ADC的四種拓樸結(jié)構(gòu)

 在開發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的過程中，人們嘗試了許多電路。這些轉(zhuǎn)換器已經(jīng)被歸納為四種基本拓樸：閃爍、逐次逼近(SAR)、流水線以及Σ-△轉(zhuǎn)換器。每一種拓?fù)渚衅鋬?yōu)點和缺點。

針對一個特殊系統(tǒng)的最合適器件取決于應(yīng)用。更為確切地說，最合適的器件依賴于數(shù)據(jù)處理 的需要。根據(jù)執(zhí)行各種計算的那些應(yīng)用或者基于抓圖讀數(shù)的決策，需要波形重構(gòu)的各種應(yīng)用 具有不同的要求。

上述四種最流行的轉(zhuǎn)換器類型的速度—分辨率比較如圖1 所示。隨著新的電路技術(shù)被開發(fā)出來，這些轉(zhuǎn)換器之間的性能邊界已經(jīng)變得有點模糊。

除了速度—分辨率的差異之外，下一個性能點就是讀取時間。閃爍轉(zhuǎn)換器是一種非?？焖俚?器件，且時間同步通常不是問題。相比之下，SAR 轉(zhuǎn)換器采用一種啟動轉(zhuǎn)換信號，利用這一能力，兩個或兩個以上的轉(zhuǎn)換器可以被同步到一個外部事件。在轉(zhuǎn)換指令之后，數(shù)據(jù)在若干時鐘周期后出現(xiàn)。

流水線以及具有Σ-△拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換器均是連續(xù)轉(zhuǎn)換器件。這使之幾乎不可能同步多個器件以實現(xiàn)同時讀取，或者，在預(yù)先定義的時刻抓取讀數(shù)。在模擬輸入上的一個事件與在數(shù)字流中的事件外在表現(xiàn)之間存在時間上的偏離。那個時間延遲被稱為數(shù)據(jù)反應(yīng)時間(延遲)。數(shù)據(jù)延遲不應(yīng)該與SAR 轉(zhuǎn)換器相關(guān)的轉(zhuǎn)換時間混淆，其中，在處理過程中不存在其它的轉(zhuǎn)換操作。Σ-△轉(zhuǎn)換器可以被比作執(zhí)行一種連續(xù)的平均。然而，流水線轉(zhuǎn)換器可以被比作一條裝配線，在一個工位對最終結(jié)果做出貢獻(xiàn)之后，信號繼續(xù)往下走，給那個位置處理下一個采樣點讓路。

這種差異的結(jié)果之一就是Σ-△轉(zhuǎn)換器有效地把噪聲能量調(diào)換至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有用頻帶之外。流水線型轉(zhuǎn)換器以中到高的分辨率實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率。

各種新技術(shù)所帶來的另一個重大變化就是，分立的采樣保持放大器消失了。為了獲得有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果，在轉(zhuǎn)換時間期間，模擬輸入必須穩(wěn)定在最小有效比特(LSB)之內(nèi)。在轉(zhuǎn)換器性能上的若干進(jìn)展包括：分辨率、更短的轉(zhuǎn)換時間以及更小的滿量程電壓，所有這些性能均需要更高性能的采樣保持放大器，而先進(jìn)的電路拓?fù)湟呀?jīng)容許把采樣保持放大器構(gòu)建在轉(zhuǎn)換器之中。