原创 信号链基础4

在开发模数转换器(ADC)的过程中，人们尝试了许多电路。这些转换器已经被归纳为四种基

本拓朴：闪烁、逐次逼近(SAR)、流水线以及∑-△转换器。每一种拓扑均有其优点和缺点。

针对一个特殊系统的最合适器件取决于应用。更为确切地说，最合适的器件依赖于数据处理

的需要。根据执行各种计算的那些应用或者基于抓图读数的决策，需要波形重构的各种应用

具有不同的要求。

上述四种最流行的转换器类型的速度—分辨率比较如图1 所示。随着新的电路技术被开发出

来，这些转换器之间的性能边界已经变得有点模糊。

                            图1：ADC 类型的比较。

除了速度—分辨率的差异之外，下一个性能点就是读取时间。闪烁转换器是一种非常快速的

器件，且时间同步通常不是问题。相比之下，SAR 转换器采用一种启动转换信号，利用这

一能力，两个或两个以上的转换器可以被同步到一个外部事件。在转换指令之后，数据在若

干时钟周期后出现。

流水线以及具有∑-△拓扑的转换器均是连续转换器件。这使之几乎不可能同步多个器件以

实现同时读取，或者，在预先定义的时刻抓取读数。在模拟输入上的一个事件与在数字流中

的事件外在表现之间存在时间上的偏离。那个时间延迟被称为数据反应时间(延迟)。

数据延迟不应该与SAR 转换器相关的转换时间混淆，其中，在处理过程中不存在其它的转

换操作。∑-△转换器可以被比作执行一种连续的平均。然而，流水线转换器可以被比作一

条装配线，在一个工位对最终结果做出贡献之后，信号继续往下走，给那个位置处理下一个

采样点让路。

这种差异的结果之一就是∑-△转换器有效地把噪声能量调换至远远高于有用频带之外。流

水线型转换器以中到高的分辨率实现高数据率。

各种新技术所带来的另一个重大变化就是，分立的采样保持放大器消失了。为了获得有效的

转换结果，在转换时间期间，模拟输入必须稳定在最小有效比特(LSB)之内。在转换器性能

上的若干进展包括：分辨率、更短的转换时间以及更小的满量程电压，所有这些性能均需要

更高性能的采样保持放大器，而先进的电路拓扑已经容许把采样保持放大器构建在转换器之

中。

这些转换器类型当中的每一种将在后续文章中详细介绍。