2012年資料轉(zhuǎn)換器的主要發(fā)展趨勢(shì)，將朝向?qū)敫嗟闹腔酃δ転橹?。透過(guò)對(duì)于額外系統(tǒng)功能的管理，這些智慧型轉(zhuǎn)換器不僅能讓設(shè)計(jì)廠商使用更小巧、簡(jiǎn)單且具成本效益的資料處理器，同時(shí)還可使編程更為容易，并改善總體的系統(tǒng)性能。在未來(lái)18～24個(gè)月內(nèi)，資料轉(zhuǎn)換器整合微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以及朝向資料轉(zhuǎn)換器中嵌入式固定可調(diào)節(jié)功率等特點(diǎn)的推動(dòng)將是大勢(shì)所趨。
資料轉(zhuǎn)換器整合MEMS性能加倍

越來(lái)越多系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師需要在轉(zhuǎn)換器核心與感測(cè)器積體電路(IC)中同步地進(jìn)行設(shè)計(jì)，就如同在一組整合式的單元中一樣便捷。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師藉由將感測(cè)器至轉(zhuǎn)換器視為單一單元而設(shè)法將感測(cè)器的性能最佳化。工程師從訊號(hào)搜集以及數(shù)位化處理的需求來(lái)考量感測(cè)器至轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。此不僅能透過(guò)從感測(cè)器中擷取最多資料，并讓轉(zhuǎn)換器與感測(cè)器性能最佳化(圖1)，同時(shí)也能使成本降至最低。  

圖1 已有廠商推出低成本、高效能的轉(zhuǎn)換器解決方案

透過(guò)這樣的整合度提升，這些功能增強(qiáng)的數(shù)位感測(cè)器具備了所有類型的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)或是“智慧”。轉(zhuǎn)換器可利用內(nèi)部校正與線性化例行程序處理感測(cè)器的輸出。感測(cè)器增益以及偏移能夠透過(guò)轉(zhuǎn)換器加以修正，并產(chǎn)生出晶片內(nèi)的感測(cè)器激發(fā)訊號(hào)。數(shù)位化管理的可編程增益放大器可用來(lái)將轉(zhuǎn)換器“最佳化”至特定的感測(cè)器讀數(shù)，接著重新設(shè)定組態(tài)以便從相同的感測(cè)器讀取不同的訊號(hào)。透過(guò)將溫度監(jiān)測(cè)功能建立在轉(zhuǎn)換器當(dāng)中，以及依據(jù)溫度調(diào)整轉(zhuǎn)換器的輸出，熱能的誤差也能夠加以估算并予以移除。  

MEMS感測(cè)器如加速度計(jì)與陀螺儀，也會(huì)與資料轉(zhuǎn)換器整合，以便感測(cè)慣性與旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，并且被設(shè)置在大量的應(yīng)用中，范圍從工業(yè)與醫(yī)療照護(hù)裝置一直到行動(dòng)電話與汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)都有。簡(jiǎn)而言之，設(shè)計(jì)廠商毋須如同以往投注大量心力在處理感測(cè)器復(fù)雜的性能設(shè)計(jì)問(wèn)題，如此一來(lái)，就能夠加快產(chǎn)品上市時(shí)間并同時(shí)改善性能。  

由于應(yīng)用范圍如此廣大，因此拜相關(guān)訊號(hào)處理功能的進(jìn)步所賜，使得全世界的感測(cè)器數(shù)量與復(fù)雜度也隨之快速成長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，有許多這種多重領(lǐng)域感測(cè)器須要具有與其他感測(cè)器顯著不同的復(fù)雜且精密的訊號(hào)搜集功能。同樣的，應(yīng)用領(lǐng)域的差異正在導(dǎo)向新的轉(zhuǎn)換器技術(shù)，其能夠以預(yù)先調(diào)節(jié)的方式，將不同振幅的感測(cè)器輸入以及訊號(hào)類型進(jìn)行聰明的轉(zhuǎn)換。  

此外，若感測(cè)器的訊號(hào)在一般情況下已低至足以被雜訊所影響時(shí)，那么可將轉(zhuǎn)換器與感測(cè)器結(jié)合在一起，此時(shí)訊號(hào)的接受只須要移動(dòng)數(shù)微米而非數(shù)英尺即可正常接收，這將使感測(cè)器的校正更為容易且更加可靠。實(shí)際上，隨著系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更加大量的仰賴整合式感測(cè)器，因而使得轉(zhuǎn)換器在總體系統(tǒng)中的重要性也隨之提高，所以就必須要更具有多功能性。而這將會(huì)使系統(tǒng)冗余(System Redundancy)以及功能性安全更受到重視，且須要具備對(duì)于轉(zhuǎn)換器的深入了解，以便確保這些問(wèn)題都能夠獲得適當(dāng)?shù)奶幚怼? 

恒定管理/調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率　固定可調(diào)節(jié)功率受注目

由于受到更長(zhǎng)電池使用時(shí)間以及對(duì)于“綠色”設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)的普遍認(rèn)知、成本考量與法規(guī)等需求所推動(dòng)，驅(qū)使轉(zhuǎn)換器變得更加聰明，能夠以恒定的管理與調(diào)整系統(tǒng)功率，而低功率設(shè)計(jì)發(fā)展的下一步就是由固定可調(diào)節(jié)功率做為代表。如圖2所示，固定可調(diào)節(jié)功率是席卷資料轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)的重要趨勢(shì)。  

圖2 優(yōu)秀的轉(zhuǎn)換器須具備低功耗與較小的占位面積

這不僅須要轉(zhuǎn)換器來(lái)管理系統(tǒng)功率，同時(shí)也須要?jiǎng)討B(tài)管理其自身的功率耗損，以便依據(jù)系統(tǒng)在特定時(shí)間下的需求將訊號(hào)搜集與功率耗損間的平衡予以最佳化。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率管理的功能可應(yīng)用在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，提供更具效率的能源管理、電力傳輸電網(wǎng)的管理，以及改良的電腦斷層掃描(CT)與數(shù)位X光顯像；能達(dá)到更快速的無(wú)線資料通訊。  

低功耗資料轉(zhuǎn)換器電路圖

嵌入式固定可調(diào)節(jié)功率功能的出現(xiàn)，為10年前斷電接腳的邏輯演進(jìn)，同時(shí)也是在許多資料轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)當(dāng)中，可看到功率對(duì)性能的最新權(quán)衡。這些新的特點(diǎn)同時(shí)須要設(shè)計(jì)與更多制造上的創(chuàng)新，像是更細(xì)線化微影制程能夠結(jié)合數(shù)位輔助分析，其中數(shù)位技術(shù)則是用來(lái)增加核心類比的功能。  

由于資料轉(zhuǎn)換器扮演決定性的角色，因此現(xiàn)今仍在不斷發(fā)展中，以便盡其所能的呈現(xiàn)出最栩栩如生的使用者體驗(yàn)。提高整合度不僅獲得更好的性能，還能夠減緩有關(guān)于系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)分割的問(wèn)題，又能夠同步降低設(shè)計(jì)的成本、復(fù)雜度，以及電路板空間。  

(本文作者依序?yàn)閬喌轮Z精密轉(zhuǎn)換器事業(yè)群行銷應(yīng)用總監(jiān)、亞德諾高速轉(zhuǎn)換器事業(yè)群行銷應(yīng)用總監(jiān))