逐次逼近型(SAR)ADC由于其極佳的信噪比和非線性，以及低功耗和無延遲等特性在工業(yè)自動化(軌道交通，電池化成，電機控制等)、能源(繼電保護，新能源逆變等)和儀器儀表(高線性度測量儀表，芯片測試設備ATE等)等領域得到了極為廣泛的應用。

目前國產化SAR ADC大多沿襲了國際競品的原有電路架構，難以避開國際競品的特有工藝而需要在非大陸晶圓廠流片，而且存在知識產權風險，在如今復雜多變的國際局勢下為供應安全帶來了不確定性。更重要的是工業(yè)產品都需要長期可靠地工作，如果僅沿襲原有電路而對電路理解不透徹，也會為工業(yè)現(xiàn)場苛刻的工作環(huán)境下的可靠性埋下隱患，而且無法迭代更新產品。

士模SAR ADC產品CM2248、CM2268和CM2368采用士模原創(chuàng)的變增益放大器直驅SAR ADC內核架構(直驅direct-drive架構)，實現(xiàn)了較國際競品更高的信噪比和更低的功耗，并通過正向設計突破工藝瓶頸，實現(xiàn)了境內流片，更大限度地保障了供應安全。該系列產品已經通過軌道交通客戶24個月、電力和其他工業(yè)客戶18個月的批量驗證測試，在頭部客戶得到了廣泛的應用。

產品亮點

CM2248、CM2268和CM2368是8通道高精度SAR ADC，內置靈活的數(shù)字濾波器、低溫漂2.5V基準電壓源、基準電壓緩沖器以及高速串行和并行接口，1MΩ的高輸入阻抗以及片內濾波器，可以極大簡化外圍電路設計。

CM2248具有16位分辨率，200kSPS采樣率，±10V檔位下SNR高達92dB，采用5V單電源供電，可以處理±10V、±5V真雙極性輸入信號。輸入鉗位保護電路可以承受高達±18.5V的電壓。

CM2268和CM2368分別具有16位和18位分辨率、雙極性輸入、1MSPS采樣率，都可以處理單端±12.5V、±10V、±5V、±2.5V和差分±25V、±20V、±12.5V、±10V、±5V真雙極性輸入信號。輸入鉗位保護電路可以承受高達±19.5V的電壓。

CM2248、CM2268和CM2368與國際競品的性能對比(如表1所示)，在同等分辨率和采樣率下，其SNR較國際競品提高2dB，同時CM2268和CM2368在功耗上較國際競品降低30%。這些測試結果充分展示了士模原創(chuàng)的直驅direct-drive架構的優(yōu)勢。

士模自主設計且量產的SAR ADC還包括CM2249(競品AD7616)、CM2322(競品AD7982)、CM2220(競品AD7980)、CM2219(競品AD7699)和CM2209(競品AD7689)等。其中CM2248和CM2249已經通過了廣五所的AQKK安全可控認證。

技術亮點

變增益放大器直驅SAR ADC內核架構

AD7606和AD7606C的芯片架構均采用三個級聯(lián)的電路模塊，即：變增益放大器+ADC驅動器+SAR ADC內核。為了實現(xiàn)高精度，SAR ADC內部通常使用很大的采樣電容(如圖1中的Cs)來降低采樣噪聲，因此需要專門的ADC驅動器。這種傳統(tǒng)解決方案雖然可以滿足驅動力的需求，但驅動級電路中的電阻負反饋放大器(如圖1中的 Rs、RF和運放)增大了功耗和以及噪聲，導致信號鏈路信噪比下降。

為了提升信噪比并降低功耗，士模采用自主創(chuàng)新的變增益放大器直驅SAR ADC內核架構(直驅direct-drive架構)。信號鏈路精簡為“變增益放大器+SAR ADC內核”，移除了ADC驅動器及其額外噪聲和功耗。同時，士模對變增益放大器和SAR ADC的連接方式進行全新設計，解決驅動力問題。具體創(chuàng)新技術點包括采樣重構技術、采樣軟開關技術、噪聲阻斷技術等，這些關鍵技術創(chuàng)新使得直驅direct-drive架構成為可能，滿足客戶對SAR ADC高精度、高信噪比和低功耗的需求。直驅direct-drive架構和相關創(chuàng)新技術點已經獲得多項發(fā)明專利保護。

