AD转换技术的发展历程及其趋势

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半导体技术的发展

半导体技术是一种广泛应用于电子工程和信息技术的关键技术。它涉及到半导体材料的性质、制备、应用以及其发展趋势。本文将详细介绍半导体技术的发展历程、现状以及未来趋势。

一、半导体技术的发展历程

半导体技术的发展可以追溯到20世纪初，当时科学家们开始研究半导体材料的性质。随着科学技术的不断发展，半导体技术也得到了迅速的发展。从早期的二极管、三极管，到现代的集成电路、光电子器件等，半导体技术的应用越来越广泛。

二、半导体技术的现状

目前，半导体技术已经成为现代电子工业的核心技术之一。在现代电子设备中，半导体器件的应用已经无处不在，如手机、电脑、电视、汽车、医疗设备等。这些半导体器件的性能和稳定性直接影响到电子设备的性能和可靠性。

此外，随着半导体技术的不断发展，其应用领域也在不断扩大。除了传统的电子工业外，半导体技术还在能源、航空、航天等领域得到了广泛的应用。例如，太阳能电池、LED照明、电动汽车等都离不开半导体技术的支持。

三、半导体技术的未来趋势

1.更高性能的芯片

随着人工智能、物联网等新兴技术的发展，对芯片的性能和算力提出了更高的要求。因此，未来半导体技术将更加注重提高芯片的性能和算力。通过研发更先进的制程工艺、材料和设计方法，有望实现更高性能的芯片，以满足日益增长的计算需求。

2.集成化与微型化

随着电子设备的集成化和微型化趋势，半导体技术也将朝着这个方向发展。通过将不同功能的器件集成到同一芯片上，可以降低电子设备的体积和功耗，提高其性能和可靠性。同时，纳米级别的制程工艺也将成为未来半导体技术的重要发展方向。

机械一周解一惑系列：全球数控系统演进简史与中国国产化之路

一周解一惑系列：

全球数控系统演进简史与中国国产化之路

2023年03月26日

➢

本周关注：宏华数科、铁建重工、中铁工业、科德数控、华中数控。 ➢ 数控机床集电子/计算机/控制/信息技术为一体。数控机床采用数字编程、程序执行、伺服控制等技术，实现按照零件图样编制的数字化加工程序自动控制

机床的轨迹运动和运行，从此NC 技术就使得机床与电子、计算机、控制、信息

等技术的发展密不可分。随后，为了解决NC 程序编制的自动化问题，采用计算

机代替手工的自动编程工具（APT ）和方法成为关键技术，计算机辅助设计／制

造（CAD ／CAM ）技术也随之得到快速发展和普及应用。可以说，制造数字化肇

始于数控机床及其核心数字控制技术的诞生。数控系统（CNC 系统）是数控机床

的重要部分，有数控程序、输入输出设备、CNC 装备（核心）、可编程控制器（plc ）、

主轴驱动单元和给进驱动单元（包括检测装备）等组成。数控系统随着计算机技

术的发展而进步。

➢ 数控系统在AI 赋能下有望加快插补技术进步。数控系统完成诸多信息的存

储和处理的工作，并将信息的处理结果以控制信号的形式传给后续的伺服电机，

这些控制信号的工作效果依赖于两大核心技术：①曲线曲面的插补运算，②机床

多轴的运动控制。高性能的坐标轴进给伺服装置构成了实现多轴联动控制的物理

基础。现代数控机床普遍采用数字计算机通过软件实现轨迹插补。当前５轴联动

插补可高效方便地实现各种复杂曲线和曲面插补的功能，并进一步发展样条插补

和先进的速度、加速度、加速度变化率（Jerk ）等控制功能，是高速度、高精度、

AD基本原理仿真

[1] 华光•电子技术基础（数字部分）（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2000:

388—416.

