圖3.過采樣分布在-3 dB條件下截止頻率與阻帶起點之間的過渡帶。

最新的技術為近年來顯著提升的高精度SAR ADC轉換速率提供了可能，目前在18位分辨率下，此等轉換速率在1 MSPS與15 MSPS之間。相比之下，具有同等分辨率的寬帶Σ-Δ ADC的速率幾乎要低一個數(shù)量級，存在突出的延遲問題，并且其通帶紋波太高，無法用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、其他測量儀器儀表等應用?；径?，總體計量精度決定著后者的特性，這與靜態(tài)(dc)和動態(tài)(ac)參數(shù)都有關系，因此這些系統(tǒng)中的轉換器和附帶的模擬調理電路在規(guī)格上必須達到頂級要求。

這些規(guī)格包括失調、增益和對應的漂移誤差、積分非線性(INL)和差分(DNL)誤差等常見特性，還包括信噪比(SNR)、諧波失真和雜散音（無雜散動態(tài)范圍(SFDR)）。SAR ADC在部分這些參數(shù)以及瞬態(tài)響應、模擬輸入過載和零延遲方面具有明顯的競爭優(yōu)勢(INL)，為單次模式下多路輸入系統(tǒng)的運行或采集的觸發(fā)提供了保障。

相反，除LTC2512和LTC2500-32以外，大多數(shù)SAR ADC不包括數(shù)字濾波器，因此其運行不受一些不可避免的數(shù)字低通濾波的阻礙或限制，否則，就會在計算精度、帶通紋波、衰減阻帶抑制、傳播時間和功耗之間進行平衡。在大多數(shù)情況下，用戶無法控制這些Σ-Δ轉換器的內部濾波器系數(shù)值，不得不湊合了事。

LTC2378-20：市場上的首款20位SAR ADC

在對性能的角逐中，2014年，凌力爾特公司（現(xiàn)為ADI公司的一部分）向客戶推出了具有20位分辨率和真正線性度的第一款逐次逼近型ADC，將競爭對手打了個措手不及。LTC2378-20是一款出色的轉換器，在接近MSPS的所有其他競爭產品中仍然保持著自己的優(yōu)勢。

LTC2378曾經(jīng)的友敵，AD4020是ADI公司首款能以1.8 MSPS速率數(shù)字化10 V峰峰值差分信號的20位SAR ADC。它結合了低噪聲、低功耗以及LTC2378的所有特性：動態(tài)壓縮、鉗位電路、電荷轉移補償，支持使用低功耗精密放大器（高阻抗模式）等。采用1.8 V電源供電，1.8 MSPS速率下，功耗僅為15 mW。350 ns的轉換時間創(chuàng)下紀錄，使其在延長采集時間或讀取數(shù)據(jù)方面游刃有余。其采用10引腳MSOP或10引腳QFN封裝，與AD40xx家族的其他16位至18位成員相同。在–40°C至125°C溫度范圍內，其規(guī)格和運行完全有保證。

LTC2378-20和AD4020的采樣速率分別為1 MSPS和1.8 MSPS，為過采樣帶來了具有重要意義的可能性，特別是音頻頻段或更高頻段。為此，必須在外部FPGA或DSP中搭載定制型抽取濾波器。如前所述，可以繞過后者，以在必要時將其延遲降至最低?；谶@些初級采樣速率值，考慮到0 kHz至25 kHz頻段，相應的過采樣因子約為16或32，處理增益為12 dB至18 dB，同時還嚴格按照奈奎斯特定理，簡化了常規(guī)操作條件下的抗混疊低通濾波器。

ADC至DSP鏈路：一切皆為串行

近年來，半導體行業(yè)及其設計師圈子明顯傾向于減小元件尺寸，使外殼引腳真正瘦身，并且還要調整需要與SPI總線、同步串口等連接的幾乎所有串行數(shù)字輸入或輸出。問題是，這些轉換器卻沒有留下用于抽取樣本和控制ADC的各功能選項的串行接口。根據(jù)其規(guī)格，這些串行接口兼容SPI或DSP串口，但實際并非如此。它們最多隱藏了負責設置時鐘信號節(jié)奏的移位寄存器，用于從器件中提取數(shù)據(jù)，或者在配置期間注入數(shù)據(jù)。就如所有這些SAR ADC一樣，LTC2378-20和AD4020在頻率上要求串行時鐘(SCK)在額定采樣速率下，以20位為單位恢復數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)讀取階段嚴格限制在采集時間（約300 ns）范圍以內，因此在轉換期間，必須將外部訪問時的數(shù)字活動減至完全靜音；并且要以1 MSPS的采樣速率，在分配的時間內從采樣恢復所有位，時鐘頻率必須達到60MHz以上。無論是產生這樣的時鐘頻率，還是要在接收器端實現(xiàn)的時間規(guī)格，對于負責從ADC收集數(shù)據(jù)的控制器上的接口來說，這都是嚴格的限制。LTC2378-20要求最低SCK信號頻率達到64 MHz，這意味著，它不能連接任何通用微控制器或搭載最高頻率略微超過50 MHz的同步串口(SPORT)的DSP，Blackfin處理器®家族的一些成員除外，如ADSP-BF533、ADSP-BF561，其速率可以達到90 Mbps。因此，有人擔心，需要使用搭載了低抖動時鐘產生電路相關的大型CPLD或FPGA。串行輸出SAR ADC的大多數(shù)數(shù)字接口或多或少具有相同的時序和邏輯信號模式，如圖4所示。對于SDI配置輸入，除了級聯(lián)模式之外，還對它提出了低得多的頻率要求。ADC采樣周期的等效全周期時間為

   

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