ADC选型经典指南
AD选型
A/D转换器的选型技巧及注意事项(转)AD的选择，首先看精度和速度，然后看是几路的，什么输出的比如SPI或者并行的，差分还是单端输入的，输入范围是多少，这些都是选AD需要考虑的。
DA的选择，主要是精度和输出，比如是电压输出还是电流输出等等。
在进行电路设计时，面对种类繁多的A/D、D/A芯片，如何选择你所需要的器件呢？这要综合设计的诸项因素，系统技术指标、成本、功耗、安装等，最重要的依据还是速度和精度。
精度：与系统中所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。
常见的A/D、D/A器件有8位，10位，12位，14位，16位等。
速度：应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。
通道：有的单芯片内部含有多个A/D、D/A模块，可同时实现多路信号的转换；常见的多路A/D器件只有一个公共的A/D模块，由一个多路转换开关实现分时转换。
数字接口方式：接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM等多种不同标准。
数值编码通常是二进制，也有BCD（二~十进制）、双极性的补码、偏移码等。
模拟信号类型：通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号，而D/A器件输出的模拟信号有电压和电流两种。
根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（Bipolar）。
电源电压：有单电源，双电源和不同电压范围之分，早期的A/D、D/A器件要有+15V/-15V，如果选用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电源。
基准电压：有内、外基准和单、双基准之分。
功耗：一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。
封装：常见的封装是DIP，现在表面安装工艺的发展使得表贴型封装的应用越来越多。
跟踪/保持（Track/Hold缩写T/H）：原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持，其他情况都应加采样保持。
怎样选择合适的ADC芯片
怎样选择合适的ADC芯片模数转换器的文章网上非常多，目前自己也在选，这里把找到的资料汇总整理一下，并加上一些自己的小看法，整理如下：积分型积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。
逐次比较型逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
并行比较型/串并行比较型并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器。
串并行比较型Half flash(半快速)型：是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换。
三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
Σ-Δ调制型Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。
压频变换型压频变换型是通过间接转换方式实现模数转换的。
将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。
优点缺点分析：我们选型的时候一般需要考虑以下一些参数：确定A/D转换器的精度：精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。
分辩率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。
分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
量化误差 (Quantizing Error)由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
∑-Δ型ADC的选型和使用
∑-Δ型ADC的选型和使用如何选择合适的一款合适的∑-Δ型ADC并能正确使用，既能满足项目需求又能节省成本？本文主要回答这些问题，内容分为以下4个方面：1.为什么选择∑-Δ型ADC2.影响ADC测量精度的要素及背后的机理3.如何选择ADC的位数4.如何使ADC的性能最优1.为什么选择∑-Δ型ADC1.1基本概念1.1.1量化噪声由于ADC的有限分辨率，导致了采样信号与输入信号之间的误差，称之为量化噪声。
1.1.2过采样根据Nyquist定理，采样频率至少两倍于输入信号，采样之后的数字信号才能完整的保留了原始信号中的信息。
如果将采样频率提高到kfs(k>>2)，则称为过采样。
1.1.3 信噪比(SNR)基频信号的功率与所有频率的噪声的RMS 功率之和的比值就是信号噪声比。
对于一个N 位ADC，SNR 可由公式：SNR=6.02N+1.76dB ，这是一个理论限值，SNR是ADC最重要的参数。
1.1.4 动态范围最大可解析信号与最小可解析信号的比值，动态范围越大，ADC的性能越好。
表1显示了位数N、级数2N、最低有效位(LSB)的权重与动态范围的关系。
1.2 ∑-Δ型ADC的优势Σ-Δ型ADC 的优点包括极高的精度、极优越的线性、无需微调,以及更低的防混淆要求。
其不足之处是存在延迟、尺寸较大、功耗较高。
