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)學儀表等領域。正因為它的用途如此廣泛，所以作系統(tǒng)設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，在這基礎上更要了解ADC前端設計技術(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?，F(xiàn)代的超大型集成電路設計技術(shù)已經(jīng)使得復雜數(shù)字濾波器的成本遠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識是很重要的，特別是對于設計中包含多路復用技術(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.應用
△∑的典型高精度應用包括了音頻、工業(yè)流程控制、分析及測試儀表、醫(yī)學儀表。
近期ADC架構(gòu)領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用，例如通信及醫(yī)學成像。
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用。以用于生物醫(yī)學、臺架(bench)測試和測量以及通信應用中先進的科學儀表。
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類似的原理運作。在校準時，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)換器前置多路復用器的應用，或用于轉(zhuǎn)換器只需要每幾秒鐘測量一次的應用以及對測量的耐久性有需求的應用。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.應用
SAR轉(zhuǎn)換器是各類實時應用的理想選擇，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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