德州儀器 (TI) 擴展了其高速數(shù)據(jù)轉換器系列，新增了八個逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉換器 (ADC) 系列，可在工業(yè)環(huán)境中實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。針對工業(yè)系統(tǒng)中的實時控制挑戰(zhàn)，ADC3660 SAR ADC 具有 14 位、16 位和 18 位分辨率，采樣速度范圍為 10 到 125 MSPS，聲稱可將功耗降低 65%，將延遲降低 80%。競爭設備。

在新聞發(fā)布會上，TI 高速數(shù)據(jù)轉換器產品線經理 Matt Hann 強調了工業(yè)系統(tǒng)對實時控制的需求，因此新 ADC3660 系列不僅在實時領域的重要性控制，而且在精度和高速方面。

到目前為止，設計工業(yè)系統(tǒng)的工程師不得不在噪聲和低功耗方面的各種折衷方案之間做出選擇——對于那些設計需要精確數(shù)據(jù)采集的電池供電設備的人來說，這是一個特別困難的決定。Hann 指出，ADC3660 系列旨在解決這些權衡和其他挑戰(zhàn)，包括精度、尺寸和設計時間。

“我們現(xiàn)在帶來了以前沒有的東西，是準確性、噪音、功率、尺寸和功能的結合，使這些設備很容易設計到系統(tǒng)中，”漢恩說?！笆袌錾弦呀洿嬖谶@種采樣率的設備，但我們帶來的是在該采樣率和分辨率下更好的噪聲性能，以及集成的數(shù)字功能和最低的功耗?！?

實時數(shù)字控制

提高高速數(shù)據(jù)采集的準確性滿足了對實時控制日益增長的工業(yè)需求。在這里，在高速數(shù)字控制環(huán)路中，ADC 在復雜系統(tǒng)中發(fā)揮作用，以響應快速的電壓或電流變化，并有助于防止對電源管理系統(tǒng)中的關鍵組件造成代價高昂的損壞。

“當你談論實時時，你會想到即時的東西，”漢恩說。因此，在實時控制系統(tǒng)中，在高精度和速度很重要的地方通常需要瞬時控制，例如熱成像相機、網絡基礎設施、電能質量分析儀、等離子切割機和源測量單元，他補充說。

數(shù)字控制回路有四個關鍵部分，在高速環(huán)路 RX 中，有一個模擬信號鏈將數(shù)據(jù)帶到 ADC，在這種情況下是ADC3664，由 FPGA、實時微控制器 (MCU) 甚至 DSP 處理，并且信息由 DAC 獲取并轉換回負載，Hann 說?！鞍l(fā)生這種情況所需的總時間是通過我們所說的延遲來衡量的。因此，在過去，只有模擬控制環(huán)路才能實現(xiàn)低延遲，因為您不必受限于 ADC 的采樣率，甚至是 ADC 的噪聲進行精確測量，”Hann 說。

TI 的新型 ADC 提供納秒級延遲，不僅提供實時控制，還提供設計靈活性?！笆箶?shù)字控制器具有靈活性的是 ADC3664 提供的可編程性，”Hann 說。

實時可調性和可編程性允許終端設計人員通過簡單地更改軟件中的一些參數(shù)來定制一個可以適應多種應用的系統(tǒng)，Hann 說?！斑@為最終設計帶來了靈活性，并為最終客戶節(jié)省了大量成本?！?

SAR ADC

Hann 重點介紹了新系列 ADC 中的一些器件，其中包括 8 個采用單通道或雙通道配置的引腳對引腳兼容器件，在 14 位、16 位和 18 位分辨率等級范圍內從 10 到 125 MSPS . 根據(jù)器件的不同，該系列可以在最低功耗下提供高達 80% 的實時控制延遲和一流的動態(tài)范圍，以及使設計變得非常容易的集成功能和高采樣頻率，他說。

一個例子是ADC3683，TI 聲稱它是業(yè)界最快的 18 位 ADC?！癆DC3683 是一款 65MSPS、18 位雙通道 ADC，它的采樣速度是最接近的競爭 18 位器件的四倍，通道密度是其兩倍，”Hann 說?！八岣吡苏瓗ьl率應用中的噪聲性能，例如便攜式國防無線電，信噪比 (SNR) 為 84.2 dB，噪聲頻譜密度為 -160 dBFS/Hz。此外，它在每通道 94 mW 的情況下消耗更少的功率，并支持高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如源測量單元和其他類型的手持儀器，”Hann 說。

125-MSPS、14 位、雙通道 ADC3664(如前所述)是另一種變體，它提供低延遲(1 個時鐘，8 ns)，有助于保護關鍵組件并提高半導體制造系統(tǒng)等應用中的工具精度。該器件的超低延遲使各種工業(yè)系統(tǒng)中的高速數(shù)字控制回路能夠更準確地監(jiān)控和響應電壓和電流尖峰。

Hann 表示，這種特定變體的延遲降低了 80%，低于具有類似速度的競爭設備，包括 SAR 和流水線架構 ADC。

在低功耗方面，65-MSPS、16 位 ADC3660 以 82 dBFS SNR 提供超低噪聲，提高了聲納應用中的圖像分辨率，同時功耗(每通道 71 mW)比同等競爭設備低 65% ，漢恩說。

“對于像聲納這樣功耗降低 65% 的應用來說，它是一款非常引人注目的設備，而且 65-MSPS、16 位雙通道使其非常理想，并且由于功耗低，通?？梢韵窂街械念~外信號鏈組件消費，”他說。“消除信號鏈路徑還可以降低整體系統(tǒng)功耗。”

降低設計復雜性

ADC3660 系列的高采樣率和集成功能可幫助設計人員減少系統(tǒng)中的組件數(shù)量。例如，ADC3683 允許過采樣，從而將諧波推離所需信號的距離更遠。這使設計人員能夠將抗混疊濾波器的復雜性和系統(tǒng)中的組件數(shù)量減少多達 75%。

降低設計復雜性的其他系列特性包括片上抽取選項，允許設計人員消除系統(tǒng)中不需要的噪聲和諧波，并將 SNR 和無雜散動態(tài)范圍提高多達 15 dB。這些抽取選項和 CMOS 接口允許設計人員將這些 ADC 與基于 Arm 的處理器或 DSP 一起使用，而不是 FPGA，這有助于降低系統(tǒng)成本。

“我們將計算功能從處理器引入 ADC，這通過基于 Arm 的處理器或 DSP 降低了系統(tǒng)成本，并且通過能夠將處理器資源用于其他任務來增加系統(tǒng)功能，”Hann 說.

ADC3563、ADC3583、ADC3643、ADC3660、ADC3663、ADC3664 和 ADC3683 器件現(xiàn)已從 TI 提供，采用 5 × 5 毫米超薄方形扁平無引線 (WQFN) 封裝。ADC3541 的預生產版本現(xiàn)已僅在 TI.com 上提供，預計將于 2022 年第一季度量產。TI 現(xiàn)已提供評估模塊，價格為 249 美元。