可靠性設計

為滿足工業(yè)客戶對產品可靠性的高要求，在功能設計的同時，需要對潛在的失效模式及機理進行可靠性設計。以保護電路為例，CM2248采用了模擬輸入鉗位保護電路設計：各通道模擬輸入通過獨特的雙極性ESD電路設計，即使在單電源5V供電下，也可支持輸入信號幅度過壓達±18.5V。當模擬信號輸入范圍在±18.5V之內時，此鉗位保護電路不會開啟。一旦高于此電壓范圍，鉗位保護電路開啟，可迅速泄放電流。得益于此ESD電路設計，各通道模擬輸入HBM電壓可達8KV。

SAR ADC配套產品

放大器

CM4101(對標OP27)，3nV/√Hz@1kHz低噪聲，雙極性工藝以其出色的噪聲性能和低失調電壓，非常適合作為SAR ADC的驅動電路。

CM4132(對標AD8606)，最大失調電壓100μV，遠小于國際競品，其超低偏流、失調電壓和寬帶寬，非常適合光傳感器調理電路。

基準源

CM5102(對標AD780)，可以選擇性輸出2.5V和3V電壓，最大溫漂5ppm(-55℃~125℃)，可以滿足絕大多數(shù)場景。

CM5405(對標LT1021)，可以輸出5V電壓，最大溫漂3ppm(-55℃~125℃)，更能滿足工業(yè)醫(yī)療等應用場景。

LDO

CM6111(對標LT3042)，200mA，其超低噪聲和高PSRR(79dB@1MHz)，可以完美的匹配高精度信號鏈需求。

CM6511(對標LT1964)，200mA，負壓，可以滿足工業(yè)現(xiàn)場雙極性輸入的要求。

質量與服務

對高性能的極致追求也包含了對質量的嚴謹態(tài)度，只有精益求精的工匠精神才能做到兩者的兼顧。為滿足工業(yè)客戶對產品一致性、穩(wěn)定性和可靠性的高要求，士模已經建立整套從研發(fā)設計、實驗室測試、批量生產驗證測試到客戶應用參考設計及支持、售后失效分析等產品全生命流程的支持和服務體系。

質量保障

• 產品質量：工程階段/量產階段/產品生命周期內均對產品的制成能力/SPC/PFMEA/Control Plan/變更管理有明確的管控要求及效果確認。

可靠性及失效分析：參考工規(guī)/車規(guī)的可靠性標準執(zhí)行嚴苛的Qual及量產監(jiān)控可靠性，具備失效分析流程及第三方合作的實驗室。

• 售后質量：按照2485原則處理客戶訴求及現(xiàn)場支持分析，建立可追溯性管理制度進行異常追蹤及品質管理；遵循J-STD-046進行變更管理。

技術服務

• 系統(tǒng)解決方案：工業(yè)現(xiàn)場應用場景的多樣化，對信號采集系統(tǒng)的要求也是多樣的。士模FAE團隊擁有一流的從原理圖、PCB到嵌入式開發(fā)的技術背景，目前在北京、上海、蘇州、武漢和深圳均有貼近客戶的布局，可以和客戶一起設計、驗證和實現(xiàn)各種不同信號采集系統(tǒng)的解決方案。
• 全方位技術支持：發(fā)揮產品全正向設計的優(yōu)勢，依托扎根于國內市場的研發(fā)、AE和FAE團隊，士?？梢詾榭蛻籼峁┮徽臼郊夹g服務，及時解決客戶在產品應用過程中的技術問題。

士模微電子公司介紹

士模微電子由國際知名專家領銜，專注于工業(yè)級信號鏈芯片的設計和銷售，以高性能ADC/DAC芯片為技術核心，產品線全面覆蓋高性能ΔΣ/SAR/Pipeline ADC、DAC、放大器、基準和LDO，并已導入高鐵、電力、工控、儀器儀表等領域頭部客戶。依托資深的研發(fā)、運營、質量、營銷和客戶支持團隊，士模微電子堅持全正向設計并熟稔Foundry工藝，保障國產自主可控。