新型采集技术：可高速，低功耗数据采集IC

随着成本，尺寸和功率需求的减少，在每兆次采样范围内运行的高分辨率数据转换器和运算放大器的应用正在迅速增加。在这个特殊的“高速”问题模拟对话的封面之间，您可以阅读它们可能实现的一些应用，关于噪声和稳定时间的测试方法 - 以及（本文的重点） ）您应该了解一些有关典型前沿器件的信息，以帮助您更好地使用它们。

最近推出的AD8011运算放大器*和AD876采样模拟到数字（A / D） ）转换器*以更低的功率和成本提供高速，准确的数据采集。它们可以一起使用<165 mW提供10位，20 MSPS数据转换，价格对消费设备设计人员具有吸引力。使用单 + 5-V 供应可以获得此性能。

历史视角：在过去的二十年中，高速（> 1 MSPS）ADC和运算放大器的设计和制造发生了巨大变化。图1显示了过去10年中由mW / MHz - 表示的A / D转换器成本降低 - 。这种重大的减少是由不断变化的市场力量推动的，这些力量在过去二十年中塑造了电子行业。

在20世纪80年代中期，冷战是电子设备和设备发展的主要推动力。军事承包商 - 技术领先的客户 - 需要高性能， plus 密封包装，严格的冲击和振动规格，热循环和辐射硬度 - 并且成本似乎没有任何目的。

由于尚未提供单片IC，供应商被驱动到卡装式kludges或混合装配。但是这种制造工艺很昂贵，需要高度的人工装配和每一步的大量测试。大型密封包价格昂贵;军事认证需要时间，技术，人力和广泛的记录保存。

第一个单片10位或更好的高速ADC出现在大约1990年.AD9020，一个不断发展的系列的高潮与5“x7”卡安装的CAV1020 10位，20 MHz ADC相比，IC纯闪存转换器可大幅减小尺寸和功耗。采用创新的闪存架构实现了低功耗，采用传统闪存架构所需的比较器数量的一半。 ¹

功耗必须低，以防止设备过多热，并尽量减少热漂移。 2.8 W被认为是“低功率”。主要应用 - 雷达警告和指导，数字示波器，医学成像，红外系统和专业视频可以通过线路供电。

但是90年代爆炸电池供电设备（便携式摄像机，移动电话，便携式计算机等）导致设计者对降低功耗的需求迅速增加。为了满足这些需求，出现了一种新的ADC架构。多级流水线转换器（1990）采用BiCMOS工艺，允许将采样/保持结合到单片芯片上。 ADC供应商可以提高性能并降低功耗和成本。 1993年，第一款1-μmCMOS15-MSPS ADC AD875有助于减少摄像机的尺寸和尺寸。现在，两年后，新一代小型几何器件包括CMOS AD876 A / D转换器和XFCB（超快速互补双极性）AD8011运算放大器。较低的结电容会降低功耗，并允许在较低电压下提高速度;小型芯片尺寸导致成本结构非常适合要求苛刻的消费产品。单电源可避免额外电源的成本，尺寸和重量。这种改进恰逢申请重点从军事转向商业和消费者。示例：在便携式摄像机中，高性能，低成本和长电池寿命是至关重要的需求;在通信设备中，例如有线机顶盒，速度和分辨率对于来自接收器的高质量视频至关重要;但要想成功，必须以低成本提供设备。

¹ 请参阅 模拟对话 24-1。< / p>

*模拟对话29-1，第7页和第19页。

参考电路

1. “驱动电路至关重要高速采样ADC，“由Walt Kester提供。 电子设计，1994年11月7日，p。 43。
2. 技术数据，AD8011和AD876。
3. 系统应用指南。 Norwood MA：Analog Devices（1993），p。 16-12，“验证高速ADC性能的技术。”