数字世界里的模拟技术

在我们现实生活中，处处充满模拟信号。比如灯光的亮度、声音的大小、声音音调变化、风力的大小等等，都是模拟的。大家知道，数字技术的发展正改变着我们的工作与生活，但被很多人忽略的是：模拟产品也随着数字世界的扩大而日益发展。模拟产品能够把模拟信号，譬如语音、压力、温度转换为数字信号，即“0、1”这样的信号，然后由MCU、DSP这样的信号处理单元进行处理。可以说，数字技术与模拟技术的发展相辅相成。

我们都用过数字录音笔，那么就以它为例来看看模拟产品是如何工作的。我们说话的时候，声音首先要被一个器件读取，由于我们与录音笔距离可远可近，因此读取器件首先要最大程度保证声音的真实程度。同时我通过AD把声音转换成数字，然后通过PCM、ADPCM进行压缩。声音回放其实是一个信号压缩和转换的过程：将含有声音资料的数字信号传送到一个DA（数字模拟）转换器，再把数字信号转换成相应的模拟信号，最后通过耳机或音箱作相应的放大。这就是一个完整的模拟过程。

正因为数字技术与模拟技术的密不可分，因此模拟市场始终保持增长。整个全球模拟市场从01年开始的预计平均年增长率是12％。这其中会有起伏，从5%到20%不等。但是相对而言，模拟市场的成长比较稳定，另外，有趣的是模拟产品成长速度比数字产品反而更快。按产品应用领域而言，可划分为消费类、通讯类、计算机、汽车电子跟工业控制。通讯依然是最主要的市场，消费市场其次。从区域市场来看，亚洲在全球范围占据绝对的领导地位，其增长速度远远超过其它地区，达到了22%的高速成长。而中国的成长速度又快于亚太其它的地区。在亚洲消费类产品占的比例会相对高一些，因为可以看到亚洲包括中国、中国台湾地区、韩国，这几个大的地区在消费类产品上占全球的比例相当高。

模拟产品可分为两大类。一是标准的模拟产品，一个是垂直应用式的产品，

首先来看垂直应用市场，即混合性信号市场。我们现在用的手机都是三片式手机，之所以称为三片式是因为其包含了一片RF基带，一片数字基带、一片模拟基带。而TI已经推出单片式手机，全部产品除了视频功能，其他如数字基带、模拟基带全部都在一起。

垂直应用市场具备以下特点：第一、高销量。混合性信号产品的销售直接以最终产品为导向，其通用性比较差，比如说用在手机里面的产品不可能用到PMP或者PDA上面去。第二，快速投入量产。消费类市场整个投产速度非常快，一个手机从最开始研发到推出只需要三个月的时间。在这一市场排在第一名的是ST，第二名的是TI，第三是飞利浦。TI在2004年2003年的成长速度很快，成长了25％，是成长最快的一位。要在激烈竞争的市场占有一席之地要有几个条件。第一，兼有数字和模拟的核心技术，可以看到这些公司都是这样的。第二，你要有良好的投资回报，你针对市场要有很好的运营模式，第三，生产工艺，生产工艺是所有半导体公司的基础，走在前面的模拟公司都有非常先进性，作为整个发展基础。

高性能模拟市场具备以下特点：第一，有较长的生命周期。第二，高盈利性。首先因为产品功能单一，所以开发费用比较低，只需要一两个开发人员就可以完成；其次，其应用的生产线和生产工艺要比数字产品低很多。现在模拟产品的生产线还停留在0.2、0.3微米的水平，所以生产成本很低。但是投资巨大，主要用于工艺研发，因为对模拟产品来讲，它在不同的领域要求的性能是不一样的。比如说要求高精度，高速度、高驱动能力、高电流、电压兼容性和忍耐程度，完全取决于数字电路，所以它的投资会比较大，而且会比较特殊一些。

数据转换器市场

根据DATABEANS的预测数据转换器市场每年增长14％，其中亚洲市场的排名一直比较靠。那么具体来看哪些应用市场在用数据转换器？最多的依然是通讯，第二类是工业控制，第三位才是消费类产品。

数据转换器的应用范围相当广泛，包括基站、工业控制、医疗、马达控制、专业音响和自动测试设备和手动测试设备等等。医疗对数据转换器是一个重要的市场，最主要的是应用超声和核磁共振。整个市场需要高精度、高速度、低功耗、小封装的产品。高精度主要是在测量这类行业，像工业控制、仪表都需要比较高的精度。

