智能工業促使芯片變革

　　高精度需要重新定義

　　對于數據轉換器來說，其實高精度不僅僅是采樣速度非常快，數據分辨率越來越高，這兩個的確是個非常重要的指標，但實際還有很多其他的指標來代表ADC的高精度，例如高精度還體現在直接對電感信號的測量。TI中國區高性能模擬產品業務發展經理宋浩然介紹說，TI首款電感數字轉換器LDC1000，以及在LDC1000之后的LDC1041、LDC1051等產品，特點是直接把電感轉換成數字信號，完成中間沒有轉換動作的產生，這樣從速度、精度、可靠性上大幅度提升。

　　TI還有超小型12V SAR ADC——DS7042，看起來好像只有12位，速度似乎也不是很快，但其賣點是超小型，另外一個賣點是功耗非常低，應該是整個業界功耗最低的一款12位的ADC。

　　因為最終產品考量的是綜合性指標，要想綜合性指標達到非常高的水平，其實是非常難的。例如TI最新的ADC3k以及ADS8688，拿出某個單一指標，并不是行業最高的，但看綜合性指標，比如ADC3k速度只有160MHz，業界上GHz采樣率的產品都有，但看它綜合性指標，比如位數最高可以到14位;它的體積最小是7×7mm，通道只有200mA/通道，綜合去看這個芯片的指標就會提高很多。

　　ADS8688速度不快，只有500k SPS采樣率，精度16位，這兩個指標在TI現有產品里不是最高的，TI最高有18位ADC，也有上MSPS的ADC。但ADS8688的賣點，可以用單5V電源，從而可以把±15V的雙電源省掉，包括直流指標、交流指標、溫漂都已經達到行業最高點，這放在ADC去看的話，它的位置馬上就會提高很多。

　　因此，不能追求某個單一的極高指標數字，而要追求整體性能的提高。

　　分立ADC器件vs帶ADC功能的MCU

　　另外，現在一個趨勢是：越來越多的MCU和SoC里也集成了ADC，位數和速度越來越高。它們能否代替分立ADC器件?宋浩然承認，的確，包括TI的很多MCU也集成了比特數、速度越來越高的ADC。

　　不過，現在MCU里集成ADC可能是16位，SAR ADC可以達到1MSPS或幾百kSPS，它的效果達到的是什么呢?可能是分辨率。在業內，分辨率和精度這兩個指標經常容易弄混，包括16位、14位，這些都是分辨率，也就是ADC可以分辨的最小刻度，所以MCU里集成了16位甚至24位。比如Resolution(分辨率)是16位。而客戶關注的是工業指標，工業現場和工業儀器關注的指標是我整個占系統千分之一或萬分之五。那么，是不是所有的工業客戶都在用10位的ADC?沒有，整個行業典型應用也沒有用10位的ADC，說我為了達到千分之一的精度。所以Resolution和精度是完全不同的概念。精度是從輸入到輸出，MCU采樣，其間所有誤差的累計，從最小信號到最大信號，不管輸入什么信號，我測試的線路所有加起來能夠實現的效果是千分之一，這是精度的概念。因此，并不是說ADC的精度越高，將來系統的精度越高。即使你用16位甚至24位ADC，如果前端不好(例如運放誤差較大)，中間電路設計不合理，可能連1/10都達不到。

　　集成是把雙刃劍

　　未來幫助客戶設計，TI還提供整套的工具，例如基于ADC3k的評估板ADC34J22，可與Altera FPGA對接。并針對PLC等應用，TI專門做了參考性設計，設計符合了IEC-61000標準的測試。當然今后，TI會把更多的有源器件集成在同一器件里。不過，集成也是一把雙刃劍，集成也會帶來其他的問題，例如ADS8688在集成了眾多器件之后更加針對PLC應用，但可能它的應用覆蓋面沒有原來那么寬了。

　　現在，一些芯片廠商可以直接做出解決方案、甚至是產品。但宋浩然稱，TI Design的出發點不是做一個解決方案，而是一個參考，TI只是針對一個系統。雖然TI做最終的產品也可以符合IEC-61000標準，客戶用這些標準去生產沒有問題，但TI還是希望通過參考性設計給客戶一些靈感或設計理念。

　　把PLC模擬集成

　　可編程邏輯控制器(PLC)是控制并協調整個工廠傳感器和機器的核心模塊。據統計，每年因工廠維護及相應的生產損失造成的費用高達8千億美元。隨著智能工業的出現，PLC也在改變連接方式，傳統的中央控制改為分布式控制。因中央控制方式不夠靈活，而且引線長，可靠性不高。

　　為了適應分布式控制，Maxim Integrated采取了把更多的模擬與數模混合器件集于一身的策略，公司工業與醫療方案事業部的高級副總裁Chris Neil展示了微型PLC(見照片2)，尺寸比標準產品縮小10倍，功耗降低50%以上、數據處理數據加快70倍。不僅如此，該控制器集成了Maxim 30多個不同的產品，包括其中數字I/O卡、模擬卡、單元卡等，并提供5種參考設計，不同的卡展示不同的功能。

　　參考文獻：
　　[1]YouTube網站十大流行機器人.http://www.youtube.com/watch?v=fH4VwTgfyrQ
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