산업 및 의료용 영상장비를 위한 고속 ADC 기술

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2015년 09월 16일

ADC(아날로그-디지털 컨버터) 기술이 변화하고 있다. 내셔널세미컨덕터는 기존의 파이프라인 방식과 비교하여 시스템 가격을 낮추고, 저전력을 실현하는 시장의 트랜드에 따라 새로운 고속 연속시간 시그마-델타 ADC를 새롭게 출시했다.

새롭게 출시한 연속시간 시그마-델타(CTSD) AD 컨버터 기술은 15년 이상 대학 및 업계에서 연구과제로 다루어져 왔던 기술이다. 내셔널은 이번 CTSD 방식의 ADC12EU050의 출시를 통해 연구 과제로만 머물렀던 CTSD 기술을 생산라인에 성공적으로 접목시킨 최초의 제조회사가 됐다. 내셔널은 매우 적은 전력에서 높은 동적성능이 필요한 이미징, 통신, 테스트 및 측정 어플리케이션을 위해 CTSD ADC 제품 공급을 확대할 예정이다. 연속시간 아키텍처를 이용하면 안티 앨리어싱 필터링 기능을 ADC에 포함시키면서 신호조절과 같은 다른 신호 경로 기능을 통합할 수 있기 때문에 시스템 설계가 매우 간단해진다.

최근 STSD 제품 출시를 위해 한국을 방문한 내셔널의 아시아 태평양지역 앰프제품 마케팅 매니저인 케빙 쿵씨는 “STSD는 기존에 사용되고 있는 파이프라인 컨버터에 비해 50% 이상 전력소모를 줄일 수 있다.”고 말했다. 에너지 효율이 높은 내셔널의 PowerWise 제품군에 속하는 ADC12EU050은 경쟁사의 파이프라인 제품과 비교하여서도 절반(350mW) 정도에 불과한 전력을 소모하며, 최대 25MHz의 샘플 대역폭을 제공하는 8채널, 12비트 50MSPS(Mega-Samples per Second) ADC이다. 이에 제조업체들은 이 획기적인 저전력 소모를 구사하는 ADC12EU050 제품을 통해 산업용 이미징 장비 및 휴대용 의료 초음파 기기의 배터리 수명을 연장하고 열발생을 줄일 수 있다. 향후에는 무선 및 계측장비 어플리케이션에 적합한 제품도 출시할 예정이다.

파이프라인 컨버터 대비 50% 저전력 실현
이번에 새롭게 출시한 CTSD 컨버터는 기존의 파이프라인 방식에 비해 50%대의 낮은 전력 손실과 대역내 앨리어싱 다운에서 오는 대역외 신호 차단을 위해 로우 패스, 브릭월(Brickwall) 안티 앨리어싱 필터 통합을 장점으로 한다. 또한 클럭 조절 기능이 있는 PLL(Phase-Locked Loop) 및 VCO(Voltage-Controlled Oscillator)를 통합하여 저가형 클럭 소스 사용이 가능할 뿐만 아니라, 입력이 사전에 결정된 한계를 초과하더라도 한 클럭 사이클내에 포화로부터 복원하는 온칩 IOR(Instant-Overload Recovery) 기능을 내장했다.

ADC12EU050 12비트, 초저전력, 8진 CTSD ADC는 최대 25Mhz의 샘플 대역폭 및 40~50MSPS의 전환율을 제공한다. 이 장치는 68dB의 SINAD(Signal-to-Noise And Distortion) 및 70dBFS(decibels full scale)의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 특징으로 한다. 1.2V의 공급전압에서 작동하는 이 장치는 50MSPS에서 채널당 44mW를 소비해 총 전력 소비량이 350mW에 불과하다. 이 제품은 업계 표준인 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 및 SLVS(Scalable Low-Voltage Signaling) 모드를 제공하는 프로그램 가능한 시리얼라이즈된 출력을 사용하여 상호 연결로 인한 복잡성을 줄여준다.

내셔널의 케빙 쿵씨는 “고속, 저전력, 고성능을 특징으로 하는 시그마-델타 컨버터는 연구과제로만 진행되었던 방식을 내셔널이 업계 최초로 상용화에 성공한 것이며, 이는 지난 2007년 1월 시그마-델타 분야연구개발 전문업체인 지그널(Xignal Technologies)에 대한 인수를 통해 기술 확보가 가능했기 때문이다.”고 말했다.
한편 내셔널의 PowerWise는 에너지 효율이 뛰어난 내셔널의 제품 포트폴리오를 반영하고 있다. 이 브랜드는 구성품 수준에서 탁월한 성능 대 전력을 갖는 제품이자 다른 내셔널 부품과 함께 사용할 경우 뛰어난 에너지 효율의 솔루션을 제공하는 제품을 의미한다고 내셔널은 밝혔다.

아이씨엔 매거진 2008년 02월호