如前所述，每種應用在基本信號維度方面都有著不同的要求，而在給定的應用中，則可能有多種不同的性能。例如，一個100萬像素的攝像頭與一個1000萬像素的攝像頭。圖4展示了一些不同應用通常要求的帶寬和動態(tài)范圍。該圖的上半部分一般稱為高速——采樣速率為25 MHz及以上的轉(zhuǎn)換器，可以有效處理10 MHz或以上的帶寬。

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圖4. 一些典型應用及其對帶寬(速率)和動態(tài)范圍(分辨率位數(shù))的要求

需要注意的是，該應用圖并非靜止不變的。現(xiàn)有應用可能利用新的、性能更高的技術(shù)來提升其功能——例如，高清攝像機或者分辨率更高的3D超聲設備等。此外，每年還會涌現(xiàn)出全新的應用——很大一部分新應用將處于性能邊界的外邊緣處： 得益于高速與高分辨率的新組合。結(jié)果使轉(zhuǎn)換器性能邊緣不斷擴大，就像池塘里的漣漪一樣。

同時還應記住，多數(shù)應用都需要關(guān)注功耗問題：對于便攜式/電池供電式應用，功耗可能是主要技術(shù)限制條件，但是，即使是線路供電系統(tǒng)，我們也開始發(fā)現(xiàn)，信號處理元件(模擬也好，數(shù)字也好)的功耗最終會限制系統(tǒng)在給定物理區(qū)域的性能。

技術(shù)發(fā)展趨勢和創(chuàng)新——如何實現(xiàn)……

鑒于這些應用在不斷推高對高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器性能的要求，業(yè)界以持續(xù)技術(shù)進步的方式對此做出了回應。技術(shù)對高級高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的推動來自以下幾個因素：

? 工藝技術(shù)：摩爾定律與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器——半導體工業(yè)在持續(xù)推動數(shù)字處理性能方面的成就有目共睹，其主要驅(qū)動因素是晶圓處理工藝在走向更細間距微影蝕刻工藝方面取得的巨大進步。深亞微米CMOS晶體管的開關(guān)速率遠遠超過其前輩，使控制器、數(shù)字處理器和FPGA的運行時鐘速率邁上了數(shù)GHz的臺階。像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器一樣的混合信號電路也可以利用蝕刻工藝領域取得的這些進步，借“摩爾定律”之風達到更高的速率——但對混合信號電路來說，這是有代價的：更先進的蝕刻工藝的工作電源電壓有不斷降低的趨勢。這意味著，模擬電路的信號擺幅在縮小，增加了將模擬信號維持在熱噪底以上的困難：以縮水的動態(tài)范圍為代價獲得更高的速率。

? 高級架構(gòu)(這不是原始時代的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器)——在半導體工藝大步發(fā)展的同時，過去20年中，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)領域也出現(xiàn)了數(shù)波創(chuàng)新浪潮，為以驚人的功效實現(xiàn)更高的帶寬、更大的動態(tài)范圍做出了巨大貢獻。傳統(tǒng)上，有多種架構(gòu)方式用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括全并行架構(gòu)(ash)、折疊架構(gòu)(folding)、交織架構(gòu)(interleaved)和流水線架構(gòu)(pipeline)，這些架構(gòu)方式至今仍然非常流行。后來，傳統(tǒng)上用于低速應用的架構(gòu)也加入高速應用陣營，包括逐次逼近寄存器(SAR)和Δ-Σ，這些架構(gòu)專門針對高速應用進行了原創(chuàng)性的改動。每種架構(gòu)都有自己的優(yōu)勢和劣勢：某些應用一般根據(jù)這些折衷來確定最佳架構(gòu)。對于高速DAC來說，首選架構(gòu)一般是開關(guān)電流模式結(jié)構(gòu)，不過，這類結(jié)構(gòu)有許多變體；開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的速率穩(wěn)步提高，在一些嵌入式高速應用中仍然十分流行。

? 數(shù)字輔助方法——多年以來，在工藝和架構(gòu)以外，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器電路技術(shù)也取得了輝煌的創(chuàng)新成就。校準方法已有數(shù)十年的歷史，在補償集成電路元件失配以及提高電路動態(tài)范圍方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。校準已經(jīng)超越靜態(tài)誤差校正的范疇，越來越多地用于補償動態(tài)非線性度，包括建立誤差和諧波失真。

總之，這些領域的創(chuàng)新極大地促進了高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的發(fā)展。

實現(xiàn)

實現(xiàn)寬帶混合信號系統(tǒng)不僅僅要選擇正確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器——這些系統(tǒng)可能對信號鏈的其他部分有著嚴苛的要求。同樣，挑戰(zhàn)是在較寬的帶寬范圍內(nèi)實現(xiàn)優(yōu)秀的動態(tài)范圍——使更多的信號進出數(shù)字域，充分利用數(shù)字域的處理能力。

? 寬帶和信號調(diào)理——在傳統(tǒng)單載波系統(tǒng)中，信號調(diào)理就是盡快消除無用信號，然后放大目標信號。這往往涉及選擇性濾波以及針對目標信號微調(diào)的窄帶系統(tǒng)。這些經(jīng)過微調(diào)的電路在實現(xiàn)增益方面可能非常有效，而且在某些情況下，可以利用頻率規(guī)劃技術(shù)來確保將諧波或其他雜散排除在帶外。寬帶系統(tǒng)不能使用這些窄帶技術(shù)，而且在這些系統(tǒng)中實現(xiàn)寬帶放大可能面臨巨大的挑戰(zhàn)。