Σ-Δ型ADC的一些极佳应用包括温度测量,这需要非常高的精度,但采样率极低。
Σ-Δ型ADC的另一应用是音频,这需要极高的动态范围。
表1 ADC的分辨率与动态范围2.影响ADC测量精度的要素及背后的机理前文说到信噪比是ADC最重要的参数，为了改善SNR，对于传统的ADC来说，只有增加位数，然而一味增加位数会带来成本、功耗和体积的上升。
采用过采样和数字滤波能够改善SNR，图1、图2和图3揭示了改善SNR的原理。
图1 N位ADC 以频率f s采样单音信号的频谱分析图 2. N位ADC以频率k f s采样单音信号的频谱分析图 3. 数字滤波器对噪声频谱的滤除效应一个1 位ADC 的SNR 为7.78dB（6.02+1.76），每4 倍过采样可以使SNR 增加6dB，SNR每增加6dB等效于分辨率增加1-bit。
AD公司精密ADC选型指南
ADC选型经典指南
ADC选型经典指南选择ADC（模数转换器）是设计电子系统中的重要环节，它决定了信号从模拟域到数字域的转换质量。
因此，正确选择适合应用需求和性能要求的ADC至关重要。
对于初学者来说，ADC选型可能会变得复杂和困难，因为市场上有各种不同类型和规格的ADC可供选择。
本篇文章将为您提供一个经典的ADC选型指南，以帮助您了解选择ADC的关键因素，从而更好地满足您的应用需求和性能要求。
1. 分辨率（Resolution）：ADC的分辨率是指它可以区分和表示的模拟输入电压范围的细微变化程度。
分辨率通常以位数（bits）表示，例如8位、10位、12位等等。
较高的分辨率可以提供更精确的模拟信号转换，但通常伴随着更高的成本和功耗。
因此，需要根据应用需求和所需精度来选择适当的分辨率。
2. 采样率（Sampling Rate）：ADC的采样率是指它可以将模拟信号转换为离散数字样本的速率。
采样率通常以每秒样本数（Samples per Second, SPS）或赫兹（Hz）表示。
采样率的选择应基于所需的信号频率范围和应用频谱。
通常，采样率应至少是输入信号频率的两倍，以避免混叠（aliasing）问题。
3. 噪声（Noise）：ADC的噪声是指在信号转换过程中引入的非期望信号成分。
噪声会降低系统的信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR），从而影响转换的准确性和可靠性。
因此，选择具有较低噪声指标的ADC对于需要高转换精度的应用至关重要。
4. 功耗（Power Consumption）：ADC的功耗是指在进行信号转换时消耗的电能。
功耗通常以瓦特（W）或毫瓦（mW）表示。
功耗与采样率和分辨率密切相关，较高的采样率和分辨率通常伴随着较高的功耗。
因此，在选择ADC时需要平衡性能要求和能源限制。
5. 输入电压范围（Input Voltage Range）：ADC的输入电压范围是指它可以接受的模拟输入信号的电压范围。
AD选型指南
②使用过程中模拟输入电压和数字输入电压不能超过工作的电源电压，否则，容易发生闭
锁现象。使用过程中电源电压不能超过规定的绝对最大额定值，否则会产生过压击穿失效。
③不用的控制或数字端最好接一大电阻到地（10ｋΩ~100ｋΩ），以免静电对电路的影响。
④使用过程中尽量避免掉电现象发生，电路的加电顺序为模拟地、数字地、负电源、正电
转
转
转转
转
换
换换
换
换
换换
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器
器器
器
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器器
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的
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的
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主
主主
主
主
主主
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要
要要
要
要
要要
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参
参参
参
参
参参
参
数
数数
数
数
数数
数字信号进行合理分层设计。
２
２２
２、
、、
、A/D、
、、
、D/A转换器
转换器转换器
转换器的
的的
的滤波
滤波滤波
滤波
A/D、D/A转换器是数模混合集成电路，由于电路内部有寄生电容的存在，在电路工
作时会发生数字对模拟电源、模拟地和基准电源的影响，因此，必须在模拟电源、数字电
无杂散动态范围
二次谐波
总谐波失真
三次谐波
二次谐波
三次谐波 二
二二
二
二
二二
二
、
ADC选型与基本原理(TI)
右图为12位流水线 ADC的结构图。输入 Vin首先被采样/保持 （S&H）电路所采样， 同时第一级的闪速 ADC把它量化为3位， 此3位输出送给一3位 DAC（具有12位精 度），输入信号减去 此DAC的输出，放大4 倍送给下一级（第二 级），继续重复上述 过程，每级提供3位， 直到最后一级4位闪 ADC。对应 某一次采样，由于每级在不同的时间得到变换结果， 因此在进行数字误差校正前用移位寄存器对各级的结 果先按时间对准。注意只要某一级完成了某一采样的 变换，得到结果并把差值送给下一级，它就可以处理 下一个采样。因此流水线操作提高了处理能力。
ADC selection and Basic principles
Basic principles
电子开关S 受CP控制
N位数字量 输 出
CP S
ui′
ui
ADC的 量化 编码电路
. . Dn-1 .
