（文/程文智）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）經(jīng)過30多年的發(fā)展，技術(shù)也經(jīng)歷了多次革新，目前比較常用的ADC主要有三種類型，即Δ-∑、SAR、以及流水線（Pipelined）型ADC。這三種ADC各有其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

接下來我們將具體談一談這些ADC器件的有缺點(diǎn)，以及我們?cè)诰唧w應(yīng)用中選擇ADC芯片時(shí)需要考慮的十一大因素。

ADC類別介紹

前面我們有提到ADC目前主流的架構(gòu)有三種，首先我們來看下Δ-∑型ADC。Δ-∑型ADC，又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器，它由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。

它的優(yōu)點(diǎn)是分辨率較高，高達(dá)24位；轉(zhuǎn)換速率高；低功耗、低價(jià)格；缺點(diǎn)是速度比較低，延時(shí)高。

圖：ADC架構(gòu)與速度和分辨率的關(guān)系（來源：Microchip）

跟Δ-∑型ADC比較接近的是雙通道斜率ADC，它的速度是最慢的，以前主要用于萬用表的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在比較少用。現(xiàn)在如果需要用到雙通道斜率ADC的場(chǎng)合，可以選用Δ-∑型ADC。

二是SAR型ADC，它的速度和精度都是比較居中的，其優(yōu)點(diǎn)是延時(shí)特別低，適合用于需要快速反應(yīng)的場(chǎng)景；缺點(diǎn)是速度和精度都無法做到特別高，特別快。

三是流水線型ADC，它的優(yōu)點(diǎn)是速度特別高，可以用于高速應(yīng)用；缺點(diǎn)是功耗比較高，而且有一些延時(shí)。

圖：ADC架構(gòu)比較（來源:Microchip）

如何選擇合適的ADC芯片

對(duì)于如何選擇一款合適的ADC芯片呢？我們可以從下面十一個(gè)方面來探討。

一是ADC架構(gòu)的選擇。對(duì)于選擇何種架構(gòu)，我們首先要考慮應(yīng)用的輸入信號(hào)是快速信號(hào)還是慢速信號(hào)，可以根據(jù)信號(hào)的快慢，相應(yīng)地從慢到快，選擇Δ-∑、SAR、和流水線型ADC。其次是需要考慮輸入信號(hào)是連續(xù)信號(hào)，還是離散信號(hào)。如果是連續(xù)信號(hào)，那就比較簡(jiǎn)單，這幾種架構(gòu)的ADC都可以選；但如果是離散信號(hào)，就不能用Δ-∑型ADC，因?yàn)棣?∑型ADC是對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次采用后，求平均值得到的信號(hào)，所以是不適合的。

二是看ADC采樣率的選擇。根據(jù)奈奎斯特定律，采樣頻率要大于等于輸入信號(hào)的兩倍，即fs≥2finput；但實(shí)際上，我們采用的采用頻率是輸入信號(hào)的10~20倍。

三是如何設(shè)置ADC輸入滿量程范圍。這是由參考電壓VREF決定的。一般是0~VREF，或者是-VREF~+VREF

四是ADC分辨率的選擇。這是由轉(zhuǎn)換器的精度要求，由輸入幅值范圍和LSB大小等因素共同決定的。

五是輸出延時(shí)對(duì)應(yīng)用是否重要。這個(gè)要看具體的應(yīng)用，比如安全氣囊方面的應(yīng)用就對(duì)輸出延時(shí)很重要，需要選用延時(shí)特別小的ADC，這種情況SAR ADC就比較合適，

六是傳感器信號(hào)的配置。需要看一下傳感器的輸出阻抗是否足夠小，傳感器的輸出信號(hào)是不是交流信號(hào)，來選用單端的，或者是差分輸入ADC。

七是電源電壓范圍，這根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇。

八是接口的選擇。如果是非高速應(yīng)用，一般選用I2C，SPI接口；如果是高速應(yīng)用的話，通常選用并行CMOS、LVDS、DDR LVDS和EBI等接口；

九是封裝類型。根據(jù)實(shí)際需要來選擇，可選用的封裝類型有DFN、SOT、MSOP、SOIC、QFN和BGA等

十是需要考慮ADC是否需要過汽車級(jí)認(rèn)證，如果是用在汽車上的話，就需要選擇車規(guī)級(jí)ADC芯片。

最后一個(gè)是單價(jià)，這也是需要考量的一個(gè)很重要的因素。

結(jié)語

這就是關(guān)于ADC選用的一些小知識(shí)，希望對(duì)大家有所幫助。