻易连接至视频子系统。这一选项提供了面向LCD-TV背光应用的简单架构。同一系统最多可以连接16个驱动器以驱动多个LED串。

ADI AD8283是雷达接收路径AFE，针对低成本、低功耗、紧凑尺寸、灵活性及易用性而设计。它内置六个通道的低噪声前置放大器(LNA)、可编程增益放大器(PGA)和抗混叠滤波器(AAF)，外加一个直接连接ADC的通道，所有通道都集成12位模数转换器(ADC)。可应用于：汽车雷达、自适应巡航控制、防撞系统、盲点检测、自动停车、电子保险杠等方面。

Exar (艾科嘉公司)的XR16M890为内置电平转换器的单通道通用异步收发器 (UART) 。它带有一个可选的8位Intel、Motorola、VLIO 总线接口。为了灵活应对不同的电压环境，该UART采用4个VCC引脚，其中一个针对内核信号，一个针对UART信号，一个针对CPU接口信号，还有一个针对GPIO信号。针对UART、GPIO以及CPU接口信号的VCC引脚，使得M890无需外接电平转换器便可以连接具有不同工作电压的器件。XR16M890针对手持设备应用广泛，包括智能电话、蓝牙、PDA、手机/数据设备、GPS系统以及其它的电池式设备。

Fairchild FSA8008/FSA8008A是用于3极或4极附件的单芯片音频插孔检测器和开关。除了检测功能之外，FSA8008 同时带有集成式麦克风(MIC)开关，允许处理器来配置音频插孔，可以在移动电话、智能手机、MP3和个人媒体播放器(PMP)中利用普通的第三方耳机用于收听音乐。FSA8008将多种功能性集成进单一器件中，能够简化设计，并节省多达70%的电路板空间和15%的BOM成本。

Intersil ISL55210是一款具有良好的无杂散动态范围（SFDR）和信噪比（SNR）性能的超低失真、低功耗差分I/O 放大器，能够使客户实现非常高效的高速数据采集系统和高带宽通信设备。 ISL55210噪声对模数转换器来说是可以忽略不计的，所以增加增益和滤波将对系统的信噪比几乎没有任何影响。此外，其功率要求只有115毫瓦，比其他同类解决方案要求的功率一半还低。该器件以极高压摆率、低噪声和超低失真为特色并提供了4GHz 的增益带宽，且输入噪声只有 0.85nV/√Hz。ISL55210还在宽广的温度和增益范围之内提供了一致的性能。

Linear LTC2379-18 是一款串行 18 位、1.6Msps SAR 模数转换器,该器件在支持全差分±5V 输入范围的同时，实现了101dB SNR 和 -118dB THD。LTC2379-18 具 ±2LSB 的最大 INL，在 -40°C 至 125°C 的温度范围内无漏码且性能规格有保证。LTC2379-18 以 2.5V 电源工作，仅消耗 18mW 功率，采用小型 3mm x 4mm DFN 和 MSOP-16 封装。LTC2379-18 的高 SNR、快速采样和低功耗使其非常适用于高性能医疗、工业和汽车应用。

Maxim的高集成度立体声音频编解码器MAX98088器件，采用FLEXSOUND音频处理器技术。该专有技术能够优化信号电平和频率响应特性，限制输出端的最大失真和功耗以防损坏扬声器，从而有效改善扬声器性能。MAX98088能够提供高质量音频性能，且功耗仅为5.6mW，非常适合用于便携式多媒体和移动电话应用。易于使用的评估(EV)板和用户接口可简化对以下FLEXSOUND工具的评估：5波段参数均衡、自动电平控制(ALC)、扬声器偏移抑制器、扬声器功耗限制器以及扬声器失真(THD)抑制器。这些工具使系统设计人员可以很方便地实现音频性能优化，并限制输出端的失真和功耗。

Toronto Lily是美芯集成电路（深圳）有限公司开发的一款基于芯片MCD2006S/MCD2006G设计的VHF频段模拟语音无线传输模块组，适用于27~200MHz的无线音频或数字传输产品。模组由发射模块和接收模块组成，发射模块包括音频和VOX电路、锁相环及射频发射电路，客户只需外接麦克风、天线和配备外壳，就组成一台便携式发射器。接收模块包括变频电路、解调电路、锁相环、音频功放电路，客户只需外接天线、喇叭和配备外壳就实现了一台便携式接收器。Toronto Lily的突出特点是以美芯自主研发的带VCO的锁相环芯片MCD2006S/G为核心技术，大量节约了所需器件，大大简化了电路和调试的复杂性，实现降低成本、节省人工、提高产品稳定性、新产品易通过CE/FCC认证等多个优势。