D1 D0
取样展宽信号 输入模拟电压 ADC
采样过程是通过模拟电子开 关 S实现的。模拟电子开关每 隔一定的时间间隔闭合次， 当一个连续的模拟信号通这 个电子开关时，就会转换若 干个离散的脉冲信号。
通过采样脉冲的作用， 转换成时间上离散、但 幅值上仍连续的离散模 拟信号。量化编码就是 先将幅值连续可变的采 样信号量化成幅值有限 的离散信号，再将这 些离散信号用对应量化 电平的一组二进制代码 表示。
u
Sampling
Interval
Time
Sample Holding Time
Input signal waveform sampling circuit
Байду номын сангаас
集成ADC0809芯片内部包括 模拟多路转换开关和A/D转换 两大部分。 模拟多路转换开关由8路模 拟开关和3位地址锁存器与译 码器组成，地址锁存器允许信 号ALE将三位地址信号A 、 B、 C和D进行锁存，然 后由译码电路选通其中一路摸 信号加到A/D转换部分进行转 换。A/D转换部分包括比较器、 逐次逼近寄存器SAR、256R 电阻网络、树状电子开关、 控制与时序电路等，另外具 有三态输出锁存缓冲器，其 输出数据线可直接连CPU的数 据总线。
ADC原理与选型
ADC选型指导手册1定义、符号和缩略语Differential Non-Linearity...DNL（微分非线性）Integral Non-Linearity ...INL（积分非线性）Offset Gain Error（偏移与增益误差）Quantization Error（量化误差）Total harmonic distortion...THD（总谐波失真）Signal-to-noise plus distortion...SINAD（信号与噪声 + 失真比）Effective Number of Bits...ENOB（有效位数）Signal-to-noise ratio...SNR（信噪比）Spurious free dynamic range...SFDR（无杂散动态范围）RMS（均方根）2ADC概述我们处在一个数字时代，而我们的视觉、听觉、感觉、嗅觉等所感知的却是一个模拟世界。
如何将数字世界与模拟世界联系在一起，正是模拟数字转换器 (ADC)和数字模拟转换器(DAC)大显身手之处。
任何一个信号链系统，都需要传感器来探测来自模拟世界的电压、电流、温度、压力等信号。
这些传感器探测到的信号量被送到放大器中进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号。
新的应用需求不断推动模拟技术的发展：性能越来越高，集成度不断提高。
ADC产品作为模拟IC的重要成员，在符合上述发展的趋势下，还存在自身的特点。
2.1ADC与DAC的区别用最简单的话讲，ADC是用来捕获大量未知的信号，并把它转换成已知的描述。
相反，DAC是接受完全已知的、深刻理解的描述，然后“简单地”产生等效的模拟数值。
简而言之，DAC工作在确定的领域，而ADC则工作在随机输入信号和未知性领域，只要输入在规定的范围内。
在传统的信号处理理论中，比如在Harry L.Van Trees的经典著作Detection, Estimation, and Modulation Theory中介绍的那样，信号处理面临着不同程度的挑战。
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ADC选型手册一ADC的定义模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，(简称a/d转换器或adc,analog to digital converter)通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
二 ADC的基本原理在A/D转换中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换时只能按一定的时间间隔对输入的模拟信号进行采样，然后再把采样值转换为输出的数字量。
通常A/D转换需要经过采样、保持量化、编码四个步骤。
