信號(hào)鏈芯片介紹

在數(shù)字化時(shí)代，信息的傳遞與處理至關(guān)重要。而在這其中，信號(hào)鏈芯片扮演著舉足輕重的角色。信號(hào)鏈芯片和電源管理芯片是模擬芯片的兩大類產(chǎn)品。信號(hào)鏈芯片是指擁有對(duì)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等處理能力的集成電路。作為連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，信號(hào)鏈芯片不僅負(fù)責(zé)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等操作，還廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中，成為現(xiàn)代電子技術(shù)的核心之一。

信號(hào)鏈芯片，顧名思義，是指一系列用于處理模擬信號(hào)的芯片產(chǎn)品。在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)是連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、聲音等。而數(shù)字信號(hào)則是離散的、量化的物理量，由二進(jìn)制代碼表示。信號(hào)鏈芯片的主要功能就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，或?qū)?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以便于數(shù)字系統(tǒng)的處理與存儲(chǔ)。

信號(hào)鏈芯片主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類，以及RF與微波、時(shí)鐘與計(jì)時(shí)等細(xì)分領(lǐng)域。這些產(chǎn)品和技術(shù)共同構(gòu)成了信號(hào)鏈的完整體系，為電子系統(tǒng)的運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。

信號(hào)鏈芯片介紹

線性產(chǎn)品

線性產(chǎn)品主要完成模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的放大、濾波、選擇、比較等功能。其中，放大器是線性產(chǎn)品中的典型代表，包括運(yùn)算放大器、差分放大器、比較器等。運(yùn)算放大器具有高增益的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于功率放大、音視頻放大等領(lǐng)域。差分放大器則能為高精度系統(tǒng)提供低增益，保證信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。比較器則用于比較兩個(gè)電壓值或電流值的大小，常用于過(guò)壓保護(hù)電路或電池欠壓檢測(cè)。

其中代表型號(hào)LMV358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。使用范圍廣。

•單電源工作范圍+2.1V ~ +5.5V
•軌對(duì)軌輸入/輸出
•增益帶寬產(chǎn)品:1MHz(類型)
•低輸入偏置電流:1pA (typp)
•低失調(diào)電壓:3.5mV(最大)
•靜態(tài)電流:每個(gè)放大器40µA(類型)
•工作溫度:-40°C ~ +125°C

濾波器則是用來(lái)濾除電路中特定頻率或該頻率意外的波。電源濾波器和數(shù)字濾波器是濾波器的兩種常見類型，它們分別用于濾除電路轉(zhuǎn)換過(guò)程中的噪音和數(shù)字信號(hào)中的高頻噪聲。

模擬開關(guān)則用于完成信號(hào)鏈路中的信號(hào)切換功能，具有功耗低、速度快、無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)、體積小和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

其中代表型號(hào)SGM3157/LN3657是一款單通道單刀雙擲(SPDT)CMOS 模擬 開關(guān)，適用于語(yǔ)音切換，移動(dòng)設(shè)備等。LN3657 可在 1.8V-5.5V 的電源下工作，工作帶寬為 300MHz，最低導(dǎo)通電阻為 4.5Ω。

寬電壓工作范圍 1.8V-5.5V

? 5V 時(shí)典型導(dǎo)通電阻 4.5Ω

? 快速切換，Ton<20ns,Toff<10ns

? 高帶寬 300MHz

? 可傳輸 -2V 到 VDD 的信號(hào)電平

? TTL/CMOS 電平兼容

 

DAC/ADC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品

轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品主要完成模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，包括ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）兩種。ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，使得模擬信號(hào)能夠被數(shù)字系統(tǒng)處理與存儲(chǔ)。隨著技術(shù)的發(fā)展，ADC正朝著高精度、高轉(zhuǎn)換速率、低功耗、單電源、低電壓等方向發(fā)展。DAC則將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，使得數(shù)字信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)模擬設(shè)備工作。DAC的發(fā)展也呈現(xiàn)出高精度、低功耗、多信道、多功能集成的趨勢(shì)。

ADC的模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程包括采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟。采樣是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為時(shí)間上離散的采樣信號(hào)；保持是將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間；量化是對(duì)經(jīng)過(guò)采樣后在時(shí)間上離散的信號(hào)進(jìn)行處理，使其在幅值上離散；編碼則是將量化后的信號(hào)以特定的數(shù)字碼型輸出。轉(zhuǎn)換速率、分辨率、精度是ADC產(chǎn)品的核心性能參數(shù)。

支持多種音頻數(shù)字輸入格式, 最大支持24-bit字節(jié)

?可自動(dòng)檢測(cè)采樣頻率，最高192kHz

?105dB動(dòng)態(tài)范圍

?-90dB THD+N

?集成多比特位的Δ-Σ調(diào)制器

?支持3.3V/5V單電源供電

?具有強(qiáng)抗時(shí)鐘抖動(dòng)能力

?內(nèi)部集成輸出濾波

?集成數(shù)字去重，外部無(wú)需SCLK

?輸出pop聲抑制

?MSOP10封裝

   DAC轉(zhuǎn)換器的基本原理可分為電流求和型和分壓器型兩大類。電流求和型DAC通過(guò)產(chǎn)生一組支路電流，使其數(shù)量之間的比例與二進(jìn)制數(shù)中每一位的權(quán)重成正比，從而得到與輸入數(shù)字量成正比的輸出電流信號(hào)。分壓器型DAC則是用輸入數(shù)字量每一位去控制分壓器中的一個(gè)或一組開關(guān)，使接至輸出端的電壓與輸入的數(shù)字量成正比。

