數據轉換器家族促使醫(yī)療市場需求逐步升溫

2013-10-30 11:16 來源:互聯網 作者:洛小辰

數據轉換器家族“人丁興旺”且“個性突出”,應用者應根據各自的需求選擇合適的產品。盡管在可預見的將來,工業(yè)和通信應用仍是數據轉換器的主要市場,但隨著器件功耗的降低和尺寸的縮減,便攜式醫(yī)療領域的應用正在蓬勃發(fā)展。

計算機的發(fā)明把人類帶入一個以二進制為基礎的數字世界,隨著個人電腦的廣泛應用及互聯網的迅猛擴張,由“0”和“1”組成的數字信號似乎已經成為我們生活中不可或缺的元素。但是,自然界的信息畢竟是以模擬信號的方式表現出來的,它們無法直接轉化為二進制的數字信號,因此,數據轉換器就成了連接模擬世界與數字世界的橋梁。

采樣率和分辨率左右器件性能

數據轉換器包括模擬/數字轉換器(ADC)和數字/模擬轉換器(DAC)。來自模擬世界的電壓、電流、溫度、壓力等信號將通過ADC轉化為數字信號,經過MPU(微處理器)、DSP(數字信號處理器)或FPGA(可編程邏輯門陣列)進行信號處理后,再經由DAC還原為模擬信號。

根據不同的技術架構,數據轉換器又可分為閃速(Flash)型、流水線(Pipeline)型、逐次逼近(SAR)型以及斜率積分(Sigma-delta)型,技術架構的差異使得不同的數據轉換器在性能方面也各有千秋。

一般而言,衡量數據轉換器性能最重要的兩個指標是器件的采樣率和分辨率。采樣率是器件在每秒鐘內的取樣數量,是衡量器件速率的指標;分辨率則是指轉換器能夠復制的位數精度,分辨率越高,則數據轉換結果越精確。采樣率和分辨率往往會形成一對矛盾,分辨率的增加通常會導致器件速率的降低,反之亦然。因此,設計工程師需要根據系統的需求選擇合適的數據轉換器。

德州儀器半導體技術(上海)有限公司模擬器件事業(yè)部業(yè)務拓展工程師王勝告訴《中國電子報》記者:“Flash數據轉換器以高速率見長,但由于受限于每個代碼都需要一個n位精度的比較器,其面積和成本必然隨著分辨率的提高而迅速增長?!笨梢姡鞘菫榱俗非笏俾识梢匀萑谈吖暮透叱杀?,否則Flash數據轉換器就不是一個最好的選項。Pipeline架構則是8位應用領域中被普遍看好的解決方案,在中低端通信領域具有優(yōu)勢。而SAR是一種比較老式的模數轉換器,特別適用于電流等突變型“瞬態(tài)”信號的收發(fā)?!癝igma-delta架構的優(yōu)點是把大部分轉換過程都移到數字領域,幾乎可視為一個全數字化的元器件,使得高效能模擬和數字處理結合更容易?!蓖鮿傺a充道,“但它也有不足之處。當一個Sigma-delta轉換器被多路重復使用時,必須將取樣器和濾波器內的數據清空,以避免信道之間的信號互相干擾。這個清空再重新采集的過程將導致延遲現象?!?

醫(yī)療應用市場看好

數據轉換器的市場容量也在快速增長。最近兩年,數據轉換器市場增長率都超過10%,遠高于模擬器件市場的總體增長水平。市場調研公司Gartner的數據顯示,2007年全球數據轉換器銷售收入約為30億美元,到2010年這一數據將有可能接近40億美元。

從應用領域來看,目前工業(yè)和通信領域占據主要市場份額,分別為35%和30%,消費電子緊隨其后,占有19%的市場份額。

根據Databeans公司的預測,到2012年,通信領域數據轉換器的市場占有率將達到38%,而工業(yè)領域則將退居第二,為29%。

隨著生活水平的不斷提高,人們對醫(yī)療保健也投入了更多的關注,數據轉換器在醫(yī)療領域的應用也在快速增長,超聲波、MRI(核磁共振)、血液氣體分析等診斷措施都有賴于高精度的數據轉換器,借以提高診斷的準確性。據德州儀器工程師介紹,目前全球醫(yī)療產品的年增長率是11%,其中醫(yī)學成像設備的年增長率為12%,超聲波設備增長速度更快,達到了15%。

當然,數據轉換器市場前景也并非高枕無憂。隨著器件集成度日益提高,許多廠商更傾向于把數據轉換功能集成到ASSP(專用標準產品)中,尤其是在對數據轉換分辨率要求不高的消費電子領域,單純的數據轉換器所面臨的挑戰(zhàn)更大?;蛟S將來部分數據轉換器必須依靠與其他器件的“捆綁銷售”才能在市場中站穩(wěn)腳跟。

技術升級瞄準低功耗、小尺寸

隨著便攜式的個人醫(yī)療產品的普及,除了繼續(xù)追求高采樣率、高分辨率之外,消費者對數據轉換產品的功耗和體積也提出了更嚴格的要求。業(yè)內廠商正試圖通過不同的技術手段滿足消費者的這一需求。

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