也可将采样、保持合为一步，量化、编码合为一步，共两大步来完成。
(1)采样和保持：采样，就是对连续变化的模拟信号进行定时测量，抽取其样值。
采样结束后，再将此取样信号保持一段时间，使A/D转换器有充分的时间进行A/D转换。
采样－保持电路就是完成该任务的。
其中，采样脉冲的频率越高，采样越密，采样值就越多，其采样－保持电路的输出信号就越接近于输入信号的波形。
因此，对采样频率就有一定的要求，必须满足采样定理即：fs≥2fImax其中fImax 是输入模拟信号频谱中的最高频率（2）量化和编码：所谓量化，就是把采样电压转换为以某个最小单位电压△ 的整数倍的过程。
分成的等级称为量化级 ,A 称为量化单位。
所谓编码 , 就是用二进制代码来表示量化后的量化电平。
采样后得到的采样值不可能刚好是某个量化基准值 , 总会有一定的误差 , 这个误差称为量化误差。
显然 , 量化级越细 , 量化误差就越小 , 但是 , 所用的二进制代码的位数就越多 , 电路也将越复杂。
量化方法除了上面所述方法外 , 还有舍尾取整法 , 这里不再赘述。
采样的话时间非常短,起动AD转换后，就把模拟值读进去了。
AD转换需要时间，转换完成后有标志位变了，表示转换完成，可不断查询标志位状态，标志位变了转换完成后，就可读取数据。
如果CPU忙，可用中断方式，开AD转换中断，得有线路硬件，AD转换完成后自动申请中断，中断读取数据很快。
（3）ADC的基本结构及相关解释1）其中滤波器决定ADC的采样频率（能够采样多大频率的模拟信号），主要是涉及带宽，根据香浓采样定理和输入信号的频率范围，确定相应的滤波带宽。
在Nyquist采样定理中已经提过，要满足采样定理必须要求信号带宽有限，使用大于2倍的最高信号频率采样才能保证信号的不混叠。
低通滤波器的一个考虑就是使信号带宽有限，以便于后期的信号采样，这个低通滤波器是硬件实现的。
另一方面，实际情况中我们也只会对某个频频段的信号感兴趣，低通滤波器的另一个考虑就是滤波得到感兴趣的信号。
比如，测量汽车声音信号，其频率大部分在5KHz以下，我们则可以设置低通滤波器的截止频率在7KHz左右。
程控的实现方法就是使用模拟通道选择芯片（如74VHC4051等）。
2）多路开关主要用于选择是单端输入和差分输入。
对多个变化较为缓慢的模拟信号进行A/D 转换时，利用多路模拟开关将各路模拟信号轮流与A/D转换器接通，使一个A/D转换器能完成多个模拟信号的转换。
3）采样保持电路：A/D转换器完成一次转换需要时间，在这段时间内模拟输入信号应保持不变,否则将影响AD转换的精度。
更为详细的描述如下：将采样频率提高到kfs（k>>2）称为过采样。
（4）量化和编码三 ADC的分类1）积分型积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。
初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。
具体工作过程如下，举例说明：设逐次逼近寄存器SAR 是8位，基准电压，模拟输入电压，转换成二进制数码。
工作过程如下：转换开始之前，先将SAR 清零；3）并行比较型/串并行比较型并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为 Half flash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
应用场合：这种ADC的最大优点是具有较快的转换速度，但是，所用的比较器和其他硬件较多，输出数字量位数越多，转换电路将越复杂。
因此，这种类型的转换器适用于高速度、低精度要求的场合。
优点：模数转换的速度高缺点：分辨率不高，功耗大、成本高4）Σ-Δ(Sigma-delta)调制型（如AD7705）Σ-Δ型AD又称为过采样转换器，由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。
电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。
主要用于音频和测量。