[2] 闫石.数字电子技术基础（第4版）[M].北京：高等教育出版社，1998：456

—439

[3] 余集成.电子测量检测——剖析双积分AD转换器：《技术讲座》

DOI:10.16589/ 11-3571/t n.2008.0913

[4] 石会.逐次逼近型ADC的电路分析：解放军理工大学通信工程学院南京

210007《中国电子教育》2016年第4期

⑸李云•超高速高精度并行ADC系统的设计与实现1008- 0570（2008）07- 20307- 03

⑹高静姚素英徐江涛史再峰•高速并行10位模数转换电路的设计文章编号

0493-2137 （2010）06-0498-06

4.进度安排

AD基本原理仿真

摘要：目前，科学技术进步突飞猛进，数字系统技术被广泛应用于生活的方方面面，数字系统相对于模拟系统，显示出了其巨大的优势。然而，由于数字系统并不能够用于模拟信号的应用处理，仅能够用于数字信号的处理，但是，人们日常生活生产当中，很多物理量都是取值连续的模拟量，如压力，温度，流量，速度，距离等等。我们可以通过传感器将这些取值连续的物理量变成幅值或者频率连续的电压量或者电流量。然后在经过一个模数转换电路，将模拟量转换成易于处理的数字量。编码、量化、保持以及抽样是吧模拟信号转换成数字信号的四大步骤。抽样通常都在特定的抽样-保持来完成，量化编码则在模数转换器（ADC中完成。根据不同的原理，ADC也有不同的分类。压频变换型、并行比较型以及电容阵列逐次比较型都是比较常见的类型，而逐次渐进型（逐次比较型）、双积分型也是较为常见的一种。文章对三种常见AD转换器的原理，比如双积分型、并行比较型以及逐次渐进型进行了重点研究。

集成电路的发展历程和未来趋势

集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是将多个电子元件

（如晶体管、电容、电阻等）集成到一块半导体芯片上的技术。集成电路的发展历程源远流长，经历了多个重要的里程碑，同时也展现出令人期待的未来趋势。

集成电路的发展可以追溯到20世纪50、60年代，当时电子器件已经普及运用，但由于电子元件体积大、成本高、制造工艺复杂等因素的限制，使得电子设备成本昂贵且体积庞大。此时，人们开始希望能够将多个电子元件集成到一块芯片上，以提高器件的性能和成本效益。1959年，杰克·基尔比（Jack Kilby）

在德州仪器公司（Texas Instruments）发明了第一颗集成电路，它是由几个晶体管和其他电子元件组成的。而同年，罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）在Fairchild Semiconductor公司也

独立发明了集成电路，并且将其制造工艺不断改进，进一步推动了集成电路的发展。

自那以后，集成电路技术取得了长足的进步。1965年，戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了著名的摩尔定律，预言了集

成电路中晶体管的数量每隔18~24个月会翻一番，而成本则会减少一半，这也推动了集成电路技术的迅速发展。随着工艺水平的不断提高，集成电路在功能、速度、功耗和体积上都取得了显著进步。1968年，Intel公司推出了第一款8位微处理器，极大地推动了计算机的发展。

20世纪70年代初，随着NMOS工艺的发展，集成电路进入了第二代制程时代。但由于功耗和成本问题，对功耗要求很高的

ad转换器的工作原理

AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种用于将模拟信号转换为数字信号的设备。它广泛应用于各种领域，包括通信、音频、视频、仪器仪表等。

AD转换器的工作原理如下：

1. 采样（Sampling）：AD转换器首先需要对模拟信号进行采样。采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行测量，并记录下每个时间点上的采样值。采样过程可以通过模拟开关或运放等电路实现。

2. 量化（Quantization）：采样后的模拟信号采样值是连续的模拟数值。为了将其转换为数字信号，需要对其进行量化。量化是指将连续的模拟数值划分成有限个离散的取值，即将每个采样值表示为最接近的离散数字值。

3. 编码（Encoding）：量化后的离散数值需要进行编码，以便用于数字信号传输和存储。编码的目的是将离散数值转换为对应的二进制码。常用的编码方式包括二进制编码、格雷码等。

4. 数字输出（Digital Output）：经过编码后，AD转换器将输出一组数字信号，其中每个数字表示一个采样值。这些数字信号可以由计算机、微处理器等设备进行进一步的处理、分析和存储。

