整合MEMS/可调节功率系统　智慧型资料转换器受青睐

2012年资料转换器的主要发展趋势，将朝向导入更多的智慧功能为主。透过对于额外系统功能的管理，这些智慧型转换器不仅能让设计厂商使用更小巧、简单且具成本效益的资料处理器，同时还可使编程更为容易，并改善总体的系统性能。在未来18～24个月内，资料转换器整合微机电系统(MEMS)以及朝向资料转换器中嵌入式固定可调节功率等特点的推动将是大势所趋。
资料转换器整合MEMS性能加倍

越来越多系统设计工程师需要在转换器核心与感测器积体电路(IC)中同步地进行设计，就如同在一组整合式的单元中一样便捷。系统设计工程师藉由将感测器至转换器视为单一单元而设法将感测器的性能最佳化。工程师从讯号搜集以及数位化处理的需求来考量感测器至转换器的设计。此不仅能透过从感测器中撷取最多资料，并让转换器与感测器性能最佳化(图1)，同时也能使成本降至最低。  

图1 已有厂商推出低成本、高效能的转换器解决方案

透过这样的整合度提升，这些功能增强的数位感测器具备了所有类型的设计优点或是“智慧”。转换器可利用内部校正与线性化例行程序处理感测器的输出。感测器增益以及偏移能够透过转换器加以修正，并产生出晶片内的感测器激发讯号。数位化管理的可编程增益放大器可用来将转换器“最佳化”至特定的感测器读数，接着重新设定组态以便从相同的感测器读取不同的讯号。透过将温度监测功能建立在转换器当中，以及依据温度调整转换器的输出，热能的误差也能够加以估算并予以移除。  

MEMS感测器如加速度计与陀螺仪，也会与资料转换器整合，以便感测惯性与旋转动作，并且被设置在大量的应用中，范围从工业与医疗照护装置一直到行动电话与汽车稳定控制系统都有。简而言之，设计厂商毋须如同以往投注大量心力在处理感测器复杂的性能设计问题，如此一来，就能够加快产品上市时间并同时改善性能。  

由于应用范围如此广大，因此拜相关讯号处理功能的进步所赐，使得全世界的感测器数量与复杂度也随之快速成长。举例来说，有许多这种多重领域感测器须要具有与其他感测器显著不同的复杂且精密的讯号搜集功能。同样的，应用领域的差异正在导向新的转换器技术，其能够以预先调节的方式，将不同振幅的感测器输入以及讯号类型进行聪明的转换。  

此外，若感测器的讯号在一般情况下已低至足以被杂讯所影响时，那么可将转换器与感测器结合在一起，此时讯号的接受只须要移动数微米而非数英尺即可正常接收，这将使感测器的校正更为容易且更加可靠。实际上，随着系统的设计变得更加大量的仰赖整合式感测器，因而使得转换器在总体系统中的重要性也随之提高，所以就必须要更具有多功能性。而这将会使系统冗余(System Redundancy)以及功能性安全更受到重视，且须要具备对于转换器的深入了解，以便确保这些问题都能够获得适当的处理。  

恒定管理/调节系统功率　固定可调节功率受注目

由于受到更长电池使用时间以及对于“绿色”设计优点的普遍认知、成本考量与法规等需求所推动，驱使转换器变得更加聪明，能够以恒定的管理与调整系统功率，而低功率设计发展的下一步就是由固定可调节功率做为代表。如图2所示，固定可调节功率是席卷资料转换器市场的重要趋势。  

图2 优秀的转换器须具备低功耗与较小的占位面积

这不仅须要转换器来管理系统功率，同时也须要动态管理其自身的功率耗损，以便依据系统在特定时间下的需求将讯号搜集与功率耗损间的平衡予以最佳化。此调节系统功率管理的功能可应用在电动汽车与混合动力电动汽车中，提供更具效率的能源管理、电力传输电网的管理，以及改良的电脑断层扫描(CT)与数位X光显像；能达到更快速的无线资料通讯。  

低功耗资料转换器电路图

嵌入式固定可调节功率功能的出现，为10年前断电接脚的逻辑演进，同时也是在许多资料转换器设计当中，可看到功率对性能的最新权衡。这些新的特点同时须要设计与更多制造上的创新，像是更细线化微影制程能够结合数位辅助分析，其中数位技术则是用来增加核心类比的功能。  

由于资料转换器扮演决定性的角色，因此现今仍在不断发展中，以便尽其所能的呈现出最栩栩如生的使用者体验。提高整合度不仅获得更好的性能，还能够减缓有关于系统级设计分割的问题，又能够同步降低设计的成本、复杂度，以及电路板空间。  

(本文作者依序为亚德诺精密转换器事业群行销应用总监、亚德诺高速转换器事业群行销应用总监)