放大器

放大器市场相对来说比数据转换器总量要大，但是成长速度相对较慢，这是因为越来越多的放大器被集成到主芯片里面去。例如PMP耳机，放大功能就被集成到核心芯片，或者解码器芯片当中。但是亚洲市场的市场还是很大，原因在于很多放大器是应用在消费类，而亚洲最强和最有活力的市场就是消费类市场和计算机市场。

放大器最基本的功能就是放大，但是对不同的应用领域会不同的要求，比如高精度、快速、轨对轨的输出等应用。放大器也可分为几类，第一类纯粹起放大作用，把小的信号放大成大的信号，把微弱的东西变强，另外还有缓冲器和线路驱动的作用，好比将接力棒传给更前面的人，可以使信号传输距离更远。

电源管理

电源管理在模拟产品里占有市场总额最大，达到40％甚至更多。其增长速度也很快，并且高于模拟市场的增长。随着大家环保要求的提高，大家对电源的需求量也越来越大。市场需要高性能的产品，特别是手持类。

接口

接口市场的发展也很快。因为数字产品与外界通信一定需要接口。亚洲在这个市场占有绝对的优势，因为亚洲是PC最主要的市场，PC里面用到的接口最多，接口相当于喇叭，或者电话的通话器，主要负责数字与数字的通讯，把数字信号传送到更远的地方。由于通讯往往是不同设备之间的联络方式，所以会有一个标准。

数据转换器

数据转换器的功能有点类似于翻译，把一种模拟语言翻译成数字语言或者反之。对处理器来讲，它只懂得数字语言，对人来讲只懂得模拟语言，比如我们只能听懂声音和看到颜色，对0、1等数字信息并不了解，因此数据转换器就担任起桥梁的作用。

运算放大器

运算放大器可以运算，除了最基本的运算缓冲还可以经过滤波，所谓滤波，打一个比方，我以前的带宽是从0到20兆，但是我想把高频的杂音滤掉，低频里面放我最主要的信息，所以运算放大器加一些外围电路把我不需要的信号滤掉，最主要的是它可以做一些运算比如说加法、比较器、采样、可以有积分、微分的乘法。

音频功放

针对的信号是音频，对人来讲是20赫兹到20K赫兹的范围，要保证障碍比率大的信号也不失真。

VIP

V指电压、I指电流，P指功率，对于电源来讲由这三个指标来衡量对电源方面的要求。大家知道电源在封装的时候有所谓的整装、半装、四分之一装、八分之一装、十六分支一装等。所有的电子的基石就是电源。

稳压

稳压相当于在颠簸的路上尽量把坑坑洼洼的地方弄平，任何器件比如说CPU或者DSP对电源电压都有一个容量，比如说正负3％，超过这个幅度可能就不能正常工作，对于AD产品也是一样，AD本身需要高精度的变化，多精度电压可能跟它本身转换出来的数据准确度有很大的关系。

看门狗

看门狗主要连接在CPU和DSP和MCU里面，当你执行程序因为程序编写有问题，或者由于条件不满足造成程序进入死循环，，程序无法正常运行，把CPU整个占住，这时看门狗就会检测是不是进入死循环，如果死循环连续出现几十次并且一直都无法跳出，看门狗就会给一个复位信号，使DSP或者MCU复位，进入正常的工作。这是看门狗跟电源监控的一个主要区别。

电源分配

电源分配应用很多，特别是在热插拔。大家知道PC机有插卡口，在插拔前不能带电，带电插拔对PC会有损坏，因为插拔的时候会有一个瞬间的大电流，而且对插进去的原件也会造成损害，所以插进去后需要有一个检测或延迟的时间，即插电一段时间之后它才会给电，而且给电会有一个顺序，除此之外，本身还有一些线流、线压的保护。

电池管理

电池管理主要分为几个部分，第一个是监控，主要针对电量的分配；第二安全充电的管理，因为锂电池也有爆炸的危险；第三，电池在充电、放电的时候如果过热，也容易爆炸或者损害系统；第四，检测并显示剩余电量，例如笔记本电脑精确到百分之几的电池容量可以再运行多少分钟。

不管数字统发展得多么先进，它总会需要高性能模拟技术与之相配合。模拟技术对未来高性能电子技术发展的推动作用不容小视，只有将数字与模拟技术紧密结合，才能带来独特的技术创新。