??? 連續時間" title="連續時間">連續時間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/數字轉換器" title="數字轉換器">數字轉換器只能支持低速的產品，例如數字音頻系統。直至幾年前，帶寬高達10MHz以上的模擬/數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主要有以下幾個方面：
??? · 內置調制環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了創新的電感式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據轉換系統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。
?? ?· 為了可以提高數據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、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界首款采用連續時間 sigma-delta(CTSD)技術的高速模擬/數字轉換器ADC12EU050。這款8通道、12bit、50MSPS的模擬/數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療設備及工業用成像系統中電池的壽命，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/數字轉換器產品，讓成像系統、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揮卓越的動態性能。連續時間架構的優點在于不但可以添加信號調節等信號路徑功能，而且可為模擬/數字轉換器增添濾除混疊信號的濾波功能，大幅精簡系統設計。
?? ?ADC12EU050芯片的創新CTSD架構相比于傳統的流水線架構有如下的優勢：
?? ?· 更低功耗，作為PowerWise模擬/數字轉換器，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。
?? ?· 集成鎖相環路（PLL）和壓控振蕩器（VCO），可以執行時鐘調節功能，讓系統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下恢復過來。
?? ?ADC12EU050是一款12bit、超低功率、8進制CTSD模擬/數字轉換器，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界標準低電壓差分信號傳輸(LVDS)和可調節低電壓信號傳輸(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： 醫療超聲波掃描系統、其他醫療設備掃描系統、低中頻或零中頻通信系統、工業用成像及傳感系統。
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圖1 不同應用對ADC有不同的技術要求