[原创] 高精度数据转换器的尺寸演进

伴随着工业、通信和个人电子设备越来越广泛的应用，每个节点上将使用更多的传感器，而基于终端设备的需求，使得这些传感器的精度和集成度也在提高。市场的变迁推动了数字信号处理技术的涌现和发展，同时，也带动了数据转换器的的市场需求。

作为连接模拟世界和数字世界的桥梁，数据转换器的市场规模正逐渐扩大。经过相关企业在数据转换器上多年来的投入，使得数据转换器的尺寸在以肉眼可见的速度快速减小，同时在数据传输效率以及功耗上得到了明显的提升。

以TI的数据转换器为例，从2000年至今，TI 所推出的ADC和DAC产品系列尺寸缩小了18倍，数据传输率提高了67倍，功耗下降了2倍，精度上提高了96倍。由于数据转换器的提升，使得光通信模块也在一定程度上得到了加强。据TI介绍，自千禧年至今，光通信模块的尺寸缩小了12倍，数据传输率提高了40倍，功耗下降了2倍。

TI高精度数据转换器的尺寸演进

即使数据转换器在过去的近20年中取得了很大的进步，但市场需求依旧在不断向前，TI为解决市场需求，不断优化其产品架构，并在2018年12月4日推出了四款新型高精度DAC和ADC来帮助减小工业、通信和个人电子应用的系统总体积。

新款DAC实现真正的16位、14位分辨率

目前市场对高分辨率图像的需求增长，促进了数模转换器的应用。高分辨率数模转换器(DAC)的常见用途之一是提供可控精密电压。近年来，16 位精度已日益在精密医学、仪器仪表、测试和计量应用中得到广泛运用；在未来，控制系统和仪器仪表系统甚至需要更高的分辨率和精度。

TI副总裁兼数据转换器产品业务部总经理Karthik Vasanth介绍：“DAC80508和DAC70508提供真正的1位最低有效位(LSB)积分非线性，因此能够实现16位和14位分辨率水平上的最高精度，与竞争对手产品相比，线性度高出66%。”

TI副总裁兼数据转换器产品业务部总经理Karthik Vasanth

除了在分辨率上的提升，DAC80508和DAC70508新款数模转换器也能够在紧凑空间内打造卓越性能，由于芯片体积越来越小，对客户的生产制造提出了挑战，因此TI在发布产品的同时，往往有较小尺寸和较大尺寸多种封装方案。新产品可供应2.4 mm x 2.4 mm晶粒尺寸型球栅阵列封装(DSBGA)或晶圆级封装(WCSP)及3 mm x 3 mm四方扁平无引脚(QFN)-16封装，这些设备最多可比竞争对手产品小36%。

新款ADC采用内部基准设计的优势

众所周知，TI数据转换器主打功耗，在通讯上的应用广泛。除了无线通讯上的应用，TI也很重视数据转换器在工业和汽车领域的应用。基于近年来工业领域对于高精度仪器仪表的需求，TI推出了配备新款ADC的适合冷热仪表的高精度温度测量参考设计。

Karthik Vasanth介绍：“ADS122C04和ADS122U04可减小系统尺寸并保证高性能，这两款模数转换器可适应-40℃到125℃的工作温度，并具备循环冗余校验（CRC）功能，提高了提供可靠性。”

从产品定义上，我们得知ADS122C04和ADS122U04是带有内部基准的业界最小的24位ADC。采用内部基准电压可有效提高系统的可靠性，如果使用外部参考电压，则还需要至少添加一个参考电压芯片，加之PCB线路的影响，采用外部参考电压的设计容易产生EMI，是设计更加困难。

这两款ADC都具有低漂移2.048-V，5-ppm/°C内部基准。它们的内置2%精度振荡器，有助设计人员改进电源线循环噪声抑制，在嘈杂环境中实现更高精度。Karthik Vasanth认为，落实到具体应用，用户可根据自身需求来决定采用外部还是内部基准电压，TI能够为用户提供足够的扩展设计空间。