reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© janaka dharmasena dreamstime.com_technical Przemysł elektroniczny | 17 grudnia 2015

Jak osiągnąć lepsze parametry pracy przetworników danych?

Jakie wartości przepustowości, efektywności energetycznej czy prędkości próbkowania osiągają najnowsze układy przetwarzania danych? W jakim kierunku podąża ich rozwój? Tymi zagadnieniami zajmowali się uczestnicy konferencji ISSCC 2015.
Przetworniki danych to kluczowe elementy w praktycznie wszystkich systemach elektronicznych. Pełnią funkcję mostu łączącego analogowy, fizyczny świat z układami cyfrowymi, wszechobecnymi w nowoczesnych zintegrowanych obwodach. Najważniejsze parametry, takie jak liniowość, przepustowość, a także efektywność energetyczna, wciąż są główną siłą napędową innowacji w tej dziedzinie, czego dowodzą przykłady przetworników zaprezentowanych podczas konferencji © ISSCC 2015. Pierwszy raz zaprezentowano przetwornik wykonany w 14 nm technologii FinFET. W tym modelu położono nacisk na zagęszczenie zintegrowanych układów FinFET, co pozwoliło na realizację odpornego na zakłócenia PVT (Process-Voltage-Temperature) przetwornika TDC (Time-to-Digital-Converter), zawierającego w sobie 214 elementów opóźniających.



Wykres 1. Efektywność energetyczna przetworników ADC jako funkcja SNDR.

ISSCC (International Solid-State Circuit Conference) to jedno z najważniejszych cyklicznych wydarzeń Doliny Krzemowej. Corocznie odwiedza ją około 3.000 konstruktorów, a swoje osiągnięcia prezentują czołowe firmy naszej branży. Najbliższa edycja będzie miała miejsce od 31 stycznia do 4 lutego 2016, a swoje najnowsze prace przedstawią Intel, NCC, NXP, Xerox, Broadcom i dziesiątki innych.
Wykres 1. przedstawia efektywność energetyczną przetworników ADC wyrażoną jako moc rozpraszaną, zależną od efektywnej częstotliwości próbkowania Nyquista (P/fsnyq) w funkcji SNDR (Signal-To-Noise-and-Distortion). Dla przetworników o niskiej i średniej rozdzielczości, energia jest przede wszystkim zużywana na kwantyzację sygnału, a ogólna wydajność tej operacji jest zwykle przedstawiana poprzez energię zużytą na krok konwersji oraz krok kwantyzacji. Kropkowana linia stanowi punkt odniesienia, reprezentując przetworniki o wydajności 5fJ/krok konwersji. Przetworniki o wyższej rozdzielczości muszą radzić sobie z dodatkowym obciążeniem, w postaci zakłóceń pochodzących z układu, co wiąże się z koniecznością obrania innego punktu odniesienia, proporcjonalnego do kwadratu SNR (Signal-to-Noise-Ratio), zaznaczonego na wykresie linią ciągłą. Urządzenia prezentowane podczas konferencji zaznaczono kolorowymi figurami, reprezentującymi przetworniki o różnego rodzaju architekturach, natomiast urządzenia omawiane na konferencji w poprzednich latach są reprezentowane przez mniejsze znaczniki. Przetworniki Delta-Sigma, SAR oraz przetworniki potokowe o różnych wartościach parametru SNDR wciąż są ulepszane w kierunku wyższej efektywności energetycznej (zauważmy, że na wykresie niższe wartości parametru P/fsnyq reprezentują układy o większej wydajności).



Wykres 2. Energia na krok konwersji jako funkcja częstotliwości próbkowania Nyquista.

Wykres 2. pokazuje wartość energii na krok konwersji w zależności od częstotliwości próbkowania Nyquista. Ilustracja naświetla problem zachowania zadowalającej wydajności przy większej prędkości operacji. Niemniej jednak rozwój innowacji w układach, w postaci najnowszych, pionierskich technologii, poskutkował potrzebą obrania nowych punktów odniesienia w dziedzinie efektywności energetycznej.



Wykres 3. Przepustowość jako funkcja SNDR.

Wykres 3. przedstawia uzyskiwane przepustowości jako funkcję SNDR. Fluktuacje próbkowania (jitter) oraz zniekształcenia apertury sprawiają, że połączenie wysokiej rozdzielczości z wysoką przepustowością jest zadaniem niezwykle trudnym. W roku 2015 pośród wielu różnych zakresów wartości SNDR i różnych przepustowości, mogliśmy zobaczyć wiele przykładów osiągania bardzo dobrych wyników, jeśli chodzi o te parametry, osiąganych poprzez wykorzystywanie różnych odmian architektur przetworników.

© ISSCC

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 29 2016 16:13 V7.6.2-1