一文搞定主流ADC芯片架构
原理:通过二分法逐步逼近输入信号。应用:工业测量(如TI的ADS1256)、嵌入式系统(如STM32内置ADC)、便携式设备。应用:音频处理(如TI的ADS1115)、传感器信号调理(如电子秤)、医疗设备。特点:高速(可达GHz级)、中高精度(12-16位)、多通道支持。特点:中等转换速度(微秒级)、中等精度(12-16位)、低功耗。特点:高分辨率(16-24位)、低速(采样率低)、低功耗。特点:
ADC芯片的架构根据转换原理和应用场景的不同,主要分为以下五类:
一、逐次逼近型(SAR ADC)
原理:通过二分法逐步逼近输入信号。每个时钟周期比较一位,依次确定数字码的每一位,最终完成转换。
特点:中等转换速度(微秒级)、中等精度(12-16位)、低功耗。
应用:工业测量(如TI的ADS1256)、嵌入式系统(如STM32内置ADC)、便携式设备。
二、Σ-Δ型(Sigma-Delta ADC)
原理:利用过采样和噪声整形技术,将量化噪声转移到高频段后滤除,再通过数字滤波器输出高精度结果。
特点:高分辨率(16-24位)、低速(采样率低)、低功耗。
应用:音频处理(如TI的ADS1115)、传感器信号调理(如电子秤)、医疗设备。
三、流水线型(Pipeline ADC)
原理:将转换过程分解为多级子模块,每级完成部分量化,并行处理以提高速度。
特点:高速(可达GHz级)、中高精度(12-16位)、多通道支持。
应用:通信接收机(如ADI的AD7689)、雷达信号处理、高速数据采集。
四、闪存型(Flash ADC)
原理:通过多个并行比较器直接比较输入信号与参考电压,实现极速转换。
特点:超高速(纳秒级)、低分辨率(通常≤8位)、高成本。
应用:示波器、光通信、雷达信号处理(如8位Flash ADC)。
五、积分型(Integrating ADC)
原理:通过积分电路对输入信号进行时间积分,将积分时间与参考电压比较得到数字码。
特点:高精度、极低速(毫秒级)、抗干扰能力强。
应用:精密仪器(如电压表)、低频信号采集(如温度监测)。
架构对比与选型建议
架构类型 | 速度 | 精度 | 功耗 | 典型应用 |
---|---|---|---|---|
逐次逼近型(SAR) | 中速(μs级) | 中高(12-16位) | 低 | 工业控制、嵌入式系统 |
Σ-Δ型 | 低速(kHz级) | 高(16-24位) | 低 | 音频、传感器信号处理 |
流水线型 | 高速(GHz级) | 中高(12-16位) | 中 | 通信、雷达 |
闪存型 | 超高速(ns级) | 低(≤8位) | 高 | 示波器、超高频信号采集 |
积分型 | 极低速(ms级) | 高(16位以上) | 低 | 精密测量、低频信号监测 |
选型关键:需根据实际需求平衡速度、精度和功耗。例如:
• 高精度传感器调理优先选Σ-Δ型;
• 超高速场景(如5G通信)需流水线或闪存型;
• 成本敏感的中速应用(如MCU)可选SAR型。

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