哪個(gè)更好： SAR還是Δ-Σ型ADC?

　　用于工業(yè)、儀器儀表和醫(yī)療設(shè)備中的高性能數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈要求具備高動(dòng)態(tài)范圍和精確的信號(hào)測(cè)量能力，同時(shí)還要應(yīng)對(duì)苛刻的空間限制，以及散熱和功耗等設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。 獲得較高動(dòng)態(tài)范圍的一種方法，是對(duì)轉(zhuǎn)換器過采樣，以便精確監(jiān)控并測(cè)量來自傳感器微弱和強(qiáng)烈的輸入信號(hào)。

　　過采樣是一種高性價(jià)比的過程，以大幅高于奈奎斯特頻率的速率對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，提升信噪比(SNR)和有效位數(shù)(ENOB)。 原則上講，對(duì)ADC進(jìn)行4倍過采樣可額外提供1位分辨率，或增加6 dB的動(dòng)態(tài)范圍(DR)。 由過采樣而獲得的DR改善為：

　　ΔDR = log2 (OSR) × 3dB

　　在很多情況下，過采樣是集成數(shù)字濾波功能的Δ-Σ型ADC所固有的特性，其調(diào)制器時(shí)鐘速率通常比信號(hào)帶寬高32至256倍。 但要求在輸入通道之間具有更高的開關(guān)速度時(shí)，便難以實(shí)現(xiàn)過采樣。

　　SAR(逐次逼近型寄存器)ADC還常用于通道多路復(fù)用架構(gòu)中——這些架構(gòu)要求在接近滿量程(最差情況)幅度時(shí)對(duì)步進(jìn)輸入作出快速響應(yīng)，而不會(huì)產(chǎn)生任何建立時(shí)間方面的問題。 然而，這會(huì)極大提高驅(qū)動(dòng)放大器的要求。 為了能在SAR輸入端建立來自開關(guān)電容DAC陣列的反沖，放大器必須具備極為優(yōu)秀的帶寬、壓擺率性能，以及良好的輸出驅(qū)動(dòng)能力。 若非如此，那么輸出響應(yīng)便會(huì)表現(xiàn)出非線性。

　　高吞吐速率的SAR ADC確實(shí)允許進(jìn)行過采樣。 這種情況下，低噪底(通過低RMS噪聲和高吞吐速率組合實(shí)現(xiàn))和高線性度尤為重要。 某些高性能SAR ADC提供更高的帶寬、高精度和較短時(shí)間窗口內(nèi)的離散采樣能力，可用于快速控制和測(cè)量應(yīng)用。 以較小的封裝尺寸提供高吞吐速率以及低功耗有助于設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)空間、散熱、功耗和其他重要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)——高通道密度系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)遇到這些挑戰(zhàn)。

　　雖然兩種ADC拓?fù)涠寄芫_測(cè)量低至直流的信號(hào)，但SAR架構(gòu)通常還允許利用吞吐速率來調(diào)整ADC內(nèi)核功耗。 這項(xiàng)功能至少可降低50%功耗，有助于滿足散熱要求。 與之相反，Δ-Σ型ADC的功耗一般是固定的。 比如ADI公司的5MSPS、18位SAR ADC AD7960，便是一款具有功耗調(diào)節(jié)能力的高吞吐速率產(chǎn)品。

　　采用SAR ADC進(jìn)行過采樣可以改善抗混疊性能，降低噪聲。 放置在ADC之前的低通濾波器可最大程度降低混疊;同時(shí)它還能通過限制帶寬而降低噪聲。 Δ-Σ型ADC具有高采樣比以及數(shù)字濾波器曲線，因此可最大程度降低其模擬輸入端的抗混疊要求。 對(duì)ADC調(diào)制器進(jìn)行過采樣可降低總噪聲。

　　SAR架構(gòu)無延遲或流水線延遲，可實(shí)現(xiàn)快速控制環(huán)路設(shè)計(jì)。 諸如AD7960等SAR ADC相對(duì)滿量程輸入本底具有最低的噪底，從而SNR更高，線性度性能出色。 即便如此，它也無法像Δ-Σ型ADC那樣提供接近直流(50/60Hz)的1/f噪聲抑制能力。 提升ADC的動(dòng)態(tài)范圍還有很多別的方法，比如并聯(lián)連接ADC，并使它們交錯(cuò)。 然而，有些設(shè)計(jì)師可能會(huì)覺得這種方法太麻煩，或者覺得不能在他們的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)——這主要是因?yàn)楣?、尺寸以及成本的限制?/p>