总结起来，AD转换器的工作原理包括采样、量化、编码和数

字输出等步骤。通过这些步骤，AD转换器能够将连续的模拟

信号转换为离散的数字信号，从而实现数字数据的处理和传输。

DNS技术的发展与应用趋势

一、DNS技术的发展历程

DNS (Domain Name System)是互联网中用于将域名转换为IP地址的系统。在互联网发展的早期，计算机和网络都非常简单，几

乎都是以IP地址来进行通信的。这些IP地址全部是由数字组成的，不仅难以记忆，而且也不够灵活。为了让人们更方便地使用互联网，DNS技术应运而生。

DNS技术最早是由保罗·芒克（Paul Mockapetris）于1983年发

明的。早期的DNS技术还十分简陋，只能实现最基本的IP地址和域名的对应关系。但是随着互联网的快速发展，DNS技术也经历

了几次重要的演变。

1990年代中期，互联网的用户和服务不断增长，DNS域名解

析系统的速度变得越来越缓慢。于是BIND软件诞生了，这个软

件可以更好地管理DNS。到了20世纪90年代末期，网络设备的

处理能力越来越强，能够解决DNS服务器的处理速度问题。这样，DNS技术就迈入了一个新的阶段。

2000年代，互联网的数据传输越来越多样化和复杂化，DNS

服务也面临许多新的挑战，比如DDoS攻击、DNS劫持等。为了

应对这些挑战，DNS技术开始采用更加复杂的安全性策略，比如DNSSEC和DNS over TLS等。

二、DNS技术的功能

DNS技术的主要功能是将域名转换为IP地址，方便用户使用

互联网。除此之外，DNS技术还有以下几个功能：

1.负载均衡：一些大型的网站会将其服务器分配给DNS服务器，以便向用户提供相应的服务。DNS服务器将域名映射到服务器的

IP地址，这样不仅能够分散流量，还能使服务器不会因为流量过

CADCAM技术的现状及发展趋势

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CAD

CAM

技

术

的

现

状

及

发

展

趋

势

［摘要]随着计算机技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术.CAD/CAM技术自动加工的实现对社会产生了巨大的经济效益。

现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中的基础工业，许多新产品的开发和生产,在很大程度上依赖于模具制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低,已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展.模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。CAD/CAM技术的迅猛发展，软件、硬件水平的进一步完善,为模具工业提供了强有力的技术支持,为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。

［关键词］CAD/CAM; 技术现状；发展历程;发展趋势；

一CAD发展历程及其应用

CAD即计算机辅助设计（CAD-Computer Aided Design) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD。在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。CAD/CAM(计算机辅助设计及制造)技术产生于本世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。。

AD转换的工作原理

AD转换的工作原理是将模拟信号转换成数字信号。模拟信号

是一种连续变化的电压或电流信号，而数字信号是一种离散的信号，只包含两个离散电平，通常表示为0或1。

AD转换器使用一个采样和保持电路，它定期获取输入模拟信

号的样本，并将其保持在一个电容器中。然后，AD转换器使

用一个比较器将这个模拟样本的电压与一个参考电压进行比较。比较器会确定模拟信号样本的电压是高于还是低于参考电压，并输出一个相应的数字信号。

接着，AD转换器会使用一个模数转换器(Mapper)将比较器的

输出转换为一个对应的数字码。这个数字码表示模拟信号样本的量化数值。数量化是将连续的模拟信号样本转换为离散的量化数值的过程。

最后，AD转换器会使用一个编码器将量化的数字码转换为二

进制形式，以便后续的数字信号处理。这个编码的过程通常使用二进制计数系统。

总结来说，AD转换器的工作原理包括采样和保持、比较和量化、以及数字编码等步骤，最终将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

电力电子技术的发展趋势与应用前景

电力电子技术的发展趋势与应用前景随着科技的飞速发展，电力电子技术成为了当前发展中最受瞩目的技术之一，被广泛应用于工业、通信、医疗、交通等众多领域。本文将探讨电力电子技术的发展趋势与应用前景。

一、电力电子技术的基础与发展历程

电力电子技术指的是将电力与电子技术相结合所形成的一种技术。它将电力转换与电子器件相结合，可实现供电系统的高效、智能化、精密控制等特点。电力电子技术的应用范围极为广泛，包括了电源、电器、动力、照明、控制等方面。

