混合信号集成让模拟设计人员进入新角色

总的来讲，工业控制领域对于分销商而言也是一笔大业务。这里的问题在于，随着半导体公司不断招收越来越多的应届大学毕业生，并将他们派上芯片设计工程师和应用工程师的工作岗位，从事工业控制开发工作的新模拟设计工程师(无论是大公司还是小设计公司)就存在一定的短缺。与此同时，高级设计工程师日渐年长，纷纷退休，一方面在经验上造成损失，另一方面加剧了供应减少的局势。

认识到这一点之后，一些半导体公司开始改革。美国国家半导体公司(NSC)就是一个很好的例子。被德州仪器(TI)收购后，NSC一定会起死回生的其中一个因素就是其WEBENCH在线设计工具组合产品。从过去来看，这些产品致力于采用功能上相对简单(与本文讨论的IC相比)的IC进行设计，不过最近发布针对特定传感器定制的信号调节产品之后，这种局面发生了变化。补充新硬件是一种可定制整个信号链的新型WEBENCH实现方案。(请参见：Chips Implement Sensor Signal Chains From Nanoamps To Bits，网址为http://electronicdesign.com/article/analog-and-mixed-signal/Chips-Implement-Sensor-Signal-Chains-From-Nanoamps-To-Bits.aspx)。

LMP91000就是这种传感器产品中的一个例子，这是一款面向电化学传感应用的可编程模拟前端(AFE)，以下网站上有该产品的说明：http://www.national.com/pf/LM/LMP91000.html#Overview。

电源因素

自从开关稳压器中出现数字控制功能之后，电源管理IC厂商已经走上了与混合信号IC厂商相似的道路。这对于采用中间总线架构(IBA)的应用而言尤其如此，在这类应用中，关闭模拟领域的控制回路通常被视为一种模拟魔术。因此Power-One和NSC等芯片厂商通过图形用户接口(GUI)支持其"数字"电源产品，图形用户接口则承担设计过程中的所有需在工作台上完成的设计工作和大量分析工作。

对于大多数器件来讲，这些产品都是DC-DC开关稳压器，不过Vicor公司最近发布了一款名为PowerBench的电源设计工具，该工具支持从简单的降压稳压器和升压稳压器到完整的多路输出AC-DC电源的设计。

混合信号产品示例

接下来我们抽查一下各种半导体公司最近发布的产品，以此来举例说明上述各种混合信号芯片。

去年3月，TI发布了16位和14位双通道同步采样逐次逼近(SAR) ADC，这两款ADC都带有独立控制的内部电压参考，可简化系统级设计。16位ADS8363、14位ADS7263和12位ADS7223(图1)可以提供同类ADC两倍的每通道吞吐能力，支持高达1Megasample/s的采样速率。这些ADC的目标应用为工业控制领域，而不是消费类或医疗应用。典型应用包括马达控制、电能质量测量、电力自动化以及太阳能和风力发电逆变器。

图1：Bulletproof的参考设计对于销售和应用旨在去除设计特定混合信号应用所需硬件的IC至关重要。这块针对TI公司面向工业控制的ADSxx63双通道SAR的电路板相当简单，因为芯片的使用相对较简单。

集成两个2.5V独立控制的电压参考的意义在于实现独立的ADC增益校准和实现可编程增益放大器。此外，这种功能还可以在每个ADC需要不同的增益水平时减少外部信号调节的需求。

凌力尔特公司(Linear Technology)的新产品一般都针对汽车应用。从高集成度的角度来讲，凌力尔特公司面向混合动力汽车/电动汽车(EV)和其它高压高性能电池系统的LTC6803第二代高压电池监测器可以解决通过串联电池组的高压的问题。多个LTC6803可以在不使用光耦或隔离器的情况下串联在一起(图2)，从而对电池阵列中的每个电池实现精确电压监测。每个LTC6803电池测量IC都包含一个12位ADC、一个精密电压参考、一个高压输入复用器和一个串行接口。单个LTC6803可以测量多达12个串联的独立电池。可以测量的电池电压范围为-300mV至5V，这使得LTC6803能够监测许多不同的化学电池和超级电容。除了精密测量之外，还可以监测每个电池的欠压和过压状况，提供相关的MOSFET使过度充电的电池放电。此外还有一个5V稳压器、一个温度传感器、GPIO线路和热敏电阻输入。

图2：凌力尔特公司针对利基市场的高集成度发展路线包含了在不采用光耦的情况下监测电动汽车电池组状态的诸多技术。

测量汽车的电池阵列有一些独特的要求，从而催生了一些同样独特的解决方案。例如，对于长期的电池组存放，集成式电池管理系统消耗的电流会使电池失去平衡。凌力尔特公司的应对方法是采用待机模式，在该模式下汲取的电流不到12微安。此外，由于LTC6803的电源输入与电池组隔离，因此LTC6803可以汲取独立电源的电流，在这种情况下，从电池组汲取的电流将不到1微安。除此之外，芯片还必须满足汽车温