Analogtechnik & Mixed Signal

Die Integration von A/D-Wandlern differenziert ASICs

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Herausforderungen bei der Integration von A/D-Wandlern

On-chip Datenumwandlung ist keineswegs einfach und besondere Vorsicht ist geboten, wenn die empfindlichen analogen Schaltkreise neben Rauschen produzierender Digitallogik platziert werden. Eine sorgfältige Planung der Spannungsversorgung kann beispielsweise verhindern, dass digitale Schaltvorgänge auf den analogen Signalpfad einwirken. Ein weiterer Störfaktor ist das Siliziumsubstrat; digitale Vorgänge können zu erheblichen Spannungsstörungen führen. Empfindliche Schaltkreise werden häufig in isolierten Wannen gefertigt und an reine Analogversorgungen angeschlossen (Bild 6).

Weitere Komplikationen treten auf, wenn große ASICs in Fertigungsprozessen mit kleinen Geometrien hergestellt werden. Derartige Prozesse eignen sich nicht für analoge Schaltungen: Versorgungsspannungen sind niedrig, Leckströme sind hoch und die Möglichkeiten, Komponenten aufeinander abzustimmen, sind beschränkt.

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Dennoch bieten erfahrene ASIC-Anbieter erprobte und bewährte Designs für kritische Schaltungen an, die ausgereift sind und über viele Design-Zyklen optimiert wurden. Kompromisse sind jedoch immer noch die Regel und vollintegrierte A/D-Wandler erreichen noch immer nicht die Leistungen der besten diskreten Einheiten.

Unterm Strich – integrieren oder nicht?

Für Applikationen, in denen die absolut beste Leistung erforderlich ist, ist eine Integration wahrscheinlich nicht angebracht. In den meisten Anwendungen in der Industrie oder im Automotive-Bereich sind integrierte A/D-Wandler jedoch kostengünstiger, kleiner und einfacher zu handhaben als ein konventioneller Chip.

Obwohl mehr Siliziumfläche und ASIC-Designarbeit erforderlich sind sollten diese Kosten die Nettovorteile nicht beeinträchtigen. Man sollte daran denken, dass, wenn A/D-Wandler integriert werden, andere Elemente der analogen Signalkette ebenfalls entfallen können; somit vermehren sich die Vorteile: Ein ASIC-Anbieter ist für den gesamten Signalpfad verantwortlich und das Herstellungstestverfahren qualifiziert alle enthaltenen Elemente.

* Dr. Mike Coulson arbeitet als ASIC-Designer bei Swindon Silicon Systems in Swindon, UK.

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