美国国家半导体公司日前宣布推出业界首款采用连续时间 sigma-delta (CTSD) 技术的高速模拟/数字转换器(ADC)。在该产品的新闻发布会上，国半亚太区放大器产品市场经理龚铭潭表示，基于CTSD技术的ADC一定会逐步取代流水线架构的ADC。目前，国半将在医疗设备和工业用成像领域主推该系列产品，继而将会进一步丰富产品线，并扩展到无线通信和测试/测量领域。
这款8通道、12位、50MSPS 的ADC12EU050模拟/数字转换器属于美国国家半导体PowerWise高能效芯片系列产品。可以提供25MHz的无混叠信号采样带宽，转换速度为40MSPS至50MSPS，信噪比及失真(SINAD)为68dB，信噪比为70dBFS。若以1.2V的供电电压及50MSPS的采样速度操作，这款芯片的单位通道的功耗仅为44mW，总功耗只有350mW，比采用流水线架构的同类竞争产品低一半左右。ADC12EU050采用可编程串行输出模式，具有业界标准低电压差分信号传输(LVDS)和可调节低电压信号传输(SLVS)两种模式可供选择，并可以大大简化互连设计。ADC12EU050芯片采用68引脚的LLP 封装，大小只有10mm x 10mm，而且可在摄氏-40至85度的温度范围内操作。
龚铭潭介绍说，与传统的流水线架构相比，CTSD架构的主要优势有：1. 更低功耗。2. 集成滤除混叠信号的低通、砖墙式滤波器，可将频带外的信号滤除。3. 易于驱动，采用纯电阻式输入级，无需外加采样及保持放大器。4. 集成锁相环路(PLL)和压控振荡器(VCO)，可以执行时钟调节功能，让系统设计工程师可以采用成本经济的时钟电路。5. 芯片内置实时超载恢复(IOR)电路。即使输入信号超过预设极限，也可在一个时钟周期内从饱和状态下恢复过来。
15年来，CTSD技术一直是高校与业内的热门研究课题。ADC12EU050芯片的推出，意味着国半成为首家成功将CTSD技术从实验室转移到实际生产应用领域的芯片厂商。为何要经历这么长的时间才能推出首款商用产品？龚铭潭向本刊记者进一步解释说，CTSD是一项较为复杂的技术，因此由研发至正式投入生产需要较长的时间，同时还要面对现有流水线技术的竞争，因此这种新技术必须在功能与特色方面都比现有技术出色，才能受客户欢迎。早在上一世纪90年代初至90年代中期为止，采用CTSD技术的模拟/数字转换器只能支持低速的产品，例如数字音频系统。直至几年前，带宽高达10MHz以上的模拟/数字转换器才正式面世：例如，15MHz的型号在 2003年推出，而20MHz的型号则在2006年推出。
那么，设计CTSD技术时都需要面对哪些挑战？龚铭潭认为有以下几个方面：
·内置调制环路的采样时钟速率较高，因此需要低抖动采样边缘的配合。由于美国国家半导体成功开发创新的电感式LC储能电路，因此可以提供如此低抖动的采样边缘。此外，内置的时钟调整电路可为高性能数据转换系统提供必要的低抖动时钟信号。
·必须充分利用最先进的CMOS工艺技术，才可降低设计复杂的多级数字滤波器的生产成本，以及支持较高的内部采样率，确保输出采样率可以进一步提高。
·为了可以提高数据输出率以及支持较高的分辨度，必须采用高速、可调谐、而且在任何情况下都能稳定操作的多级SD调制器。
·虽然采用CTSD技术之后，放大器的技术要求便无需那么严格，但结构上仍需采用其他高精度电路。对于线路幼小、供电电压较低的CMOS工艺来说，面对的挑战会更为艰巨。
2007年1月，国半成功并购了Xignal Technologies公司，而后者一直致力于研究如何将CTSD技术应用到生产方面。之后，国半决定继续加强这方面的研究，并充分利用自身先进的集成电路设计、产品开发、测试和生产工艺等技术，终于在不足12个月内成功推出第一款可正常操作的硅片。
目前传统流水线ADC的应用范围很广，CTSD ADC取代流水线ADC还需要一段时间，加之CTSD ADC的采样率还比较低，在基站等无线通信领域应用有限。所以CTSD ADC当前的切入点会集中在便携式超声波医疗设备、工业用成像系统这些注重低功耗的领域，未来进一步向无线通信和测试/测量等领域渗透。
在较为敏感的价格问题上，龚铭潭表示，说NS的CTSD ADC比流水线型ADC价格贵是不准确的。TI刚刚发布了三款流水线ADCs，定价在61到68。而NS的ADC12EU050定价为 $64，且采用的是全新的CTSD架构，速度更高，功耗比同类产品低30%。因此，NS的CTSD ADC芯片其实更具优势。