电力电子技术的发展历程，草根于20世纪60年代，起初被用作不间断电源，进一步发展为无线输能电源、热补偿电源等。到了21世纪，电力电子技术由于其高效节能、智能化、低耗能等特征，被广泛应用于新能源、智能电网、电动汽车等领域，成为推动技术进步的重要一环。

二、电力电子技术的发展趋势

1、反义变流器将大规模普及

反义变流器是电力电子技术的一个重要分支。它可将交流电转换成直流电，再将直流电转变成交流电。反义变流器在智能电网中起到了至关重要的作用，优点是能够对电力进行高效的流量控制，从而实现电力系统的高效、快速响应。预计未来反义变流器将会大规模普及，满足对能源的更高要求。

2、微网将得到普及

微网是由一组分布式电源、负荷和能量存储装置组成，通过电力互联，形成一种近似于小型电力网的电力系统。微网技术能够将电力设备智能控制、自主组网和协同运行等技术集成起来，为用户提供优质的电力服务。预计未来，微网技术将越来越普及，符合能源调节和能源转型发展趋势。

3、电力互联网的新型拓扑结构

电力互联网是一种新型的能源调控方案，它将分布式电源、负荷、电池储能、高压直流输电等纳入一个交互网中，构成一种基

软件无线电技术综述

一、概述

随着信息技术的飞速发展，无线通信技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色。传统的硬件主导的无线通信系统由于其固有的局限性，已无法满足日益增长的多样化、个性化通信需求。在这一背景下，软件无线电技术应运而生，以其独特的优势引领着无线通信领域的新一轮变革。

软件无线电技术是一种基于数字信号处理（DSP）和现场可编程

门阵列（FPGA）等先进技术的无线通信体系。它的核心理念在于构建一个通用的硬件平台，通过加载不同的软件来实现各种无线通信功能。这种技术范式不仅使得硬件平台能够兼容多种无线标准，如GSM、CDMA、WLAN等，还显著提高了系统的灵活性和可扩展性。

软件无线电技术的核心原理在于将模拟信号进行数字化处理，并在数字域上执行信号处理操作。具体实现过程中，需要构建可编程的数字信号处理器（DSP）和FPGA等硬件平台，并开发相应的数字信号处理算法和软件模块。通过这些技术和手段，软件无线电技术能够实现无线信号的收发和处理，从而满足不同的无线通信标准和功能需求。

软件无线电技术的应用领域广泛，涵盖了军事、移动通信、无线

传感器网络、广播通信等多个领域。在军事领域，软件无线电技术有助于构建灵活的军事通信系统，提高作战指挥效率和协同能力。在移动通信方面，该技术能够实现多模多频的通信功能，支持多种无线标准，提升移动设备的通信能力和互联互通性。在无线传感器网络和广播通信等领域，软件无线电技术也发挥着重要作用，推动着这些领域的持续创新和发展。

软件无线电技术以其独特的优势在无线通信领域展现出了广阔的应用前景。本文将对软件无线电技术的定义、原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势进行全面综述，以期为相关研究和应用提供参考。

单片机实现ad转换的原理

AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将连续变化的模拟信号转换为数字信号的过程。在单片机中，AD转换通常由模拟输入引脚、采样保持电路、比较器和计数器等组成。

下面是单片机实现AD转换的一般原理：

1. 模拟输入引脚：单片机有专门的引脚用于接收模拟信号。该引脚可以连接外部模拟信号源，如传感器等。

2. 采样保持电路：模拟输入信号需要经过采样保持电路。这个电路会根据某种时钟信号，周期性地对输入信号进行采样，并将采样结果保持在一个电容中，以供后续的转换过程使用。

3. 比较器：采样保持结束后，采样保持电路的输出会送到一个比较器。比较器会将采样信号与参考电压进行比较，产生一个数字信号，用以表示该采样信号是大于还是小于参考电压。