Σ-Δ型ADC基本原理：Σ-Δ型ADC包含了1个差分放大器、1个积分器、1个比较器、以及由1位DA（一个简单的开关，可以将差分放大器的反相输入端接到正或者负参考电压）的构成的反馈环。
反馈DAC的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较器的参考电平。
Σ-Δ型ADC原理框图从Σ-Δ型ADC的原理框图可以看出，Σ-Δ型结合了逐次比较型和积分型ADC。
5）压频变换型ADC6) 流水线型ADC四名词解释:(1)ADC采样速率 SPS简介SPS(sample per sencond，每秒采样次数)，是衡量数模转换（ADC）时采样速率的单位。
注意采样速率和转换速率的区别，数模转换是先采样再转换，采样速率小于等于转换速率的采样才是有意义的。
即采样时间大于转换时间才是有意义的。
类似的单位有KSPS（每秒采样多少千次）、MSPS（每秒采样多少兆次）等。
ksps 表示每秒采样千次，是转化速率的单位。
（2）ADC的转换速率和转换时间（Conversion time and Conversion rate ）所谓的转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。
ThroughPut Rate 称为输出速率，或者吞吐速率、转换速率。
“转换速率”这个名词有些资料用Conversion rate表示，有些资料用ThroughPut Rate 或者 T-Put Rate表示。
在选择一个AD转换芯片的时候要考虑到位数、转换速度、输出方式等。
位数很容易理解，由分辨率决定。
一次完整的转换过程要经过模数转换时间、休止时间、下次转换的准备时间等，这些时间构成一个完整的转换周期。
比如ADI生产的AD7610，转换周期为4us，也就是第i 次转换开始经过4us以后可以进行下一次转换。
转换速率是转换周期的倒数，表征每秒最多多少次完整的采样，因此决定了采样频率的上限。
转换速率等于采样保持时间和量化时间（从模拟到二级制的转换时间）的倒数。
ADC的转换速度主要取决于转换电路的类型。
并联比较型ADC的转换速度最快，如一个8位二进制集成ADC的转换时间可在50ns之内；逐次比较型ADC的转换时间都在10~100us之间，较快的也不会小于1us；双积分型ADC的转换时间多在数十到数百ms之间。
引申：转换时间与转换精度、信号频率的关系①瞬时值响应的A/D转换器转换时间取决于所要求的转换精度和被转换信号的频率。
以图所示的正弦信号为例，讨论它们之间的关系。
②平均值响应的A/D转换器（2）ADC 的参考电压参考电压也叫做基准电压，如果没有基准电压，就无法确定被测信号的准确幅值。
例如基准电压为，则当被测信号达到时ADC 输出满量程读数，使用者就会知道ADC 输出的满量程等于。
不同的ADC ，有的是外接基准，也有的是内置基准无需外接，还有的ADC 外接基准和内置基准都可以用，但外接基准优先于内置基准。
就实际的工程应用而言，大多数情况下真正关心的是参考电压的稳定性而不是绝对值。
对于10bits 的ADC ，如果参考电压设计值是1V ，而实际是不一定有问题，但是在~1V 之间抖动可能就有问题。
对于ADC 的来说，为了最大话还原输入的模拟信号，输入信号的最大值应是ADC 的参考电压，输入信号最大值如果超过ADC 的参考电压，会造成输出值得不准确，严重的会导致ADC 损坏。
输入信号最大值如果小于ADC 的参考电压，由于不能满量程输出，会引入误差还会导致精度的下降。
（3）ADC 的分辨率ADC 的分辨率是指输出数字量变化一个最低有效位所对应的输入模拟电压的变化量。
如ADC 输入模拟电压范围为0到10V ，输出为10位二进制数，则分辨率为mV V U n 77.9210210==∆，此处得出的还有另外一个概念，最低有效位，也即1LSB分辨率有时也用最低有效位LSB 的量化步长表示。
10V 也称为满量程电压，即FSR 。
注：满量程电压其实就是ADC 的参考电压，参考电压后面会有描述， 因为ADC 所能测量最大电压实际为ADC 的参考电压。
因此分辨率（分辨率量化单位1LSB ）也可如下表示N refV LSB 2=。
此外ADC 的分辨率还有另外的几种描述，每种描述不尽相同但所要表达的意思一致。