从技术到产品 | 士模Pipeline ADC

流水线型(Pipeline)ADC由于能够同时满足高精度和高采样率的需求，在高性能数据采集和仪器系统、医疗设备、通信测试设备、软件无线电等领域得到了广泛应用。高采样速率往往伴随着较高的功耗，而客户群体又对高速ADC的功耗较为敏感。首先，降低ADC功耗可以减少散热，降低系统功耗，提升可靠性(减缓失效)和降低成本(减少使用复杂的散热系统)；其次，随着便携性电子设备的普及，更长的设备续航时间也是工业、医疗和通信等领域的迫切需求。

士模推出业界极低功耗14位250MSPS Pipeline ADC CM3432，可在全信号带宽内实现超低功耗及优异性能。CM3432采用士模原创的高可靠性环形放大器(Robust Ring-Amp)技术，相比国际竞品可节省60%的功耗。低功耗与高性能的完美结合，不仅能使测量测试以及通信等应用具备宽带宽与高灵敏度，同时还能实现更高的效率和密度。

产品亮点

CM3432是一款低功耗、高速、14位集成双通道Pipeline ADC，采样率最高达250MSPS。

• 采用原创的高可靠性环形放大器(Robust Ring-Amp)技术，在250MSPS采样率下每通道功耗仅为160mW，功耗较国际竞品AD9643降低60%，提供了行业领先的低功耗性能。同时保证高中频条件下优异的信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)，在185MHz输入信号频率条件下SNR为69.4dB，SFDR为80dB。
• 内置高精度、低温漂电压基准源，采用高线性度低噪声ADC前端采样电路、低抖动时钟分发电路以及数字校正功能。采用LVDS接口输出ADC的采样数据，同时也提供CMOS接口模式，兼顾高速和低功耗接口需求。

技术亮点

高可靠性环形放大器(Robust Ring-Amp)

CM3432采用Pipeline架构实现高速模拟信号转换。余差放大器是Pipeline ADC中最关键的模块，其精度直接决定了ADC的性能。传统余差放大器采用基于密勒补偿的多级运算放大器实现，存在功耗高、噪声大等问题。与传统的密勒补偿的运算放大器相比，环形放大器具有低功耗、低噪声的优点。

然而，早期的环形放大器结构存在稳定性问题，会给ADC产品工作的稳定性和可靠性埋下隐患。具体来说，环形放大器的稳定性由位于输出级的主极点决定。早期的环形放大器的主极点频率对工艺角、电源电压和环境温度(即Process，Voltage, Temperature，简称PVT)较为敏感，导致稳定性随PVT变化而恶化。

士模微电子提出了高可靠性环形放大器(Robust Ring-Amp)技术，解决了PVT稳定性这一技术难题，不仅实现了更低功耗的产品，同时保障了在工业环境下性能稳定。在相同精度和采样率条件下，CM3432仅为国际竞品AD9643功耗的40%，取得了极具竞争力的功耗优势。

可靠性设计
为满足客户对产品可靠性的高要求，在功能设计的同时，需要对潜在的失效模式及机理进行可靠性设计。以保护电路为例，CM3432采用对电源/地添加ESD保护二极管，实现对IO的ESD防护。对于部分高速高性能IO，通过ESD打压模型精确优化ESD保护二极管尺寸，实现AC性能和可靠性协同优化。对于部分敏感IO，在信号路径中增加串联电阻，以提高ESD能力。电源地之间添加Power Clamp以保障泄放通路，最终CDM为250V，HBM为1500V。

高速Pipeline ADC配套产品

基准源

• CM5102(竞品AD780/ADR431/ADR421)，可以选择性输出2.5V和3V电压，最大温漂5ppm/℃，可以满足绝大多数场景。
• CM5415(竞品LT1021/ADR425/ADR435)，高精密5V齐纳基准源，最大温漂5ppm/℃，保证了优异的噪声性能以及极低的温漂。
• CM5405(竞品LT1021/ADR4550)，可以输出5V电压，最大温漂3ppm/℃，更能满足工业医疗等应用场景。

放大器

• CM4141(竞品AD8628)，超低失调电压斩波轨到轨输入输出，可做基准源缓冲器。

LDO

• CM614x(竞品LT1963)，1.5A，低噪声，快速瞬态响应稳压器。
• CM6121(竞品LT3045)，500mA，超低噪声和PSRR。

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质量与服务

对高性能的极致追求也包含了对质量的严谨态度，只有精益求精的工匠精神才能做到两者的兼顾。为满足工业客户对产品一致性、稳定性和可靠性的高要求，士模已经建立整套从研发设计、实验室测试、批量生产验证测试到客户应用参考设计及支持、售后失效分析等产品全生命流程的支持和服务体系。

质量保障

• 产品质量：工程阶段/量产阶段/产品生命周期内均对产品的制成能力/SPC/PFMEA/ControlPlan/变更管理有明确的管控要求及效果确认。
• 可靠性及失效分析：参考工规/车规的可靠性标准执行严苛的Qual及量产监控可靠性，具备失效分析流程及第三方合作的实验室。
• 售后质量：按照2485原则处理客户诉求及现场支持分析，建立可追溯性管理制度进行异常追踪及品质管理；遵循J-STD-046进行变更管理。

技术服务

• 系统解决方案：工业现场应用场景的多样化，对信号采集系统的要求也是多样的。士模FAE团队拥有一流的从原理图、PCB到嵌入式开发的技术背景，目前在北京、上海、苏州、武汉和深圳均有贴近客户的布局，可以和客户一起设计、验证和实现各种不同信号采集系统的解决方案。
• 全方位技术支持：发挥产品全正向设计的优势，依托扎根于国内市场的研发、AE和FAE团队，士模可以为客户提供一站式技术服务，及时解决客户在产品应用过程中的技术问题。