日前在美国旧金山召开的2005年IEEE国际固态电路会议(ISSCC 2005)上,英飞凌科技(Infineon Technologies)公司举办了多个技术讲座,介绍其研发实验室的最新技术成果,并举行了两次演讲,专门介绍其位于奥地利的研发中心研制出的两个创新电路。这些研究成果包括高性能数模转换器和模数转换器,适用于要求苛刻的新一代高带宽产品的固线和无线通信功能。
位于奥地利菲拉赫的英飞凌研发中心主任Manfred Haas表示:“这个全新电路设计突破了标准CMOS组件的性能限制,使我们能够利用成熟、经济的生产工艺来制造高速低功耗芯片。这些创新电路设计满足了未来的通信产品在功耗和大量数据处理能力等方面的要求。”
特别针对下一代VDSL(甚高速率数字用户线)系统开发了超高性能12位数模转换器。VDSL要求极高的分辨率(12位)和高模拟带宽(如30MHz以上)。为此,英飞凌公司开发了一个全面集成的宽带多位Delta-Sigma结构数模转换器。基于新型电路架构(时间交织双数据加权平均),可利用低成本的0.13微米标准CMOS工艺,高效地生产这个电源电压为1.5V的转换器。该转换器的功耗仅为45mW,相当于常规数模转换器的50%。
借助过采样技术和噪声功率频谱成形技术,新的数模转换器能够在相应的信号频率范围(30MHz)内,实现12位高分辨率。此外,它还可保持极低的过采样系数(过采样率为6),从而为大幅度降低功耗提供了基础。现代CMOS技术仅需极低的电源电压,但这也降低了能够实现的信号振幅,并且使得进一步发展这种类型的数模转换器变得十分困难。英飞凌的解决方案基于一种优化电路技术,可最大限度地增强信号振幅,而不受低电源电压的影响。从而能够以较高线性度(76dB)处理宽带信号(30MHz)。
面向移动通信应用,英飞凌推出了一个以0.13微米CMOS工艺制造的超高效率多位Delta-Sigma结构模数转换器。该产品也同时具备高度过采样技术和噪声功率频谱成形技术,因此能够以相应的信号带宽(2MHz),实现74dB(12.5位)高分辨率。这个高分辨率模数转换器适用于在移动通信装置所采用的接收器中部署应用。目前,正在研究如何利用数字电路(如信道滤波器或前置放大器)来替换尽可能多的至今仍基于模拟技术的功能模块。这会提高模数转换器的质量要求,但功耗也将降低。
近年来,通过实现速度更快的新型工艺,模数转换器的性能已得到大幅提升,能够满足要求。然而,如今英飞凌的研发人员已在标准CMOS工艺的基础上部署了一种新型电路架构,能够在显著提高性能的同时降低功耗。当电源电压为1.5V,时钟频率为104MHz时,该模数转换器的功耗为3mW。因此,这些创新电路的功耗比常规模数转换器(4位闪存模数转换器)的功耗要求降低了20%。基于这种新型模数转换器而开发的低功耗数字转换器还能够延长手机的通话时间。
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