4. 计数器：比较器的输出信号会连接到一个计数器模块。计数器会对比较器输出的数字信号进行计数，以产生AD转换的结果。计数器的计数周期和分辨率决定了转换的精度。

5. 数字输出：转换完成后，计数器的结果会输出到单片机的某个寄存器中，以供后续的数据处理使用。这样，模拟信号就被转换为数字信号，可以被单片机的其他部分处理。

需要注意的是，AD转换的精度和速度取决于单片机内部的AD转换模块的性能，以及外部电路的设计和连接方式。每种单片机的具体实现方式有所差异，所以在实际应用中，需要查阅相关单片机的参考手册，了解具体的AD转换原理和实现方式。

集成电路技术的现状和未来发展

集成电路技术的现状和未来发展集成电路技术是现代电子产业的重要支柱，随着电子科技的飞速发展，集成电路技术也不断进步和创新。今天我们将探讨集成电路技术的现状和未来发展趋势，旨在对大家对电子产业更全面的认识。

一、集成电路技术的发展历程

集成电路技术的历史可以追溯到二战后，当时保险丝和电子管等元器件是电路中必不可少的组成部分。到了20世纪60年代，人们开始研究将多个功能组件集成在微型芯片上的技术，这就是集成电路技术的奠基。1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器芯片4004，开启了计算机历史的新篇章。此后，集成电路技术在数字电子领域得到了广泛应用，在音频、视频、通讯、控制等领域也大有作为。

二、集成电路技术的现状

目前，集成电路技术的领域已经非常广泛，从简单的数字芯片到复杂的微处理器、FPGA等，基本涵盖了当今电子产品的所有组

成部分。其中，在数字领域，ASIC（专用集成电路）和PLD（可编程逻辑器件）技术成为市场的龙头，其进行了突破性的技术创新和研发，在提高性能和降低功耗、缩小芯片尺寸等方面取得了卓越成就。

而在模拟电子领域，CMOS、Bipolar和MOS三种工艺技术发展得比较平衡。CMOS技术被广泛应用在数字信号处理和高精度模拟信号处理领域。Bipolar技术主要应用于RF和高速的AD/DA 转换器等领域，MOS则主要应用于低功耗的电气化学、生物医学等领域。

三、集成电路技术的未来发展趋势

1.多核技术

随着计算机性能需求的增加，同时要满足抵御网络攻击、视频处理等复杂计算任务，多核技术将成为未来的趋势。多核技术不仅能提高计算速度和运行效率，也可以减少系统耗能，从而能够实现系统的可持续发展。

数字图像处理技术的发展历程、现在及趋势-数字图像处理论文-计算机论文

——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——

数字图像处理技术是将图像信号转变成为数字信号并借助计算机以便达到某种目的的一种处理方式[1].这项起源于上个世纪50 年代的技术借助了计算机的发展，同时数学的发展更是推动了数字图像处理技术理论与实践两个方面的完善。

目前这类技术已经广泛应用于航天工程、生物医药工程、工农业、科学研究等方面。作为一项发展前景良好的新型学科，深入研究数字图像处理技术的发展历程对数字图像处理技术的未来发展趋势也有一定积极意义。

1 数字图像处理技术的发展

1.1 数字图像处理技术的发展历程

（1）上个世纪20 年代，数字图像处理最早应用于报纸行业。由于报纸行业信息传输的需要，一根海底电缆从英国伦敦连输到美国纽约，实现了第一幅数组照片的传送。在当时那个年代如果不采用数字图像处理，一张图像传达的时间需要7 天，而借助数字图像处理技术仅耗费 3 小时。随着计算机技术的发展，计算机技术与数字图像处理两者之间结合得越来越紧密，从而促进了数字图像处理技术的发展。

（2）上个世纪60 年代，一台关于能够实现图像处理任务的计算机诞生，作为第一台图像处理的计算机标志着数字图像处理技术开始进入快速发展阶段。利用计算机实现了更加高级的图像处理。在上个世纪60 年代末至70 年代初，最开始数字图像处理技术仅作用于空间开发等，之后慢慢进入医学图像、天文学等领域。其中最值得一提的就是计算机断层（CT）的出现，它是整个医学诊断领域最重要的应用[2].CT 根据人头部界面的投影将数据传输至计算机获得截面重建。

