Инженеры из Университета Бригама Янга (BYU) в штате Юта спроектировали самый энергоэффективный в мире сверхширокополосный аналого-цифровой преобразователь, который на частоте 10 ГГц потребляет всего 21 мВт. Это на порядок-два меньше, чем предлагают современные аналоги. С такими АЦП устройства с беспроводной связью, например, смартфоны, смогут существенно увеличить время автономной работы.

Источник изображения: Brigham Young University

«Многие исследовательские группы по всему миру сосредоточены на АЦП. Это похоже на соревнование, кто сможет построить самый быстрый и самый экономичный автомобиль в мире, — сказал глава группы разработчиков профессор университета Вуд Чан (Wood Chiang). — Очень сложно победить всех остальных в мире, но нам удалось это сделать».

Проект, финансируемый Министерством науки Тайваня и консорциумом технологических компаний, занял четыре года — три года на разработку чипа и один год на его тестирование. В команду исследователей вошли сотрудники из Национального университета Тайваня и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Добиться столь выдающегося результата работы АЦП инженеры смогли благодаря двум основным улучшениям в схеме и структуре преобразователя. Во-первых, конструкция и размещение конденсаторов в цепях ЦАП, которые также входят в аналого-цифровые преобразователи, была сделана такой, чтобы максимально уменьшить паразитные ёмкости схемы. Также конденсаторы собирались в группы, а каждая группа обслуживала один единственный разряд (канал или бит).

Вторым улучшением стало представление такого схемотехнического решения, как аналоговый ключ со следящей вольтодобавкой (bootstrapped switch) в виде двухканального маршрута, где каждый путь можно оптимизировать независимо. Это повысило скорость работы без усложнения схемотехники. Потребление практически не выросло, а скорость переключения значительно поднялась.

Источник изображения: Brigham Young University

Всё вместе — снижение потребление за счёт уменьшения паразитной ёмкости схемы и повышение скорости переключения за счёт многоканальной схемы ключа — позволило добиться впечатляющих результатов. Будет интересно узнать, кто из производителей смартфонов или других беспроводных устройств первым возьмёт эту схемотехнику на вооружение.