如何设计高精度模数转换芯片ADC

更新时间: 2024-01-26 15:29:17

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众所周知，芯片可根据信号形式的不同可分为数字芯片和模拟芯片两大类，而模数转换芯片（ADC）更是被称为芯片的最强王者，很多电子工程师都要设计出ADC芯片，今天我们来聊聊如何设计高精度模数转换芯片ADC！

　　ADC，即模数转换芯片，是指可将模拟信号转换成数字信号的芯片，模拟信号是指随着时间可连续变化的变化量，如温度、声音、声音等，最大的特点是在一定的时间内有无数个不同的取值；而数字芯片是一堆不连续的数值，如计算机中常见的二进制01。

　　为了连接模拟和数字两个相互独立的领域，就需要使用两种特殊的芯片作为桥梁，也就是ADC（模数转换）和DAC（数模转换）。顾名思义，ADC是将模拟信号转换成数字信号，DAC是将数字信号转换成模拟信号，虽然功能类似，但ADC在芯片占比更高，高达80%。

　　虽然很多人都认为ADC功能简单，很容易设计出来，但实际上，ADC反而是模拟芯片中难度最高的，而且ADC研发虽然都是采样（Sampling）、量化（Quantiaztion）、编码（Encoding），简单来说，ADC的原理是首先先对信号进行采样，然后每隔一段时间记录信号当时的电压值，采集到的数据将经过量化，转换成相应的数字信号值，最后通过某种编码表示出来。

　　然后ADC有两种常见的参数，一是采样速率/数据速率；二是分辨率，需要注意的是ADC的精度和分辨率不是同一个概念。此外ADC有多种实现的方法，如逐次逼近型ADC、Delta-Sigma模数转换等。

　　然而即便是最简单的ADC，它在实际的工程应用中也是不简单的，比如ADC往往不能独立工作，所以必须配合多种电路来发挥作用，比如驱动电路提供驱动以满足高采样频率，我们可以通过在ADC前端加上一个运放去驱动，这样可以在较短的时间内提供足够的电荷，但这种做法很多电子工程师很少采用，这是因为在采样频率很大的时候，直接连接云芳就意味着必须配备高带宽的运放，这是因为直接连接运放将产生较大的瞬时电流，造成击穿现象。为避免出现很大的瞬时电流，最佳做法是在ADC前加入一个RC电路，或者选择更低带宽低成本的普通运放即可。

　　那么问题也来了，如何直接确定运放和RC电路的具体大小和指标？有两个方法可以直接确定，一是通过理论公式进行推导，二是通过现成的设计工具和仿真工具来计算出。

　　以上就是模数转换芯片ADC的研发技巧及思路，希望对小伙伴们有所帮助。

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