微控制器内建16位ADC

内建模拟数字转换器（ADC）的微控制器（MCU）已经在影像系统、工业控制、医疗仪器、科学仪表、无线基站和自动测试设备等领域被广泛应用。这种器件的技术升级路线无外乎沿着两个方向：一是选择功能更强大的微处理器芯核,如ARM等32位微处理器架构;另一个方向就是提升内部ADC的性能——在这个方面,Silicon Laboratories公司最近宣称在技术上有所突破,他们推出的C8051F064系列器件据称是业内首款内建16位ADC的MCU。
　　C8051F064器件用两组独立工作的16位/1Msps的ADC,加上主频为25MHz的8051 CPU内核构成了一个适用与高速数据采集的微控制器架构。Silicon Laboratories公司微控制器解决方案副总裁Derrell Coker分析说,以前为了实现这种“16位ADC+MCU”的功能,通常有两种方法—— 一种是用一颗内建12位ADC的微控制器与一个离散放大器组成硬件平台,然后通过优化超取样算法、噪声重整算法、滤波算法等软件手段达到所需的性能要求,这种方案的成本在12~20美元;另一种是采用“微控制器+高速16位ADC”的双芯片方案,大概需要16~30美元——而C8051F064器件的妙处就在于将高速ADC和控制功能在一个单芯片上实现,这样做最直接的好处就是将方案成本压缩在了10美元以内。

C8051F064用两组16位ADC与一个8051内核完成高速数据采集工作

　　Silicon Laboratories本身是一家模拟与混合信号IC公司,他们在2003年通过收购Cygnal Integrated Products公司进入8位MCU市场,这种背景决定了模拟性能的表现一定是公司产品主要的卖点。Derrell Coker将C8051F064与另一种采用独立式16位/1Msps的ADC的双芯片方案做比较,在积分非线形失真（INL）方面C8051F064小于±0.75LSB,而竞争性方案的指标为±1.0LSB。而在功耗方面C8051F064的优势也很显著,只有20mW,不足竞争性方案115mW功耗的五分之一。值得一提的是,C8051F064信噪失真比（SINAD）为89dB,也优于普通16位ADC的98dB的典型值。
　　此外,C8051F064的其他性能还包括具有3组可编程比较器、内建误差小于2%的内部振荡器、包含两组UART、SMBus和SPI总线串行端口、最高为64KB的闪存,以及DMA界面。
　　可以说,在需要高速数据采集的应用中,C8051F064系列器件是一种可以尝试的选择。