作者： TI 工程師 Sunny Qin

由于擁有較高的分辨率和采樣率，SAR型ADC一直被眾多工業(yè)和汽車客戶所親睞。但是SAR型ADC由于其特殊的特性，所以對(duì)外圍電路也相應(yīng)的提出很多“特殊需求”。

首先就是抗混疊電路的需求。例如當(dāng)電路中的SAR型ADC采樣率為fs時(shí)，根據(jù)香濃采樣定律，輸入信號(hào)的頻率需要小于fs/2，頻率超過(guò)fs/2的信號(hào)將會(huì)通過(guò)混疊效應(yīng)“混入”有用信號(hào)頻帶中，并且無(wú)法區(qū)分。因此，為了避免混疊的問(wèn)題，絕大部分SAR型ADC電路需要在前端設(shè)計(jì)專用的多階有源濾波器，濾掉頻率超過(guò)fs/2的信號(hào)。（注：Σ-Δ型ADC理論上也需要抗混疊濾波器，但是由于其過(guò)采樣特性及內(nèi)部數(shù)字濾波器的帶外衰減特性，其對(duì)抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)要求要低很多，多數(shù)情況下一階RC電路能夠滿足抗混疊需求。）

其次是模擬輸入與基準(zhǔn)輸入的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。不同于大學(xué)課本上講到的，現(xiàn)在市面上流行的大部分SAR型ADC不再是通過(guò)分壓電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的逐次逼近，由于CMOS工藝的普及，取而代之的是通過(guò)內(nèi)部電容網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電荷的逐次逼近，這樣無(wú)論是ADC的信號(hào)輸入端還是基準(zhǔn)輸入端，都是通過(guò)一個(gè)電容采樣，這個(gè)電容一般為幾個(gè)皮法到幾十個(gè)皮法。這樣帶來(lái)的兩個(gè)新的問(wèn)題就是：1，我們能否在采樣的短暫時(shí)間內(nèi)將這個(gè)電容完全充滿；2，這個(gè)電容在采樣瞬間是否會(huì)把我們信號(hào)瞬態(tài)拉低。（具體的SAR ADC驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)請(qǐng)參考SLAA571A：Design Challenges and Improvement Techniques for SAR ADC Driver Circuit）。糟糕的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致無(wú)論是輸入信號(hào)，還是基準(zhǔn)信號(hào)都會(huì)被瞬態(tài)拉低，并且造成采樣誤差，如下圖所示：

所以標(biāo)準(zhǔn)的SAR型ADC驅(qū)動(dòng)電路需要基準(zhǔn)及驅(qū)動(dòng)電路，抗混疊濾波器，輸入驅(qū)動(dòng)電路等三個(gè)部分，其電路結(jié)構(gòu)如下：

除了上述的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題以外，SAR型ADC采樣電路往往還需要配備電壓基準(zhǔn)，模擬開(kāi)關(guān)，輸入放大及直流偏置電路（交流信號(hào)無(wú)法直接被單電源ADC采樣）等，復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往會(huì)另工程師們望而卻步。

針對(duì)于這一問(wèn)題，現(xiàn)TI開(kāi)發(fā)出一系列全集成式SAR型ADC, 其集成了高阻抗輸入可編程放大器，抗混疊濾波器，ADC驅(qū)動(dòng)電路，模擬開(kāi)關(guān)以及高精密電壓基準(zhǔn)等，并且能在單電源供電環(huán)境下提供±10V/ ±5V/ ±2.5V等可編程輸入范圍。高集成度的設(shè)計(jì)使得這種ADC更像一塊電壓采集器，大大簡(jiǎn)化采樣電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)TI提供極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，以便眾多工業(yè)客戶選用。其結(jié)構(gòu)框圖如下：

非同步型全集成ADC 同步型全集成ADC

這種全集成型的ADC大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，同時(shí)優(yōu)化了成本。針對(duì)于這一類全集成型ADC，TI提供多種型號(hào)，涵蓋不同分辨率，不同通道，同步/非同步等多種器件。下面表格中羅列了全系列高集成度SAR型ADC，以及相應(yīng)的資料及參考設(shè)計(jì)TI-Design，歡迎各位工程師點(diǎn)擊查看。

審核編輯：何安