现代智能传感技术及应用ppt课件

04
加强国际合作与交流，提升我国智能传感器产业的国际竞争力。
THANKS。
通信接口技术
通过有线或无线方式与上位机或网络进行通信，实现数据的传输和共享。
算法技术
运用各种算法对传感器数据进行处理和分析，提高测量精度和智能化程度。
应用领域与市场前景
应用领域
智能传感技术广泛应用于工业自动化、环境监测、智能家居、医疗健康、智能交通等领域，为各个领域的发展提供了重要的技术支持。
警和应急救援提供支持。
05
挑战与未来发展趋势预测
技术挑战及解决方案探讨
传感器小型化与集成化
提高传感器灵敏度、降低功耗、实现微型化设计，同时解决集成化过程中
的信号干扰、热管理等问题。
传感器智能化
多传感器融合技术
研发具有自学习、自适应能力的智能传感器，实现传感器与人工智能技术
的深度融合。
解决多源信息融合、协同感知等技术难题，提高传感器系统的整体性能。
发展历程
从传统的模拟传感器到数字传感器，再到智能传感器，经历了多个发展阶段，不断推动着传感技术的进步和应用领域的拓展。
核心技术原理简介
传感器技术
通过特定的物理、化学或生物效应将被测量量转换为可测量的电信号，实现信息的获取。
微处理器技术
采用微处理器对传感器信号进行放大、滤波、A/D转换等处理，提取出有用的信息。

半导体技术的发展和意义

摘要：

1.半导体技术的定义和基本原理

2.半导体技术的发展历程

3.半导体技术的重要应用领域

4.我国在半导体技术领域的地位和贡献

5.半导体技术的发展趋势和挑战

6.半导体技术对我国经济社会发展的意义

7.结论：半导体技术的重要性及其对未来的影响

正文：

半导体技术是现代科技领域中的重要组成部分，它的发展和应用对全球经济和社会发展产生了深远影响。半导体技术的核心是半导体材料的制备和应用，其基本原理是利用半导体材料的导电性能在电子器件中实现电流的控制。

半导体技术的发展历程可以追溯到20世纪初，随着科技的进步，半导体材料从最早的锗、硅等元素发展到化合物半导体，如氮化镓、碳化硅等。尤其是集成电路的发明，使得半导体技术进入了一个新的时代。集成电路的诞生使得电子设备变得更小巧、更高效，为信息时代的到来奠定了基础。

半导体技术在我国得到了长足的发展。我国已经成为全球最大的半导体市场，同时也是全球最大的半导体器件生产国。在我国，半导体技术在通信、计算机、家电等领域的应用日益广泛，为国家经济社会的发展做出了巨大贡献。此外，我国在半导体材料、器件设计、封装测试等方面也取得了一系列重要成

果。

然而，我国在半导体技术领域仍面临一些挑战。首先，我国在半导体产业链的高端环节相对薄弱，尤其是在集成电路设计和制造方面。其次，我国半导体产业与国际先进水平的差距仍然较大，尤其在技术研发和创新能力上。此外，全球半导体产业竞争日益激烈，我国需要加大政策扶持力度，提高产业竞争力。

面对挑战，我国政府和企业纷纷采取措施，推动半导体技术的发展。政府层面，制定了一系列政策，如“国家大基金”等，以支持半导体产业的发展。企业层面，加大研发投入，加强与国际合作，不断提高自主创新能力和市场竞争力。

集成电路技术的发展与趋势

一、引言

自从第一个集成电路IC问世以来，集成电路技术就不断在发展。在这几十年间，我们见证了集成电路技术从部件级、门电路级、逻辑电路级，到现在大规模集成、超大规模集成的演变。集

