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作者：Bonnie C. Baker，德州仪器 (TI) 高级应用工程师
在您进行彻底的系统评估以前，您如何决定在您的应用中使用哪一种 ADC 技术呢？您也许会首选 SAR 转换器 (SAR-ADC)，因为您认为它们易于使用，并且速度比 Δ-Σ 转换器要快一点。其次，您可能会选择使用一个 ΔΣ 转换器，因为您觉得尽管它们的速度要慢一些，但却具有较好的精度。或者根本无需多想，您可能会选择您经常使用的 ADC。
在选择一种转换器时，您通常会根据有效位数 (ENOB)、精确度、重复定位精度（噪声）以及输出数据速率来做出转换器选择的一些决定。您的假设可能会是：SAR-ADC 利用中等输出速度产生精确的输出，而 转换器则利用更低的输出数据速率产生更低噪声的输出信号。
这些假设或许不再能够指导您在 SAR-ADC 和 -ADC 之间做出选择。想一想如何改变您的设计范式——将注意力从单个器件转到整个系统上来。您会发现，两种 ADC 构架可能都适合于某个特定的应用。例如，如果您知道系统 ENOB，则一个结合了 SAR-ADC 的模拟增益级便可以与一个高速 转换器的性能匹配。
系统评估包括检查系统采样速度（一次详细的系统精确度分析），以及比较您系统的重复定位精确度（噪声水平）性能。影响系统采样速度的一些问题是单时钟频率的选择，以及在转换以前为模拟组件完全稳定下来留出时间。就系统精确度而言，您可以将 DC 性能特性与总体不可调节误差 (TUE) 品质因数相结合来进行比较。重复定位精度不同于精确度评估，它定义了一次转换所得值与其下一次重复的一致性程度。利用重复定位精度，您可以根据有效分辨率 (ER) 结合信号链器件的噪声性能。
下次文章中，我们将研究 12 位 SAR 与多路复用 PGA (PGA-SAR) 以及 24 位多路复用 转换器之间存在的一些具体差异。所有系统的增益范围（模拟或者数字）均为 1 到 128 V/V，且电源电压均为 5V。
我们研究这两个系统的精确度和重复定位精度时，我们可以使用表 1 来作为开始。在表 1 中，系统增益范围为 1 到 128。表格第二列显示了理想系统的满量程范围 (FSR)，其为系统的等效输入 (RTI)。最终，系统最低有效位（LSB，表格第 3 列）等于系统的 FSR，其除以系统码数 (4096)。
Analog or
Process Gain |
System FSR
(V, RTI) |
System LSB Size
(µV, RTI) |
| 1 |
5.0000 |
1220.70 |
| 2 |
2.5000 |
610.35 |
| 4 |
1.2500 |
305.18 |
| 8 |
0.6250 |
152.59 |
| 16 |
0.3125 |
76.29 |
| 32 |
0.1563 |
38.15 |
| 64 |
0.0781 |
19.07 |
| 128 |
0.0391 |
9.54 |
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表 1 我们在系统评估中使用 1 到 128 的增益评估精确度 (TUE) 和重复定位精度（噪声）时，可使用该表格中包含的理想 FSR 和 LSB 值。
文章所述电路实现的一些应用包括手持式仪表、数据记录器、汽车系统和监控系统。下次，我们将深入研究这两种设计的转换速度。以后，我们将研究这些系统的精确度 (TUE) 和重复定位精度（噪声）。
参考文献
• 将系统战略置于您 ADC 设计最重要的位置：第 4 部分，共 6 部分》，作者：Bonnie C. Baker，网址：www.en-genius.net，12/03/09。
• 《外部组件提升了 SAR-ADC 精度》，作者：Baker, Oljaca，EDN 2007 年 6 月 7 日。
• 《转换器的基本要素》，TI 视频：www.ti.com/nutsandboltsvideo-ca 。
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