HT4344/HT5943系列產(chǎn)品是一款低成本的立體聲DA轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成了內(nèi)插濾波器、DA轉(zhuǎn)換器和輸出模擬濾波等電路。其可支持多種音頻數(shù)字輸入格式，最大支持24-bit字節(jié)。該系列產(chǎn)品基于一個(gè)多比特位的△-∑調(diào)制器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成兩個(gè)聲道的模擬信號(hào)并經(jīng)過(guò)模擬濾波器濾波。該△-∑調(diào)制器對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)的敏感度很低，且在帶寬范圍外具有極低的噪聲。其還可使用采樣率和主時(shí)鐘比作為自采樣率(2kHz-200kHz)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)采樣頻率的功能。該系列產(chǎn)品還集成了數(shù)字去重,3.3V15V單電源供電，無(wú)需外部SCLK，簡(jiǎn)化了外圍電路，適用于DVD、數(shù)字電視、家庭影院、機(jī)頂盒等。該系列產(chǎn)品為SSOP14封裝。

支持多種音頻數(shù)字輸入格式，最大支持24-bit字節(jié)
可自動(dòng)檢測(cè)采樣頻率，最高192kHz
105dB動(dòng)態(tài)范圍
-90dB THD+N
集成多比特位的Δ-Σ調(diào)制器
支持3.3V/5V單電源供電
具有強(qiáng)抗時(shí)鐘抖動(dòng)能力
內(nèi)部集成輸出濾波
集成數(shù)字去重，外部無(wú)需SCLK
輸出pop聲抑制
TSSOP14封裝

射頻芯片是處理射頻頻段的信號(hào)鏈芯片，能夠?qū)⑸漕l信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大，適合信號(hào)收發(fā)類電路，被稱為模擬芯片皇冠上的明珠。為了方便區(qū)分， 有時(shí)也將信號(hào)鏈芯片和射頻芯片單列開來(lái)。因此有些地方我們也可以看到根據(jù)功能將模擬芯片分為電源管理芯片、信號(hào)鏈芯片、射頻芯片的分法。

射頻芯片與基帶芯片（BP）一起構(gòu)成了通信系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)際上在早期的通信系統(tǒng)架構(gòu)中還包括第三種芯片即中頻芯片。射頻芯片包括RF收發(fā)機(jī)、功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）、濾波器、射頻開關(guān)（Switch）、天線調(diào)諧開關(guān)（Tuner）等，其中PA、LNA、濾波器、射頻開關(guān)又統(tǒng)稱為射頻前端芯片，濾波器又可分為中低頻段的表面聲波濾波器（SAW，Surface Acoustic Wave)和中高頻段的體聲波濾波器(BAW，Bulk Acoustic Wave)。

其中代表型號(hào)AT2401C: 2.4GHz Zigbee 射頻前端芯片

AT2401C是一款面向Zibcc，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及其他 2.4GHz 頻段無(wú)線系統(tǒng)的全集成射頻功能的射頻前端單芯片。AT2401C 是采用 CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)的單芯片器件，其內(nèi)部集成了功率放大器(PA)，低噪聲放大器INA)，芯片收發(fā)開關(guān)控制電路，輸入輸出匹配電路以及諾波濾波電路。該芯片的常規(guī)應(yīng)用主要包括工業(yè)控制自動(dòng)化，智能家居和符合 RF4CE 協(xié)議的射頻系統(tǒng)中。由于該芯片有非常優(yōu)越的性能，高靈敏度和效率，低噪聲，產(chǎn)品尺寸小以及低成本，使得 AT2401C 對(duì)于頻率帶寬內(nèi)的應(yīng)用面言成為完美的解決方案。AT2401C的功能控制邏輯電路非常簡(jiǎn)單，而且使用了少量的外圍器件，可以非常方便系統(tǒng)的整體集成設(shè)計(jì)

2.4 GHz ZigBee 高效單芯片射頻前端集成芯片
集成 TX/RX 收發(fā)器端口和天線端囗
帶諧波抑制的 2.4GHz 功率放大器
低噪聲放大器
發(fā)射/接收開關(guān)切換電路
滿足發(fā)射符合 OOPSK 調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)的高
線性信號(hào)的應(yīng)用要求
低電壓 CMOS 邏輯控制
所有端口的 ESD 保護(hù)電路
RF 端口均有 DC 隔直電路
電源信號(hào) WDD 與射頻信號(hào)有良好地
內(nèi)部隔離電路
接收通道有低的噪聲系數(shù)
非常低的直流功耗
集成全部的匹配以及隔離電路
僅需少量的外都器件
采用性能穩(wěn)定的 CMOS 工藝

若以技術(shù)難度論，射頻前端技術(shù)難度從低到高依次為：開關(guān)、LNA、PA、濾波器。濾波器中的BAW主要用于5G通信場(chǎng)景，也屬于射頻前端最難的一點(diǎn)。