成度越来越高，功能越来越强大，越来越多的应用市场涌现出来。本文将从发展历程、发展趋势两个方面进行介绍。

二、发展历程

集成电路技术的发展可以分为以下阶段：

1. 部件级：1958年，杰克·基尔比联合展开任职于德州仪器公

司（Texas Instruments）的工程师建造了第一片基于硅的晶体管。

2. 门电路级：20 世纪 60 年代，集成电路的发明使得门电路成

为了联系数字电路理论和实践的桥梁。

3. 逻辑电路级：20 世纪 70 年代，高效的 LSI 设计流程、优秀

的EDA 工具+1、越来越成熟的制造工艺以及全新的计算机软、硬

件技术实现了大规模的逻辑电路集成。

4. 大规模集成：20世纪80年代末-90年代初，CMOS工艺的成熟，使得集成电路的尺寸继续缩小，并增加了逻辑门的数量。

5. 超大规模集成：21世纪至今，CMOS8nm以下制程的问世，航空航天、射频、生物医学等领域对芯片尺寸、功耗、带宽、操作速度等多方面提出了更高的要求，促使集成电路技术的发展又迈入新的阶段。

三、发展趋势

1. 高速化：在高速通信和计算机处理上，对芯片速度的要求越来越高，这对芯片技术提出了更高的要求。芯片的时钟速度已经进入 GHz 级别，未来还要朝更高速度的方向发展。

2. 低功耗化：低功耗技术正在逐步发展，未来芯片将更好地应用于物联网、智能家居、智能穿戴和汽车等领域。在低功耗技术方面，芯片制造商使用FinFET 级别的工艺制造芯片，进一步降低功耗，提高芯片运转稳定性。

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ad转换器和da转换器

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1 引言 (3)

2 A/D转换器的发展历史 (3)

3 A/D转换技术的发展现状 (3)

3.1 全并行模拟/数字转换 (4)

3.2 两步型模拟/数字转换 (4)

3.3 插值折叠型模拟/数字转换 (5)

3.4 流水线型模拟/数字转换 (6)

3.5 逐次逼近型模拟/数字转换 (7)

3.6 Σ-Δ模拟/数字转换 (8)

4 A/D转换器的比较与分类 (9)

5 A/D转换技术的发展趋势 (10)

A/D转换电路的外特性研究以及A/D转换技术的发

展历程和趋势

1 引言

随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。A/D转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。随着数字技术的飞速发展，人们对A/D转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。本文主要介绍了当前几种常用的A/D转换技术；并通过对数字技术发展近况的分析，探讨了A/D转换技术未来的发展趋势。

2 A/D转换器的发展历史

计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。A/D转换器正是基于这种要求应运而生的。1970年代初，由于MOS工艺的精度还不够高，所以模拟部分一般采用双极工艺，而数字部分则采用MOS工艺，而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个芯片上。因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。

1976年，出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。此时的单片集成A/D转换器中，数字部分占主体，模拟部分只起次要作用；而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。这种A/D转换器的成本低、功耗小。1990年代，便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。当时的A/D转换器功耗为mW级，而现在已经可以降到μW级。A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高，目前，A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS，分辨率已经达到24位。

3 A/D转换技术的发展现状

通常，A/D转换器具有三个基本功能：采样、量化和编码。如何实现这三个功能，决定

了A/D转换器的电路结构和工作性能。A/D转换器的类型很多，下面介绍几种目前常用的模拟/数字转换技术。

3.1 全并行模拟/数字转换

全并行A/D转换器的结构如图1所示。它的工作原理非常简单，模拟输入信号同时与2N-1个参考电压进行比较，只需一次转换就可以同时产生n位数字输出。它是迄今为止速度最快的A/D转换器，最高采样速率可以达到500MSPS。但是，它也存在很多不足。首先，硬件开销大，其功耗和面积与分辨率呈指数关系；其次，结构重复的并行比较器之间必须要精密匹配，任何失配都会造成静态误差。而且，这种A/D转换器还容易产生离散和不确定的输出，即所谓的“闪烁码”。所以，全并行A/D转换器只适用于分辨率较低的情况。

图1N位全并行A/D转换器结构框图

减小全并行A/D转换器的输入电容和电阻网络的级数是提高其性能的关键。为了达到这一目的，采用了各种新技术，如将全并行结构与插值技术相结合，可降低功耗和面积，从而可使全并行A/D转换器进行更高精度的模拟/数字转换。Lane C.设计了一个10位60MSPS转换速率的全并行A/D转换器，通过运用插值技术，将比较器的数目从1023个减小到512个，大大节省了功耗和面积。

