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美国国家半导体推出首款采用连续时间 sigma-delta(1) (CTSD) 技术的高速模拟/数字转换器

  EZMacTM 是为嵌入系统而设计的系列通信软件模块,它利用了Integration公司新的IA4421或IA4420两款无线收发器产品。

  EZMac通过ISM频段的射频链路发射/接收短包数据。在目前的EZMac系列产品中,最大有效负荷为16字节。

  EZMac不需要独立的单片机(MCU)。在数据收发过程中,EZMac使用EZRadio无线芯片组的资源,只是以在主CPU上运行的中断服务程序(ISR)的形式在后台执行。因为前台环路中无需包含MAC引擎的任何一个部分,因此前台环路自身就能被嵌入式应用程序充分利用。

  EZMac支持种类多样的寻址模式、冲突检测、错误检测(CRC)和跳频等方式。

  EZMac被应用在可寻址节点多至255个的点-点或者主从通信网络中。

  EZMac以状态机形式来实现,通过两个中断程序来运行。

  时钟中断(Timer IT)可以实现不同的定时任务,外部中断负责处理无线收发器的中断请求。

  EZMac的行为由存储在各个寄存器中的一系列参数决定。处于上层的软件层可以通过以C语言函数形式实现的指令来与媒体存取控制层(MAC)进行交互。


  休眠模式

  初始化之后,MAC层处于“休眠”模式。在这种模式下,射频硬件是完全关闭的,仅消耗不到0.3uA的电流。在开始发射或接收之前,至少需要5ms来唤醒MAC。这5ms是晶体振荡器达到稳定所需的最长时间。

  空闲模式

  使用唤醒命令唤醒收发器后,MAC就切换到“空闲”模式。在这种模式下,MAC等待进一步的指令。虽然收发器中的晶振已经在运行,但射频的各个模块还是处于禁用状态,芯片的电流消耗大约是0.6mA。MAC系统始终处于该模式中,直到接收到下一个接收、发射或休眠指令为止。

  因为EZMac仅支持半双工通信,所以不能同时发射和接收。

  发射模式

  发送发射指令之前,数据会和它的目标地址一起装载到MAC对应的寄存器中。发射指令发送后,MAC开始发射。芯片的电流消耗激增到26mA(在最大输出功率的情况下,但实际的消耗电流取决于输出功率的设定)。完成发射任务后,如果MAC还处在激活状态,它会自动回到空闲模式或直接进入休眠模式。

  接收模式

  在“空闲”模式中,如果MAC接收到接收指令,它会改变到“接收”模式。收发器的消耗功率增加到大约15mA左右。MAC扫描可用的频率,以有效地实现数据的传输。

  一旦接收到一个有效的数据包,而且该数据包通过了所有激活的错误检测和地址过滤,MAC就把收发器工作模式改为节电模式,等待更高层的软件读出接收数据。读出数据之后,MAC也会进入“空闲”模式,或者直接进入“休眠”模式。

  EZMAC的包过滤方法

  EZMac具备智能化的包过滤功能。过滤器可由几种选项来配置,以便能很好地满足处于更高的软件层(应用层)的需求。

  EZMac被配置好后,更高层将只需发射和接收有效数据。EZMac则执行所有的打包和拆包的任务。EZMac自动运行CRC,上层仅得到没有错误的数据包。

  美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation)宣布推出业界首款采用连续时间 sigma-delta(1) (CTSD) 技术的高速模拟/数字转换器。这款8通道、12位、50MSPS 的 ADC12EU050模拟/数字转换器属于美国国家半导体PowerWise高能效芯片系列产品。该产品的无混叠信号采样带宽高达25MHz,并且功耗比采用流水线架构的同类竞争产品低一半(只有350mW)。这款芯片在低功率技术上取得新的突破,将延长便携式超声波医疗设备及工业用成像系统中电池的寿命,并降低设备的散热量。

  15年来,CTSD技术一直是高校与业内的热门研究课题。ADC12EU050芯片的推出意味着美国国家半导体成为首家成功将CTSD技术从实验室转移到实际生产应用领域的芯片厂商。美国国家半导体还计划推出更多采用CTSD技术的模拟/数字转换器产品,让成像系统、通信设备以及测试和测量仪器|仪表等电子产品能够以极低的功率发挥卓越的动态性能。连续时间架构的优点在于不但可以添加信号调节等信号路径功能,而且可为模拟/数字转换器增添滤除混叠信号的滤波功能,大幅精简系统设计。

  ADC12EU050芯片的创新CTSD架构相比于传统的流水线架构有如下的优势:

  更低功耗。

  集成滤除混叠信号的低通、砖墙式滤波器,可将频带外的信号滤除。

  易于驱动,采用纯电阻式输入级,无需外加采样及保持放大器。

  集成锁相环路(PLL)和压控振荡器(VCO),可以执行时钟调节功能,让系统设计工程师可以采用成本经济的时钟电路。

  芯片内置实时超载恢复(IOR)电路。即使输入信号超过预设极限,也可在一个时钟周期内从饱和状态下恢复过来。

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