ADC 江湖風(fēng)云變幻，局勢不斷升級，緊張刺激！究竟是內(nèi)置 ADC 更勝一籌還是外置 ADC 棋高一著？

如今 12 位 ADC 幾乎是單片機(jī)內(nèi)置 ADC 的標(biāo)配，既然如此，我們?yōu)槭裁催€需要獨(dú)立的 ADC？

其實(shí)，關(guān)于究竟應(yīng)該選擇內(nèi)置 ADC 還是外部 ADC，并沒有確切的規(guī)定。而是要看具體追求的性能指標(biāo)，并參考對系統(tǒng)造價(jià)等方面的評估。

各位道友，搬好小板凳，今天我們一起從六個(gè)維度，觀戰(zhàn) MCU 內(nèi)置 ADC 大戰(zhàn)外部 ADC！

第一維：系統(tǒng)集成度

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：ADC 內(nèi)置于單片機(jī)內(nèi)部，集成度高，不需要額外的硬件。適合對外圍元件要求較低、系統(tǒng)硬件成本敏感的應(yīng)用場合。因?yàn)榕c其他模塊共享單片機(jī)的資源，體積小，集成方便。

外部 ADC：需要額外的 ADC 芯片，增加了硬件復(fù)雜性和成本，但性能更優(yōu)。適用于對采樣精度、采樣速率、抗干擾能力等要求高，降低嵌入式軟件開發(fā)成本的場合。

第二維：成本

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：ADC 集成在單片機(jī)內(nèi)部，降低了系統(tǒng)的硬件生產(chǎn)成本，特別是在低成本預(yù)算項(xiàng)目，或者需要大批量生產(chǎn)制造的消費(fèi)類電子產(chǎn)品。如果單片機(jī)擔(dān)負(fù)任務(wù)繁重時(shí)，會增加其軟件開發(fā)成本。對于 ADC 性能要求較高時(shí)，集成單片機(jī)的方案可能會比分立方案成本更高。

外部 ADC：由于需要外部的 ADC 及其輔助電子元器件，生產(chǎn)制造成本較高，通常用于需要高性能的工業(yè)，醫(yī)療，汽車電子，雷達(dá)，通信設(shè)備，科學(xué)實(shí)驗(yàn)測量儀器中。對獨(dú)立 ADC 的編程控制會比較容易，會顯著降低控制軟件開發(fā)成本。

第三維：分辨率與采樣精度

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：絕大多數(shù)內(nèi)置的 ADC 的分辨率為 8 位、10 位或 12 位，部分高端單片機(jī)提供了 16 位的 ADC，但 ADC 實(shí)際采樣精度受到 MCU 內(nèi)部電路設(shè)計(jì)、噪聲和電源穩(wěn)定性的影響，比獨(dú)立的 ADC 的實(shí)際精度低。有效位數(shù)（ENOB) 明顯小于標(biāo)稱位數(shù)(Resolution)，單片機(jī)片上 12 位 ADC 在實(shí)際工作中的有效位通常只有 10 位，甚至更低。常用于緩慢變化的模擬信號采集，而且對轉(zhuǎn)換精度要求不高的應(yīng)用場景，如在一些溫度傳感器、光敏電阻、壓力傳感器應(yīng)用當(dāng)中。

外部 ADC：可以提供更高的分辨率（16 位、18 位及 24 位），并且在設(shè)計(jì)上專門針對高精度信號處理，具有更好的線性度、低噪聲特性和高轉(zhuǎn)換精度。即使在 12 位也對 MCU 內(nèi)置 ADC 具有很大的性能優(yōu)勢（ENOB>11.5b)。獨(dú)立 ADC 通常用于高精度傳感器、控制系統(tǒng)及音頻信號處理等領(lǐng)域。

第四維：采樣速率

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：一般的單片機(jī)內(nèi)置 ADC 速度較慢，通常標(biāo)稱值可以到 1MSPS 以內(nèi)，但是受單片機(jī)處理多任務(wù)時(shí)的資源限制，其實(shí)際連續(xù)采樣速率遠(yuǎn)小于標(biāo)稱值。對于低速信號采集夠用，但如果需要處理高速信號，如無線通信、音頻或視頻數(shù)據(jù)，會無法滿足系統(tǒng)采樣速率要求。

外部 ADC：外部獨(dú)立 ADC 通常可以達(dá)到更高的采樣率，如 1MSPS 或以上，甚至到 1GSPS，適用于高速信號處理，如雷達(dá)、無線基站，示波器，頻譜儀等應(yīng)用。

第五維：抗干擾性

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：由于 ADC 內(nèi)置在單片機(jī)內(nèi)部，其抗干擾能力通常會受到單片機(jī)其他模塊的影響，如 CPU、PWM、電源模塊等。這些模塊的切換和操作可能會在 ADC 工作時(shí)引入內(nèi)部噪聲干擾，且無法消除， 顯著降低 ADC 的有效位數(shù)（ENOB）。

外部 ADC：由于其設(shè)計(jì)，制造過程更為專業(yè)，通常在芯片內(nèi)部模擬和數(shù)字接口部分做了更好的隔離，抗干擾能力更強(qiáng)，特別是在惡劣外部干擾環(huán)境下工作時(shí)，獨(dú)立 ADC 的性能優(yōu)勢非常明顯。

第六維：靈活性

單片機(jī)內(nèi)置 ADC：靈活性較低，受限于單片機(jī)內(nèi)部的架構(gòu)的及 pin 腳位的限制。通常適用于傳感器靠近 ADC 輸入腳的應(yīng)用場景，也無法靈活調(diào)整通道數(shù)和分辨率。

外部 ADC：具有很高的靈活性，能夠根據(jù)實(shí)際采樣需求選擇不同的分辨率、采樣速率的 ADC 進(jìn)行組合。可以配置多個(gè)通道、采樣率等參數(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜的數(shù)據(jù)采樣需求。尤其是具有 I2C/SPI 接口的 ADC，可以將不同的 ADC 貼近各自的傳感器，將模擬信號變換成數(shù)字信號之后再傳輸?shù)?MCU/FPGA，有效地避免了模擬信號在傳輸路徑中受到干擾。用同一組數(shù)字總線 SPI/IC，便于采集不同位置上的傳感器信號。