3.2 两步型模拟/数字转换

两步型A/D转换器的结构如图2所示。首先，由一个粗分全并行A/D转换器对输入进行高位转换，产生N1位的高位数字输出，并将此输出通过数字/模拟转换，恢复为模拟量；然后，将原输入电压与此模拟量相减，对剩余量进行放大，再送到一个更精细的全并行模拟/数字转换器进行转换，产生N2位的低位数字输出；最后，将这两个A/D转换器的输出并联，

作为总的数字输出。

与全并行A/D转换器相比，此种类型的A/D转换器虽然转换速度降低了，但是节省了功耗和面积，解决了全并行A/D转换器中分辨率提高与元件数目剧增的矛盾。因此，两步型A/D转换器可用于10位以上的模拟/数字转换，但是，它对剩余量放大器的要求很高，剩余量必须被放大到充满第二个A/D转换器的输入模拟量围，否则，会产生非线性和失码。另外，第一级A/D转换器和D/A转换器的建立时间及精度是限制两步型A/D转换器工作速度的一个重要因素，如果建立时间不充分，势必导致转换结果出现误差，所以，大多数两步型A/D转换器都采用了数字校正技术来改善这一问题。Razavi，B.和Wooley，B.A.采用校正技术研制的两步型A/D转换器，其第一级比较器的建立时间只需10ns，失调电压可达到5mV，转换速度高达5MSPS，分辨率为12位。

图2两步型A/D转换器的结构框图

3.3 插值折叠型模拟/数字转换

折叠结构如图3所示，其基本原理就是通过一个特殊的模拟预处理(图3中的阴影部分)产生余差电压，并随后进行数字化，获得最低有效位(LSB)，最高有效位(MSB)则通过与折叠电路并行工作的粗分全并行A/D转换器得到，几乎在对信号采样的同时，对余差进行采样。

图3折叠结构框图

图3中，折叠电路的传输函数是理想情况，实际电路很难实现。所以，一般的折叠结构都

具有非线性，但其过零点处的非线性为0。若只考虑这些过零点，则Vin与Vrj之差的极性可以被正确确定，再采用插值的办法产生额外的过零点来解决低位。这就是插值折叠的基本思想，它既利用了折叠特性，又不带来额外的非线性。

各种新技术的运用，使插值折叠型A/D转换器的性能不断提高。这里介绍两种新技术：电流式插值系统和级联结构。用电阻实现的电压式插值器，其精度受到电阻匹配度的限制，而在电流式插值器中，信号是由电流幅度表示的，其精度更高，而且更适合在低电源电压下工作。Li，Y-C等人通过在细量化通路上采用电流模式信号处理技术来降低电压摆幅，获得了具有300MSPS转换速度、60MHz输入信号带宽、7位分辨率的A/D转换器。另一种改进方法就是采用级联结构。在无需增加并行输入级和细分A/D转换器中比较器数目的条件下，级联结构可将转换精度提高到8位以上。V orenkamp，P.等人设计的12位插值折叠型A/D转换器采用三步式级联结构，其中，3位粗分量化，3位中分量化，6位细分量化。该A/D转换器只需50个比较器，转换速度为60MSPS。

3.4 流水线型模拟/数字转换

流水线型A/D转换器是对两步型A/D转换器的进一步扩展，其结构如图4所示。它将一个高分辨率的n位模拟/数字转换分成多级的低分辨率的转换，然后将各级的转换结果组合起来，构成总的输出。每一级电路由采样/保持电路(S/H)、低分辨率A/D转换器、D/A转换器、减法器和可提供增益的级间放大器组成。

图4流水线型A/D转换器结构框图

这种类型的A/D转换器具有以下优点：每一级的冗余位优化了重叠误差的纠正，具有良好的线性和低失调；每一级都具有各自独立的采样保持放大器，因此允许流水线各级同时对多个采样进行处理，从而提高了转换速度；分辨率相同的情况下，电路规模及功耗大大降低。但它也存在一些缺点：复杂的基准电路和偏置结构；输入信号必须穿过数级电路，造成流水