外文翻译----桥接模拟与数字世界之间的鸿沟

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1、 外文翻译译文： 桥接模拟与数字世界之间的鸿沟 大多数应用程序要求模拟和数字功能的并存，把此功能结合在单一芯片上的好处是很明显的。然而，这样的混合信号集成也向人们提出了重大挑战。此外，数字和模拟功能往往以不同的速度进行发展，但混合信号在如工业，汽车和医疗行业的解决方案在关键时期必须保持是能用的。最新的混合信号半导体工艺正在着力解决这些问题，本文将着重于当具体指定集成混合信号解决方案时设计者应考虑的一些问题。 在现实世界中混合信号的解决方案 系统设计人员经常从一个给定设计的模拟区域中进行数字区域的分区，这样做有 多种原因：这两种技术混合组件的可用性，数字化设计的复杂性或作为标准产品的纯数字处理部

2、分的存在。在集成电路里配置模拟器件确实能让系统设计师降低整个模块的成本。 此集成方法在诸如信或计算机等先进领域通常是难以实现的，但对于更成熟的或传统的市场，如汽车，医疗和工业是有实际意义的。对于这些成熟市场的大部分应用，数字化功能研究者正在寻找曾是纯模拟设计的方法。添加数字功能到模拟设计，部分上帮助了开发新的工艺技术，该工艺可以处理短信道，快速转换数字晶体管和高电压模拟晶体管。例如， AMI 半导体公司最新的混合信号技术提供了在 相同的设计平台上的数字和模拟集成功能。 I3T 技术系列是基于 0.35 微米的 补充金属氧化物半导体 (晶体管型 )的 。有些人认为从一个纯粹的数字设计师的角度来看

3、，这项技术已经过时，但它却是处在汽车，工业和医疗行业的最前沿的技术。 1 这种可选特性使真正的片上系统的设计能实现以下功能，包括高电压接口可达 80 伏，微处理性能可达 32 位，无线性能可达 2.8 千兆 /赫兹 ，以及复杂逻辑设计可达每平方 15 000 个门电路。除了这些功能之外，使非易失性存储器的融合成为可能：电可擦可编程只读存储器可达 4 千字节，快闪记忆体高达半兆位或生产 一次性编程（ OTP）的应用程序。能够在一个芯片上集成所有这些功能使客户有可能免受独立非易失性存储器市场过时的影响，该市场或多或少会受电脑市场的驱动。例如，当我们考虑汽车原始设备制造商的重新排位模块的成本时，这样

4、做的好处是非常明显的。当考虑嵌入到汽车的应用模块的寿命长度时，当病人在工业环境下或医学自我治疗设备上的花费是一个重要的考虑因素时，这也是很有意义的。 不过从数字到模拟的鸿沟缩小在单一芯片上时必定会有问题发生。例如，来自高速数字电路上时钟的噪声会干扰模拟功能的敏感区域。此外，高功率模拟功能的开关电流可干 扰低压数字处理器。我们的目标是保护低压晶体管电场效应的电压从 10 至高于 30 倍变化。 这些重要的问题不是没有解决方案的。例如，一个 I3T 家庭使用的最新版本， I3T50 的贸工部，使用的是深沟槽隔离技术。这种技术采用了一系列深入到 IC 基板的隔离壕沟，有效地创建了片上的用于细致地控制

5、噪声和电源参数的“口袋”。 深槽技术除具保护功能外，也有助于减少晶片面积，方法是应用低压地区的高电压模拟口袋的密集包装工艺。可以通过使用标准结隔离技术获得超过预计的 10至 60的使用面积。 如前所述，系统设计师使用这些市场中的深亚微 米技术的原因是常连接这些技术的设备的可用性，而不是应用程序本身的复杂性。在许多情况下，由一个 8 位微控制器，或 32 位高端应用程序可解决应用程序本身的复杂性。作为 0.35 微米 I3T 的产品是能够管理一个成本合理的集成环境的。如图 1.9 所示为一个现实的混合信号片上系统的典型应用框图。 2 图 1.9 混合信号片上系统的框图 基本上，该芯片通过一些数字

6、化处理，集成了从传感器到执行机构系统的功能。传统的混合信号技术允许如放大器，模数转换器（ ADC）和过滤器等模拟控制和信号处理 功能与如微控制器，存储器，定时器和在一个单一的、定制的芯片上的逻辑控制功能等数字功能相结合，处理算法或数学计算的所有信号都是以数字方式进行的，所以当通过微控制器提交用于比较或处理的数据时，所有信号的模拟向数字转换都是强制性的。但是模拟高压信号转换成数字输出信号时需要驱动器或负载。最近期的混合信号技术 AMIS 的发展，大大简化了这种驱动功能的实施。该技术是通过允许更高电压功能集成到具有要求相对较低电压的传统混合信号功能的一个 IC 上。这种高压混合信号技术与汽车电子应

7、用尤为相关，该领域需要更高的输出电压，用于驱动电 机或继电器，将模拟信号调节功能和复杂的数字处理结合起来。 混合信号电路设计的发展趋势是添加一些中央处理电路的类型到模拟电路。对于许多应用程序，如 8051 或 6502 的 8 位微控制器核是智能处理器的合适选择。 8 位仍然是最流行的选择，因为片上系统的这种类型并不是要取代复杂的高端中央微处理器，而是将更多的权力下放或控制如在本地的（尽可能接近传感器）传感器调制电路的简单智能的应用去控制继电器或马达。一个汽车的例子是当转动方向盘以提高驾驶员的安全和改善视野时，车的大灯会横向发光。当通过串行链路（在执行 LIN 或 I2C 协议 的大部分时间）时，传感器的输入来自转向角传感器输入，片上系统将与具有控制电机运动 的一套板上 算法相近。