電子發燒友網報道(文/李寧遠)單一的模數轉換器和數模轉換器在控制系統中有廣泛的應用，但分立式的配置并不能解決在集成趨勢下控制器設計的缺點。傳統的分立式配置在這么多年的發展下，其實已經稱得上優秀與高效，但控制產品變體太多，分立式配置遠不夠稱得上“敏捷”。

集成仍然是最關鍵的概念，通過集成簡化控制系統通道設計、減小尺寸并提高性能，例如在工業機器人末端的夾具上，就有很多ADC/DAC的集成式應用。這種集成式的模數和數模轉換器往往會與其他技術結合，提供全面的功能集合。不論在可配置性、可靠性或是可檢測性上往往比分立式的配置表現得更好。

ADC/DAC高密度集成

整個器件高度集成的系統且不說各元件性能指標如何，往往都能大幅減少組件數量簡化整個系統的設計，而且通常都能在尺寸上符合空間受限應用的要求。一個多通道模數轉換器、一個多通道具有可編程輸出范圍的數模轉換器、多個GPIO、一個內部基準電壓以及一個本地溫感傳感器通道，像這樣高密度集成方案(通道數、分辨率可選)，可以組合出很多種完備的模擬監視和控制系列。

這里我們挑選TI的AMC7836為例。其單調性12位DAC電壓可選范圍覆蓋±10V，電流驅動能力最高可達±15mA并搭配自動范圍檢測。集成的ADC為12位的SAR型ADC，21個外部模擬輸入中有16個為雙極輸入，剩余5個為高精度輸入。TI作為數據轉換器頭部廠商，選取的ADC與DAC本身性能就已經足夠強大，做這種高密度的模數/數模轉換集成注定離不開深厚的技術積累。

高密度集成的器件可以適配尺寸要求嚴苛的多通道應用，組件數量減少的同時簡化了閉環系統設計，極寬的工作溫度也讓器件能適應更多工業級場合。在封裝上，耐熱增強型的薄封裝也讓該IC大大拓寬了其工作溫度。

上述這種高密度集成在多通道射頻通信系統中，不僅可以應用與功率放大器的一體化還能應用于低成本偏置控制電路。同時，憑借靈活的DAC輸出范圍，該器件可適用于多種晶體管技術的偏置解決方案以及通用監視器和控制系統。

分立信號鏈與數據轉換單芯片集成

信號鏈技術大成者與數據轉換器頭部廠商無疑就是ADI了，ADI在ADC與DAC的組合上兼顧了通用性和靈活性，以及最有特色的軟件可配置I/O。在工業機器人末端執行器和模塊化控制器應用上非常經典的AD74413R就是軟件可配置的四通道輸入/輸出數據轉換器組合，它能夠在任何引腳上實現各種功能。

AD74413R包括一個16位Σ-Δ模數轉換器和四個可配置的13位數模轉換器，可提供四個可配置的輸入/輸出通道和一套診斷功能。AD74413R可提供多種模式，電壓輸出、電流輸出、電壓輸入、外部供電的電流輸入、環路供電的電流輸入、外部RTD測量、數字輸入邏輯和環路供電的數字輸入，同時內部包含一個高精度2.5 V基準電壓源，用于驅動DAC和ADC。

16位Σ-Δ模數轉換器具有可選的50Hz和60Hz抑制性能，DAC則是13位的單調DAC，器件可以實現真正零電壓輸出的電荷泵。AD74413R四個軟件可配置的通道與分立實現的方法不同，這種集成且可配置的I/O可以快速迭代，縮短開發時間。硬件和軟件設計均從資源密集型、冗長、多產品變體開發轉向通過單一設計來滿足眾多需求，這樣可減少研發時間和成本，同時保持成熟架構的高可靠性和穩健性。集成式的配置設計能達到我們上面所說的“能夠在任何引腳上實現各種功能”這種效果。

另外，由于元器件數量減少，PCB尺寸可減小多達40%，生產中的貼裝成本也會降低。此外，由于軟件可配置I/O支持設計重用，控制器制造商將需要更多同類型的PCB。對于整體成本來說似乎也是一個更優的選擇。

小結

這種將分立信號鏈集成在單個芯片中的高度集成ADC/DAC組合，在市場上并不算多見。但其高超的技術性帶來的是器件從性能到成本的大提升。在其推動下，不僅是控制系統，很多自動化應用都變得更加“敏捷”。

原文標題：分立很難，集成更難!數據轉換器集成式技術玩法

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審核編輯：湯梓紅