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低功耗高速全差动放大器:为ADC加点料

在很多公司被摩尔定律忽悠得妻离子散(拆分、裁员),在金融海啸中濒临家破人亡时(自插草标待售,申请破产保护)。大家也不想想,三五年前,专家就预测摩尔定律还能坚持15年,那时还不找个其他出路,闹得

 

  在许多公司被摩尔定律忽悠得妻离子散(拆分、裁人),在金融海啸中接近家破人亡时(自插草标待售,请求破产维护)。咱们也不想想,三五年前,专家就猜测摩尔定律还能坚持15年,那时还不找个其他出路,闹得现在印钞机变成了老虎机!

  上一年2月,笔者就曾在《电子产品国际》P20写了一篇《不好摩尔定律较劲》,介绍Cypress(赛普拉斯)公司CEO在2001年网络泡沫后的彻悟。还有一些公司(在此就不逐个表彰了),大力发展模仿等事务。

  这儿要说到的是TI(德州仪器)的模仿扩大器事务。2月12日,该公司在京举行了该公司2009年榜首场新闻发布会,竟是模仿类的一款扩大器!TI这家DSP(数字信号处理器)范畴的霸主,竟十分垂青一款模仿产品,真实令人可圈可点。这意味着:满意各种特定数字使用的高功用模仿产品,因为其可观的赢利(半导体中赢利最高者),已经成为许多大公司垂青的增长点。


相片1 TI在2月12日的北京发布会现场,讲演者为王胜工程师(此相片由精英公关供给)

  TI推出的THS4521、THS4522以及THS4524号称是业界最低功耗的高速全差动扩大器,其用处是针对单通道和多通道逐次迫临寄存器(SAR)与Δ-Σ 模数转化器 (ADC),可谓为完成高精度ADC的如虎添翼。十分适用于需求高分辨率、高精度以及超卓动态规模的工业、医疗等使用,例如压力表与流量计、测震设备以及心电图机等。


相片2 THS452xADC的对接示意图

完成差分ADC驱动的三种计划

  关于扩大器来说品种许多,例如运算扩大器,音频功率扩大器,差动扩大器,外表扩大器,阻隔模仿扩大器等。

  据TI模仿器材事业部事务拓宽工程师王胜介绍,差动扩大器自身来说不是一个新鲜东西,可是如果是各种功用集于一身的话便是很难能可贵的,或许现在在整个半导体职业仍是很少见的,TI公司的THS4521、THS4522以及THS4524便是这么一类全新产品。

  咱们知道,现在跟着数字国际、数字日子随处可见,必定产生了一个AD(模数)转化的功用,关于ADC来说前面必定要有一个相似调度或许扩大的功用电路,哪怕是呈现在一个详细的芯片上或许呈现在某一个详细的功用模块里边,那么至少有相似的东西。
   
  关于整个体系来说,单从精度视点来看,ADC对功用或精度有决定性效果,不过其前端的模仿电路(即前端信号调度电路),对整个体系的功用影响也至关重要。为了投合这种需求,TI此次发布的差动扩大器能够完成对ADC体系的精度进步等功用,例如从功耗以及规划简略程度视点,它都是一款有许多长处的差动扩大器。

  在高分辨率和高精度使用中,怎样才能使ADC在严厉的功率约束内完成广泛的动态规模。一般有三种计划(如图1)。


图1 三种差分ADC驱动的计划

  榜首,单端扩大器完成,包含高速的、高精度的、低功耗的等等各种目标的单端扩大器。可是其究竟仍是一个单端的。因而完成最前端、最后端ADC刺进输入满意的话,一个扩大器是完成不了的,必定要用多个扩大器,扩大器至少要两个或许更多根据不同的规划要求。这样一来就会带来一个直观的成果,即完成一个差分而引进许多杂乱电路,那这样对规划和整个精度的应战便是一个折中了。所以根据这种情况下,当对差分输入ADC进行驱动的时分,一般这种单端扩大器类的产品是很难简略完成的。

  第二种计划是选用一个差动扩大器。差动扩大器信号方式根本满意了差分,可是除了最根本的要求以外,还有许多其他的要求,比方噪声、功耗、供电方式、规划……,这些能否简略化?这对一个体系规划是至关重要,所以关于差分ADC等使用,一般这种高功耗扩大器不是一个完美无瑕的挑选。
   
  第三种计划,即以TI新的THS452x差动扩大器为代表的芯片来驱动ADC或相似使用,会把前两种挑选的坏处大大下降,当然不可否认,THS452x必定也会有功耗、差错、噪声,可是能够把这些降到最低。现在看到一切的差分驱动里边,相对而言第三种计划应该是一个比较好的挑选。

TI差分扩大器产品宗族秀

    再来看看图2,可见TI高速全差分扩大器产品阵营。这儿杰出的是高速度,因为带宽最高到2GHz左右。不过,往右看时发现,虽然整个带宽越来越窄,可是其噪声功用相对全体来说却很高,因而相对值比右边高。可是如果在这么一个宽电压输入规模之内。不过,从宽电压供电的一个体系来看,实际上即便右边的噪声水平也不是一个很高的水平。


图2 TI全差动扩大器阵营

  那么相关于两头,这次发布的产品介于中心。可是这次发布还有一个特色,即能够完成多通道;而以往其他产品都是单通道,而这次发布的系列产品既有两通道的,还有四通道。

  从带宽来看,一般大约在一两百兆赫兹带宽规模之内(带宽不那么宽),可是TI针对的使用是不一样的,比方THS452x高速差动扩大器产品首要是针对测验计量设备、高速数据收集设备,以及高精度的特别使用。

THS452x系列的首要特性与优势


图3 THS452x的功用打破

  •与同类竞赛产品比较,静态流耗仅为一半(单位通道为 1.14 mA),而断电电流可下降 22 倍 (20 uA);

  •可将带宽进步超越 30%,支撑 145 MHz 与 490 V/us 的压摆率,无需进步体系功耗即可缓冲并扩大信号;

  •可在输入电压噪声仅为 4.6nV/rtHz 的情况下将动态规模/灵敏度进步 44%,完成最小化失真;

  •可针对 TI SAR 与 Δ-Σ ADC 供给高功用缓冲,满意高精度低功耗体系的要求;

  •输出共模操控可完成快捷的 DC 耦合,而负轨输入与轨至轨输出功用则可简化规划作业,缩短开发时刻;

  •既承受 +3 V 至 +5 V 的单电源供电,也承受 +/-1.5 V 至 +/- 2.5 V 的双电源供电,可完成电源的高灵活性;

  •支撑单、双以及四装备选项,可节约板级空间。

感悟

  因为特性的工业和快速的消费商场的需求,使得咱们所面临的商场变得越来越细分和专业。曾经出产产品往往寻求通用和高量,可是现在要求不断改变、细分和愈加专业化。半导体商场开辟便是那几套路,就看谁会为某块商场加点料。

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