Maxim使用六种流行的ADC架构生产数字转换器(ADC)

来源：analog 发布时间：2024-01-02

摘要： Maxim使用六种流行的ADC架构生产数字转换器(ADC)。选择正确的ADC需要在分辨率、通道数、功耗、尺寸、转换时间、静态性能、动态性能和价格之间进行权衡。设计师需要知道关键特性，并对架构及其设计限制有一个基本的了解。本应用笔记提供了体系结构的概述。它包括应用程序说明的链接，提供了更多的细节，并提供了一个方便的比较表，比较了关键特性和特性。

SAR ADC

连续近似寄存器(SAR)到数字转换器(adc)通常是中高分辨率应用的首选架构，通常采样率低于每秒5兆样本(Msps)。SAR adc最常见的分辨率范围从8位到20位，具有低功耗和小尺寸。这种组合使它们成为各种应用的理想选择，例如自动测试设备，电池供电设备，数据采集系统，医疗仪器，电机和过程控制，工业自动化，电信，测试和测量，便携式系统，高速闭环系统和窄带接收器。

MAX11905是Maxim集成的最高分辨率SAR ADC，在20位时运行1.6Msps，并提供98.3db信噪比和-123dB THD的动态性能。有两种不同的评估套件可用于MAX11905。根据两个不同的前端选择EV套件，MAX11905EVKIT#(图1)使用MAX9632运算放大器，MAX11905DIFEVKIT#(图2)使用MAX44205差分运算放大器。两个EV套件都使用安富利ZedBoard 与PC通信。

图1所示 MAX11905EVKIT照片。

图2 MAX11905DIFEVKIT照片。

Maxim集成的另一个流行的ADC是MAX11156，这是一个18位ADC，运行速度为500ksps。在10kHz时，SNR为94.6dB, THD为-105dB。MAX1115X/6X EV套件(图3)可以评估该器件和整个MAX1115X/6X产品系列。

图3 MAX1115X / 6 xevkit照片。

下表中的每个器件都是高端adc系列的一部分。Maxim Integrated还提供一系列具有较低分辨率和采样率的adc。

部分没有。	通道(年代)	决议(位)	采样率(sps)
MAX11905	1	20.	1.6米
MAX11190	4	12	3米
MAX11156	1	18	500 k
MAX11131	16	12	3米
MAX11103	2	12	3米

法ADC

Sigma-delta -to-digital转换器(adc)主要用于低速应用，需要通过过采样来权衡速度以获得分辨率，然后进行滤波以降低噪声。24位sigma-Delta转换器用于自动化测试设备，高精度便携式传感器，医疗和科学仪器以及地震数据采集等应用。

Maxim集成提供的MAX11270是一款24位delta-sigma ADC，可实现出色的+130db信噪比，同时功耗极低，为10mW。下面是MAXREFDES75#参考设计的链接(图4)，其中显示了MAX11270如何在称重系统中使用。

图4 MAXREFDES75#采用MAX11270 sigma-delta ADC。

MAX11216是一款超低功耗、宽动态范围的24位西格马 - 得尔塔 ADC，专为地震应用而设计。

图5是这个应用程序的框图。

图5 MAX11216框图。

集成adc

集成adc提供高分辨率，并能提供良好的线频和噪声抑制。从无处不在的ICL7106开始，这些转换器已经存在了相当长的一段时间。集成架构提供了一种新颖而直接的方法来将低带宽信号转换为其数字表示。这些类型的转换器通常包括用于LCD或LED显示器的内置驱动器，并在许多便携式仪器应用中发现，包括数字面板仪表和数字万用表。

FLASH adc

Flash -to-digital转换器，也称为并行adc，是将信号转换为数字信号的最快方式。它们适用于需要非常大带宽的应用。然而，闪光灯转换器消耗大量的电力，具有相对较低的分辨率，并且可以相当昂贵。这将它们限制在高频应用中，而这些应用通常无法以任何其他方式解决。例子包括数据采集、卫星通信、雷达处理、采样示波器和高密度磁盘驱动器。

管线式adc

流水线数字转换器(ADC)已成为最流行的ADC架构，采样率从每秒几兆样本(MS/s)到100MS/s+，分辨率从8位到16位。它们提供的分辨率和采样率涵盖了广泛的应用，包括CCD成像、超声医学成像、数字接收器、基站、数字视频(例如HDTV)、xDSL、电缆调制解调器和快速以太网。

两步ADC

两步数字转换器(adc)也被称为分位转换器，有时也被称为多步或半闪存(比闪存架构慢)。这是Flash ADC和流水线ADC之间的交叉，可以实现更高的分辨率或更小的芯片尺寸，并且与Flash ADC相比，给定分辨率所需的功率更小。示例MAX153。

Maxim应用须知

如何选择和设计放大器缓冲器和无源元件以优化MAX11905评估套件的性能
了解Flash adc
理解集成adc
管道adc成熟
了解SAR adc
揭秘Sigma-Delta adc

	FLASH(并行)	特别行政区	双斜率(积分ADC)	管道	西格马得尔塔
选择这个架构，如果你想:	超高速时，功耗不是首要问题?	中高分辨率(8 ~ 20位)，5Msps及以下，低功耗，体积小。	监测直流信号，分辨率高，功耗低，噪声性能好ICL7106。	速度高，从少量Msps到100+ Msps, 8位到16位，比闪存功耗低。	高分辨率，中低速度，无精密外部元件，同时50Hz/60Hz抑制，数字滤波器降低抗混叠要求。
转换方法	N位- 2(N - 1)比较器每增加1位，上限增加2倍。	二进制搜索算法，内部电路运行速度更高。	对未知输入电压进行积分，并与已知参考值进行比较。	小型并行结构，每级工作在一到几个位上。	过采样ADC, 5Hz到60Hz抑制可编程数据输出。
编码方法	温度计编码	逐次逼近	集成	数字校正逻辑	过采样调制器，数字抽取滤波器
缺点	闪光码/亚稳态，功耗高，体积大，价格昂贵。	速度限制在~5Msps。可能需要抗混叠滤波器。	转换速度慢。高精度外部元件要求达到精度。	并行性以功耗和延迟为代价提高吞吐量。	高阶(4阶或更高)-多位ADC和多位反馈DAC。
转换时间	转换时间不随分辨率的增加而改变。	随着分辨率的增加而线性增加。	每增加一位分辨率，转换时间就会加倍。	随着分辨率的增加而线性增加。	在数据输出速率和无噪声分辨率之间进行权衡。
决议	组件匹配通常将分辨率限制为8位。	分辨率每增加一位，元件匹配要求就会加倍。	组件匹配不随分辨率的增加而增加。	分辨率每增加一位，元件匹配要求就会加倍。	分辨率每增加一位，元件匹配要求就会加倍。
大小	2(N - 1)比较器，芯片尺寸和功率随分辨率呈指数增长。	随着分辨率的增加，模具呈线性增加。	芯模尺寸不会随着分辨率的增加而发生实质性的变化。	随着分辨率的增加，模具呈线性增加。	芯模尺寸不会随着分辨率的增加而发生实质性的变化。