智能工业促使芯片变革

高精度需要重新定义

　　对于数据转换器来说，其实高精度不仅仅是采样速度非常快，数据分辨率越来越高，这两个的确是个非常重要的指标，但实际还有很多其他的指标来代表ADC的高精度，例如高精度还体现在直接对电感信号的测量。TI中国区高性能模拟产品业务发展经理宋浩然介绍说，TI首款电感数字转换器LDC1000，以及在LDC1000之后的LDC1041、LDC1051等产品，特点是直接把电感转换成数字信号，完成中间没有转换动作的产生，这样从速度、精度、可靠性上大幅度提升。

　　TI还有超小型12V SAR ADC——DS7042，看起来好像只有12位，速度似乎也不是很快，但其卖点是超小型，另外一个卖点是功耗非常低，应该是整个业界功耗最低的一款12位的ADC。

　　因为最终产品考量的是综合性指标，要想综合性指标达到非常高的水平，其实是非常难的。例如TI最新的ADC3k以及ADS8688，拿出某个单一指标，并不是行业最高的，但看综合性指标，比如ADC3k速度只有160MHz，业界上GHz采样率的产品都有，但看它综合性指标，比如位数最高可以到14位;它的体积最小是7×7mm，通道只有200mA/通道，综合去看这个芯片的指标就会提高很多。

　　ADS8688速度不快，只有500k SPS采样率，精度16位，这两个指标在TI现有产品里不是最高的，TI最高有18位ADC，也有上MSPS的ADC。但ADS8688的卖点，可以用单5V电源，从而可以把±15V的双电源省掉，包括直流指标、交流指标、温漂都已经达到行业最高点，这放在ADC去看的话，它的位置马上就会提高很多。

　　因此，不能追求某个单一的极高指标数字，而要追求整体性能的提高。

分立ADC器件vs带ADC功能的MCU

　　另外，现在一个趋势是：越来越多的MCU和SoC里也集成了ADC，位数和速度越来越高。它们能否代替分立ADC器件?宋浩然承认，的确，包括TI的很多MCU也集成了比特数、速度越来越高的ADC。

　　不过，现在MCU里集成ADC可能是16位，SAR ADC可以达到1MSPS或几百kSPS，它的效果达到的是什么呢?可能是分辨率。在业内，分辨率和精度这两个指标经常容易弄混，包括16位、14位，这些都是分辨率，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。而客户关注的是工业指标，工业现场和工业仪器关注的指标是我整个占系统千分之一或万分之五。那么，是不是所有的工业客户都在用10位的ADC?没有，整个行业典型应用也没有用10位的ADC，说我为了达到千分之一的精度。所以Resolution和精度是完全不同的概念。精度是从输入到输出，MCU采样，其间所有误差的累计，从最小信号到最大信号，不管输入什么信号，我测试的线路所有加起来能够实现的效果是千分之一，这是精度的概念。因此，并不是说ADC的精度越高，将来系统的精度越高。即使你用16位甚至24位ADC，如果前端不好(例如运放误差较大)，中间电路设计不合理，可能连1/10都达不到。

集成是把双刃剑

　　未来帮助客户设计，TI还提供整套的工具，例如基于ADC3k的评估板ADC34J22，可与AlteraFPGA对接。并针对PLC等应用，TI专门做了参考性设计，设计符合了IEC-61000标准的测试。当然今后，TI会把更多的有源器件集成在同一器件里。不过，集成也是一把双刃剑，集成也会带来其他的问题，例如ADS8688在集成了众多器件之后更加针对PLC应用，但可能它的应用覆盖面没有原来那么宽了。

　　现在，一些芯片厂商可以直接做出解决方案、甚至是产品。但宋浩然称，TI Design的出发点不是做一个解决方案，而是一个参考，TI只是针对一个系统。虽然TI做最终的产品也可以符合IEC-61000标准，客户用这些标准去生产没有问题，但TI还是希望通过参考性设计给客户一些灵感或设计理念。

把PLC模拟集成

　　可编程逻辑控制器(PLC)是控制并协调整个工厂传感器和机器的核心模块。据统计，每年因工厂维护及相应的生产损失造成的费用高达8千亿美元。随着智能工业的出现，PLC也在改变连接方式，传统的中央控制改为分布式控制。因中央控制方式不够灵活，而且引线长，可靠性不高。

　　为了适应分布式控制，Maxim Integrated采取了把更多的模拟与数模混合器件集于一身的策略，公司工业与医疗方案事业部的高级副总裁Chris Neil展示了微型PLC(见照片2)，尺寸比标准产品缩小10倍，功耗降低50%以上、数据处理数据加快70倍。不仅如此，该控制器集成了Maxim 30多个不同的产品，包括其中数字I/O卡、模拟卡、单元卡等，并提供5种参考设计，不同的卡展示不同的功能。

参考文献：
　　[1]YouTube网站十大流行机器人.http://www.youtube.com/watch?v=fH4VwTgfyrQ
　　[2]于寅虎.电机控制技术的最新进步与发展.电子产品世界,2014(9):8
　　[3]王莹.电机驱动走向高效节能.电子产品世界,2013(9):12
　　[4]王莹.电机控制的技术市场动向.电子产品世界，2012(9):10
　　[5]杨勇,马西仃,任国华.基于PLC和变频器的电梯控制系统设计.电子产品世界,2012(9):53