ADC是現(xiàn)在常用器件，對于ADC，電子專業(yè)的朋友相對更為熟悉。在往期文章中，小編對管道ADC、流水線ADC均有所介紹。為增進(jìn)大家對ADC的了解程度，這篇文章將介紹基于架構(gòu)的ADC分類。如果你對ADC具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
ADC作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換器，它的應(yīng)用包括了音頻、工業(yè)流程控制、電源管理、便攜式/電池供電儀表、PDA、測試儀器分析及測試儀表、醫(yī)學(xué)儀表等領(lǐng)域。正因為它的用途如此廣泛，所以作系統(tǒng)設(shè)計人員首先迂到是如何選擇ADC，而選擇ADC又必須了解它的分類與特征，在這基礎(chǔ)上更要了解ADC前端設(shè)計技術(shù)，這樣才能實現(xiàn)工控或檢測系統(tǒng)的高可靠與高精度。本文將此作介紹分析。
ADC按某架構(gòu)分類有四大類，即Delta-Sigma( △∑ )ADC、逐次逼近型(SAR)ADC、大帶寬△∑ADC及智能型ADC。在此僅對前三類作分析。
一、Delta-Sigma( △∑ )ADC
1.基本架構(gòu)
△∑ADC由一個△∑調(diào)制器以及后序的數(shù)字抽樣濾波器組成。 調(diào)制器由一個帶DAC的反饋回路紐成，回路中包括了一個比較器及一個積分器?；芈吠ㄟ^時鐘同步。
2.特征
△∑轉(zhuǎn)換器擁有非常高的分辨率，可理想的用于轉(zhuǎn)換極寬頻率范圍(從直流到好幾個MHz)的信號。在△∑ADC中，輸入信號先通過一個調(diào)制器實現(xiàn)過采樣，而后由數(shù)字濾波器所產(chǎn)生的、采樣率較低的高分辨率數(shù)據(jù)流完成濾波及抽取。
△∑的架構(gòu)模式允許犧牲分辨率來換取速度，或同時折衷換取速度及功耗。正是數(shù)據(jù)率、分辨率、功耗三者之間密切且不間斷的聯(lián)系，使得△∑轉(zhuǎn)換器格外的靈活。在很多△∑轉(zhuǎn)換器中，分辨率是可編程設(shè)定的，從而使單個器件能滿足多個不同度量的需求。
△∑轉(zhuǎn)換器對輸入過采樣，因而能在數(shù)字域完成大多數(shù)的反鋸齒濾波。現(xiàn)代的超大型集成電路設(shè)計技術(shù)已經(jīng)使得復(fù)雜數(shù)字濾波器的成本遠(yuǎn)低于同等的模擬濾波器。原來不同尋常的某些功能，諸如對50Hz及60Hz的帶阻濾波，現(xiàn)在已經(jīng)內(nèi)置到很多的△∑ADC之中。
△∑轉(zhuǎn)換器的運作有別于逐次逼近型(SAR)轉(zhuǎn)換器。SAR轉(zhuǎn)換器獲得輸入電壓的一個“映像”，通過對“映像”的分析決定響應(yīng)的數(shù)字代碼。而△∑測量的是一段確定時間的輸入信號，其輸出響應(yīng)的數(shù)字代碼是根據(jù)信號的時間平均得來的。對于△∑的工作方式有清晰的認(rèn)識是很重要的，特別是對于設(shè)計中包含多路復(fù)用技術(shù)及同步的情況。
對多個△∑轉(zhuǎn)換器的同步并不困難，因此很容易實現(xiàn)多個轉(zhuǎn)換器的同時刻采樣，而比較困難的則是實現(xiàn)△∑轉(zhuǎn)換器與外部事件的同步?！鳌妻D(zhuǎn)換器還對系統(tǒng)時鐘抖動(CIock iftter)有極高的抵抗能力。其過采樣功能有效的平均了抖動，降低了其噪聲影響。
3.應(yīng)用
△∑的典型高精度應(yīng)用包括了音頻、工業(yè)流程控制、分析及測試儀表、醫(yī)學(xué)儀表。
