∑-Δ型ADC

與一般的ADC不同，∑-Δ型ADC不是直接根據抽樣第一個樣值的大小進行量化編碼，而根據前一量值與后一量值的差值即所謂的增量的大小來進行量化編碼。從某種意義講，它是根據信號波形的包絡線進行量化編碼的。∑-Δ型ADC由兩部分組成，第一部分為模擬∑-Δ調制器，第二部分為數字抽取濾波器，如圖5所示。∑-Δ調制器以極高的抽樣頻率對輸入模擬信號進行抽樣，并對兩個抽樣之間的差值進行低位量化，從而得到用低位數碼表示的數字信號即∑-Δ碼；然后將這種∑-Δ碼送給第二部分的數字抽取濾波器進行抽取濾波，從而得到高分辨率的線性脈沖編碼調制的數字信號。因此抽取濾波器實際上相當于一個碼型變換器。由于∑--△具有極高的抽樣速率，通常比奈奎斯特抽樣頻率高出許多倍，因此∑--△轉換器又稱為過抽樣A/D轉換器。

目前，∑--△型ADC分為四類：

（1）高速類ADC；

（2）調制解調器類ADC；

（3）編碼器類ADC；

（4）傳感器低頻測量ADC。

其中每一類∑--△型ADC又分為許多型號，給用戶帶來極大方便。

流水線型（Pipeline）ADC又稱為子區式ADC，它由若干級級聯電路組成，每一級包括一個采樣/保持放大器、一個低分辨率的ADC和DAC以及一個求和電路，其中求和電路還包括可提供增益的級間放大器。快速精確的n位轉換器分成兩段以上的子區（流水線）來完成。

首級電路的采樣/保持器對輸入信號取樣后先由一個m位分辨率粗A/D轉換器對輸入進行量化，接著用一個至少n位精度的乘積型數模轉換器（MDAC）產生一個對應于量化結果的模/擬電平并送至求和電路，求和電路從輸入信號中扣除此模擬電平。并將差值精確放大某一固定增益后關交下一級電路處理。經過各級這樣的處理后，最后由一個較高精度的K位細 A/D轉換器對殘余信號進行轉換。將上述各級粗、細A/D的輸出組合起來即構成高精度的n位輸出。圖3所示為一個14位5級流水線型ADC的原理圖，圖7 所示為每級內部結構圖。

流水線型ADC必須滿足以下不等式以便糾正重疊錯誤：式中，1為級數，m為各級中ADC的粗分辨率，k為精細ADC的細分辨率，而 n是流水線ADC的總分辨率。流水線ADC不但簡化了電路設計，還具有如下優點：每一級的冗余位優化了重疊誤差的糾正，具有良好的線性和低失調；每一級具有獨立的采樣/保持放大器，前一級電路的采樣/保持可以釋放出來用于處理下一次采樣，因此允許流水線各級同時對多個采樣進行處理，從而提高了信號的處理速度，典型的為 Tconv《100ns；功率消耗低；很水有比較器進入亞穩態，從根本上消除了火花碼和氣泡，從而大大減少了ADC的誤差；多級轉換提高了ADC的分辨率。同時流水線型ADC也有一些缺點：復雜的基準電路和偏置結構；輸入信號必須穿過數級電路造成流水延遲；、同步所有輸出需要嚴格的鎖存定時；對工藝缺陷敏感，對印刷線路板更為敏感，它們會影響增益的線性、失調及其它參數。

模數轉換器的主要技術指標

分辨率

通常以輸出二進制或十進制數字的位數表示分辨率的高低，因為位數越多，量化單位越小，對輸入信號的分辨能力就越高。

例如：輸入模擬電壓的變化范圍為 0～5 V，輸出 8 位二進制數可以

分辨的最小模擬電壓為 5 V×2－8 ＝20 mV；而輸出 12 位二進制數可以

分辨的最小模擬電壓為 5 V×2－12≈1.22 mV。

轉換誤差

它是指在零點和滿度都校準以后，在整個轉換范圍內，分別測量各個 數字量所對應的模擬輸入電壓實測范圍與理論范圍之間的偏差，取其 中的最大偏差作為轉換誤差的指標。通常以相對誤差的形式出現，并 以 LSB 為單位表示。例如 ADC0801 的相對誤差為±? LSB。

轉換速度

完成一次模數轉換所需要的時間稱為轉換時間。大多數情況下，轉換 速度是轉換時間的倒數。

ADC 的轉換速度主要取決于轉換電路的類型，并聯比較型 ADC 的轉換速度最高（轉換時間可小于 50 ns），逐次逼近型 ADC 次之（轉 換時間在 10～100μs 之間），雙積分型 ADC 轉換速度最低（轉換時 間在幾十毫秒至數百毫秒之間）。

選擇模數轉換器應該注意的問題

不論是傳統型ADC還是表發展起來的ADC都有各自的優缺點和適應場合。在選用ADC時，不僅要考慮應用的精度、速度等主要指標，還要考慮輸入信號的形式（單端或差動輸入）、輸入信號范圍、輸入通道類型和數量、工作電源、內部基準、激勵源等多種具體功能上的差異，這些在選型上都是認真考慮的。現代ADC制造商為用戶應用考慮的越來越多，用戶在方案設計時一定要在器件選型上下一些功夫，針對實際應用的具體要求盡量做到選型合理，這樣往往可以簡化設計、降低成本、提高性價比。