電子發燒友網報道（文/李寧遠）模擬數字轉換器ADC連接著現實模擬世界與電子系統，是芯片產業皇冠上的明珠。ADC將真實世界產生的模擬信號，如溫度、壓力、聲音、指紋或者圖像等轉換成更容易處理的數字形式，和DAC一起構建起真實世界與數字世界的橋梁，是模擬芯片中難度最高的那一部分。

從消費電子到通信行業，從汽車領域到工業領域，從軍事到航空航天，只要涉及模擬信號轉為數字信號的地方都需要ADC的支持。

將ADC細分來看可以大致分為兩個方向，高精度與高速是兩個發展的極端。ADC的兩個最重要的指標速度和精度，存在著相互制約的關系。當然，信噪比、通道間串擾、增益溫漂等指標也是衡量一個ADC好壞的重要參數。

目前應用較多的ADC集中在SAR逐次逼近、Delta Sigma過采樣以及Pipeline流水線型ADC三種類型上。SAR是目前應用很廣泛的一個結構，這得益于它的性價比很高，能在相對低成本范圍內實現不錯的轉換性能，被譽為通用混合信號電路的支柱。采用這種結構，ADC的性能變化范圍很大，分辨率可以覆蓋到20bits以下的各種分辨率，轉換速率可以從1KSPS覆蓋到5MSPS。

SAR ADC各方面能力都處于中等水平，除了性價比上的優勢，其采樣延遲也很短，一般對于循環時間必須保持高度可預測性的控制系統最合適的架構選擇就是SAR。SAR ADC依靠其性價比優勢在很多領域都有應用，比較常見的就是在電機控制里和數字電源里用一個SAR采樣保持單元去把一個連續信號進行數字轉化。

SAR ADC設計中雙極技術、CMOS技術和BIMOS技術都有應用，分別對應不同的電路設計。SAR ADC結構有一個不同于其他ADC結構的特點，就是其ADC的線性度依賴于數模轉化器的線性度。在精密DAC的配合下，SAR ADC能有很寬的工作溫度范圍。

而Delta Sigma是近些年使用最為普遍的高精度ADC結構，在精度達到20bits以上的ADC里是必選結構。在轉換速率上Delta Sigma ADC也能覆蓋很廣的范圍，從100SPS到10MSPS都可以實現。除了高分辨率，此結構還有很高的穩定性。一般來說，Delta Sigma ADC都是高度集成的，可以取代數據采集系統中的多個組件。不過與其他架構相比，Delta Sigma ADC架構有一個劣勢在于會出現周期延遲。

Delta Sigma ADC通過OSR過采樣技術對采樣分辨率和速率進行調整，整體來看工藝要求不算很高，應用領域很廣，尤其是在消費類傳感器應用里，高精度的傳感很青睞采用過采樣結構。往高端測量應用領域發展這種高精度ADC的價格就很昂貴了，而且屬于禁運標準。

Pipeline流水線型ADC主打一個高速的ADC采樣，分辨率則不會太高，在8-12bits，是高速數據轉換系統中的常客。流水線型ADC廣泛用于無線基站、高速儀表和高速頻譜分析應用中。

在需要更高速的轉換中，閃存ADC能提供目前最快的速率。這種結構的ADC所有位的轉換同時完成，其轉換時間主要取決于比較器的開關速度、編碼器的傳輸時間延遲等。一般這種超高速ADC已經不考慮消費類這種民用市場，只應用在高端測量領域。

受超高速限制，閃存ADC在分辨率上基本上目前都是8位的，8位的成本已經很高。而閃存ADC分辨率每高一位，其設計復雜程度以及成本都會呈指數增加。現在國際巨頭廠商也有10位的閃存ADC，價格更高，而且這種超高速ADC基本都在禁運標準里。

隨著5G、人工智能、物聯網、汽車電子等新興應用的崛起，高精高速數據轉換系統愈發常見。在高精高速數據轉換系統中，放大器、DAC、ADC這些都是必不可少的，ADC作為信號鏈核心，其重要性不言而喻。不同結構的分辨率、速度、復雜度對ADC的設計影響很大，高精高速數據轉換系統選擇何種ADC是能否實現系統最佳性能的關鍵。