NS LMP90100芯片是可连续校准背景信号并做出诊断的24位、多通道、低功耗传感器模拟前端电路，适用于高性能收发器及变频器系统。NS专利的背景信号校准技术可以有效消除随着时间及温度变化而出现的漂移，并在不干扰被侧信号的基础上，确定偏移及增益误差。LMP90100除了内置24位的 Sigma-delta ADC外，还采用灵活的输入（多路复用器）配置，因此可以支持任意比例的差分或单端输入。每个传感器的信号增益（包括1、2、4、8、16、32、64和 128）、采样率及诊断参数均可编程，该芯片还提供两个匹配的驱动电流实现传感器的驱动。LMP90100芯片的平均耗电低于平均值0.7mA，在 -40 oC至 +125 oC的温度范围内可确保正常工作，上述特性令这款芯片理想用于温度收发器或 4mA 至 20mA系统。

Renesas SBS R2J24050用于2-4串的锂电池的应用，精度可达到99.9%的准确电量计量，并且随时跟踪电芯的性能，有效提高电芯的寿命。它包括：16位R8C CPU，片上N通道FET高边驱动（AFE）。其优点包括低功耗、单片WDT、支持C语言、封装体积小等。

圣邦微电子SGM8552为双通道高精度运算放大器，轨到轨输入/输出，低1/f噪声，针对微弱信号的测量，可广泛应用于ASIC输入或输出放大器、传感器接口、电能变换放大器、医疗设备、温度检测、DSP输入接口等众多领域。SGM8552典型输入失调电压3μV，温度漂移20nV/℃，工作电压范围为2.5~5.5V，增益带宽为1.5MHz；速率为0.9V/μs；共模抑制比为110dB；电源噪声抑制比为115dB。SGM8552是无公害无铅环保产品，温度范围达到扩展的工业标准–40°C 到+125°C，并采用SO-8和MSOP-8的小封装。

Silicon Labs的Si4830 AM/FM接收器芯片减少了产品设计时间和系统成本，提高了多种类型收音机产品的制造效率，如便携式收音机、立体声收音机、时钟和台灯式收音机、玩具收音机和礼品收音机。Si4830是采用CMOS技术的轮调AM/FM收音机芯片，在单芯片内提供了完整的AM/FM收音机功能，包括从天线输入到音频输出。高集成度使得它所需元器件数量比现有解决方案减少了80%以上。使用Si4830无需外部微控制器、AM/FM滤波器、调谐电感和其他元件，显著降低了材料清单和人工成本，开发人员只需添加天线、机械调谐和音量控制滚轮、放大器和两节AAA电池即可，Si4830接收器芯片已成为一个低成本的收音机设计平台。

TI DAC3484 数据转换器在 1.25 GSPS 速率下比速度最接近的 4 通道 DAC 快 25%，而每通道功耗仅为 250 mW，比性能最接近的同类竞争产品低 65%。此外，DAC3484 还比其它 4 通道 DAC 解决方案小 40%，并支持高达 250 MHz 的宽带功率放大器线性化。具有更高输入总线的 DAC34H84 或双通道 DAC3482 可支持高达 500 MHz 的线性化带宽。其16 位交错式 1.25 GSPS 输入可将 I/O 数量锐减一半，从而可降低 FPGA 成本，简化电路板布线；2x 至 16x 内插与两个独立 32 位NCO（数控振荡器）可降低 FPGA 的接口速率与成本，并可为频率规划提供高度的灵活性；连接直接上变频无线电的 TRF372017 等 IQ 调制器时，系统校准的失调、增益、群延迟以及相位控制可大幅提升宽带信号的边带抑制。

TriQuint TAT6254B是一款超低噪声、高增益TriAccess线路放大器，能够增加光链路预算，故非常适合于以正交调幅(QAM)内容为主的网络。TAT6254B在一个差分结构中集成了两个低噪/高增益跨阻放大器，后置一个输出放大器。它具有3 pA/rtHz的等效输入噪声(EIN)和38 dB的增益，非常适用于噪声优化至关重要的单个系统放大器/接收器应用，比如全QAM、全数字化光纤到户(FTTH)/光纤射频传输(RFoG)网络。这款放大器不仅提供1GHz频宽，还降低了EIN，能显著提升FTTH 和 RFoG系统等QAM网络的效能。TAT6254B的增益最高为38 dB，而EIN等级为2.9pA/rtHz。