Couverture ElectroniqueS n°127

CAN dépassant 1 GHz et/ou très peu gourmands en énergie, modulateurs sigma-delta à bande passante supérieure à 10 MHz, CNA 14 bits 1,4 Géch/s sous 3 V… Les convertisseurs innovent pour répondre aux futurs besoins des systèmes embarqués. San Francisco Si les convertisseurs de données occupent toujours une place de choix dans les présentations faites à la conférence internationale sur les circuits intégrés (ISSCC), ils ont été particulièrement mis en valeur lors de la dernière édition, qui s'est tenue mi-février à San Francisco (voir notre numéro du 26 février). Quatre sessions étaient en effet dédiées à la présentation des dernières innovations en matière de convertisseurs analogique-numérique (CAN) et numérique-analogique (CNA), ces innovations permettant d'améliorer tout autant la rapidité que la résolution ou la consommation. Il est vrai que les CAN et les CNA représentent l'interface critique avec le monde réel; le traitement numérique s'accélérant, ils sont de plus en plus souvent un goulet d'étranglement à l'extension des performances du système. Dans certains cas, par ailleurs, les progrès dans le domaine des convertisseurs ouvrent la voie à des architectures radicalement nouvelles. Les avancées dévoilées cette année à San Francisco concernent l'extension de la bande passante des convertisseurs sigma-delta pour répondre aux futurs besoins des systèmes de communications large bande (67 dB de gamme dynamique à 10 MHz pour un modèle expérimental 4 bits 160 Méch/s en Cmos 0,18 µm de Philips Research) ainsi que la montée au-dessus de 1 Géch/s de la vitesse d'échantillonnage des CNA 14 bits pour simplifier le traitement radio à porteuses multiples. Le circuit dévoilé par Analog Devices lors de la conférence devrait ainsi rendre possible la synthèse directe de signaux FI et large bande. Il s'agit d'un CNA 14 bits en technologie Cmos 0,18 µm qui fonctionne sous une tension de 3V et est caractérisé par une fréquence d'échantillonnage de 1,4 Géch/s avec une marge dynamique (SFDR) de 67 dBc. Un CAN 8 bits Cmos 1,6 GHz La conférence ISSCC2004 a aussi été le témoin de la présentation de CAN travaillant à plus de 1 GHz, toutes résolutions confondues et avec des consommations très réduites, ainsi que de nombreuses autres innovations destinées à permettre l'intégration de convertisseurs dans les circuits numériques en technologie Cmos 0,18 µm et moins. Au chapitre des records en fréquence d'échantillonnage, National Semiconductor a décrit, lors de la conférence, un CAN 8 bits 1,6 GHz en technologie Cmos 0,18 µm. Ce circuit, qui est d'ores et déjà échantillonné sous la référence ADC081000, est caractérisé par une consommation de 1,4 W sous une tension de 1,8 V (1,54 W sous une tension nominale de 1,9 V). Garanti sans code manquant sur toute la plage de températures de fonctionnement, il comporte en outre une interface LVDS. Plus particulièrement destiné à des applications dans le domaine de la mesure (oscilloscopes haute vitesse par exemple), l'ADC081000 est également caractérisé par une non-linéarité différentielle (DNL) de ±0,15LSB max., une non-linéarité intégrale (INL) de ±0,35LSB max., et un nombre de bits effectifs (ENOB) de 7,5 à une fréquence d'entrée de 100 MHz (7,26 à la fréquence de Nyquist), tout cela pour une fréquence d'échantillonnage de 1,6 Géch/s. Premier d'une famille de CAN dans la gamme du gigahertz de NS, il devrait être suivi d'un modèle double dans la deuxième moitié de l'année (en technologie Cmos 0,18 µm, le 2 c&oelig;ur du CAN ne mesure que 3,6 mm). Toujours dans le domaine des CAN, mais pour des applications vidéo cette fois, Philips Semiconductors a, lui, développé un modèle 8 bits caractérisé par une fréquence d'échantillonnage maximale de 600 MHz, un ENOB de 7,5 bits jusqu'à 400 Méch/s et une consommation de seulement 200 mW. Ce circuit, qui n'est pas encore disponible sur le marché, est lui aussi fabriqué en Cmos 0,18 µm. Nordic VLSI a, pour sa part, utilisé une technologie Cmos 0,13 µm logique (sans aucun rajout de module) pour un CAN 10 bits 120 Méch/s ne consommant que 90 mW sous 1,2 V. Ce CAN, dont la surface ne 2 dépasse pas 1,3 mm , est plutôt destiné à être intégré dans des circuits plus complexes. C'est également une technologie Cmos 0,13 µm qu'a utilisée Broadcom pour un CAN 8 bits 125 Méch/s ne consommant que 21 mW sous une tension de 1,2 V et occupant une surface de silicium de seulement 0,09 mm2. Le record de la faible consommation appartient toutefois à un CAN développé par Infineon Technologies. Fabriqué en technologie Cmos numérique 90 nm, le prototype présenté par la société allemande est caractérisé par une résolution de 6 bits, une fréquence d'échantillonnage de 600 MHz et une consommation de 10 mW. Quant à la palme de la rapidité, elle revient sans conteste à un circuit en technologie SiGe de TelASIC. La jeune pousse américaine, déjà à l'origine de CAN et CNA 14 bits très rapides (voir notre numéro du 9 octobre 2003), a ainsi présenté à San Francisco un CAN flash 3 bits avec une cadence d'échantillonnage de 40 Géch/s et une bande passante de 12 GHz. Ce CAN est l'un des éléments essentiels d'un futur émetteur-récepteur fonctionnant dans les bandes UHF à Ka.

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