近期ADC架構(gòu)領(lǐng)域的革新帶來了新一代的ADC架構(gòu)，此架構(gòu)同時采用了流水線及過采樣率準(zhǔn)則。因此，超高速轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)率推向了MSP5(百萬抽樣率每秒)的級別，同時保持了16位甚至更高的精度。這樣的速度支持了眾多最新的大帶寬信號處理應(yīng)用，例如通信及醫(yī)學(xué)成像。
二、大帶寬△∑ADC特征
大帶寬△∑ADC具有非常高的分辨率，可轉(zhuǎn)換覆蓋極寬頻率范圍的信號--從直流至若干MHz。采用此類ADC的系統(tǒng)將得益于其高速、高精度性能以及大帶寬(直流至5MHz)。此類ADC采用了多級的調(diào)制器架構(gòu)，從而提供了優(yōu)異的內(nèi)在穩(wěn)定性，并通過降低過采樣率(OSR)提高了信號量化噪聲比(SQNR)。此外，該高速的△∑轉(zhuǎn)換器具有非常強的系統(tǒng)時鐘抖動耐受性。過采樣的操作弱化了抖動，降低了噪聲的影響。速度及精度的結(jié)合可支持大帶寬信號處理的應(yīng)用。以用于生物醫(yī)學(xué)、臺架(bench)測試和測量以及通信應(yīng)用中先進(jìn)的科學(xué)儀表。
三、逐次逼近型(SAR)ADC
1.基本架構(gòu)
在SARADC內(nèi)部。數(shù)位是由單個高速、高準(zhǔn)確度比較器一位一位確定的，從MSB/最高有效㈣到LSB/最低有效62)。比較的坌過程是通過模擬輸入信號與DAC的輸出比較.而后根據(jù)比較結(jié)果。在DAC輸出端先前確定的數(shù)位的基礎(chǔ)上不斷的調(diào)整，使DAC輸出信號逐步逼近模擬信號.并最終完成轉(zhuǎn)換。
2.特征
逐次逼近存儲(SAR)轉(zhuǎn)換器是針對中等采樣速率的中高分辨率應(yīng)用常用的架構(gòu)。SARADC分辨率范圍從8位至18位不等，典型速度值低于10MSPS，擁有較低的功率損耗及小外形。SAR轉(zhuǎn)換器依照與平衡校準(zhǔn)類似的原理運作。在校準(zhǔn)時，未知重量被置于天平的一端，同時將已知重量添加置另一端，通過減少或添加(kept)直至兩端達(dá)到完美的平衡。未知重量可通過添加的已知總量的總數(shù)測量得出。在SAR轉(zhuǎn)換器中，輸入信號是未知量，通過采樣并保持。該電壓隨后將于連續(xù)的已知電壓比較，其結(jié)果由轉(zhuǎn)換器輸出。但與重量測量不同.轉(zhuǎn)換可通過電荷再分配技術(shù)在非常短的時間內(nèi)完成。
由于SAR AD C需要對輸入信號采樣，并將采樣值保持到轉(zhuǎn)換完成，其架構(gòu)并不產(chǎn)生對自然輸入信號的損耗，因此也并不要求輸入信號是連續(xù)的。這也使得SAR架構(gòu)可理想的用于轉(zhuǎn)換器前置多路復(fù)用器的應(yīng)用，或用于轉(zhuǎn)換器只需要每幾秒鐘測量一次的應(yīng)用以及對測量的耐久性有需求的應(yīng)用。在轉(zhuǎn)換時間保持不變得多種情況下，SAR架構(gòu)的轉(zhuǎn)換器較之流水線型或厶∑轉(zhuǎn)換器擁有更短的采樣至轉(zhuǎn)換延時。
3.應(yīng)用
SAR轉(zhuǎn)換器是各類實時應(yīng)用的理想選擇，例如工業(yè)控制、電機控制、電源管理、便攜式/電池供電儀表、PDA(個人數(shù)字助理，也稱掌上電腦)、測試儀器及數(shù)據(jù)/信號采集。
以上便是此次小編帶來的“ADC”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對基于架構(gòu)的ADC分類具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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