模数转换器的类型

ADC类型

在设计混合信号系统时，需要考虑的重要一点是选择ADC和/或DAC来在数字和模拟信号之间进行转换。像大多数组件一样，这些部件有一系列的规格，需要进行平衡，以确保能够满足系统性能目标。在为特定应用领域寻找ADC时，通常通过ADC规格进行搜索，但具有通用规格的组件通常被归类为不同类型的ADC。

如果您正在阅读微控制器、ADC IC或带有ADC的模块的数据表，则可能提供的唯一信息是分辨率、带宽和ADC类型。虽然精确的测量通常需要更深入地了解ADC电路的功能，但了解这些部件如何在混合信号系统中使用是很重要的。在本文中，我们将了解不同类型的adc是如何根据其采样功能进行分类的，以及这些组件的内部架构。

adc的类型及其特点

一般来说，有五种不同类型的adc封装成集成电路用于电子系统:

法
逐次逼近(SAR)
管线式
双斜率
闪光

这些adc都执行相同的功能，但具有不同的转换电路架构和功能。这些类型的adc不同的两个主要功能是采样率和分辨率，这是由于这些组件中使用的不同转换电路引起的。下表总结了这些不同类型adc的主要功能。

ADC类型	采样率	典型的决议
法	低(~1 MHz)	最高(达到32位)
逐次逼近	中等(~100 MHz)	温和的
管线式	快(~1 GHz)	低
双斜率	最低(<1 kHz)	高
闪光	最快(~10 GHz)	最低

在PCB的封装和使用方面，这些类型的adc之间有非常微小的差异。它们都有标准的包装类型，它们遵循类似的混合信号PCB布局指南(包括混合信号接地的最佳实践)，它们使用标准串行接口或并行比特流来提供数字输出，并且它们可能是多通道设备，可用于多个输入模拟信号。

法

我们将从这种类型的ADC开始，因为它可以说是最常见的。这种架构倾向于在低频率下工作，并使用夏季积分器-比较器架构和参考电压源来生成输出比特流。

adc的类型

Sigma-delta ADC框图

的比较器在上面的方框图中，根据积分器的连续输出是否高于或低于前一个时间步长的输出值来输出位。实际上，这些电路完全受比较器部分的限制，当输入改变时，比较器部分必须饱和。因此，与通过计数器或多个并行比较器生成输出的其他体系结构相比，这些系统可能有些慢。

逐次逼近(SAR)

这也是最常见的ADC类型之一。更先进的微控制器或处理器可以将SAR ADC集成到组件包中，特别是在作为混合信号soc销售的微控制器中。一个SAR ADC的架构如下所示。

adc的类型

SAR ADC框图

输入部分使用采样保持(SAH)电路跟踪每个时钟脉冲的输入信号。然后比较器跟踪输入增加并将其传递给Control块。一系列的N个并行比较被用来确定输出位流中的每一个N位。因此，SAR ADC至少需要(N + 1)个时钟周期来将模拟输入转换为数字。输出可以作为串行位流提供，也可以在延迟为一个时钟周期的并行总线上提供。

管线式ADC

这些adc用于需要在宽带宽上均匀响应的精密测量设备，如示波器和高带宽DAQ单元。虽然它们没有最高的分辨率，但当噪声足够低时，它们仍然可以提供非常精确的测量。16位是典型的分辨率值，采样率达到~1 GHz。这些adc的架构可能相当复杂，涉及并行的子adc和DAC块的多个阶段。并行的架构使这些adc非常快，只有几个时钟周期的延迟。

Flash ADC

与流水线ADC相比，这些ADC是一种升级，它们通常用于射频测量和直接转换应用。这些产品的代价是它们的分辨率较低，可用的位深度不超过10-12位。Flash adc使用一个大型并行比较器库，带有宽带低增益前置放大器和一个锁存器。在这些组件的模拟输入阶段，这些ADC的并行结构提供了比流水线ADC更高的延迟，低至1个时钟周期。