在开发模数转换器(ADC)的过程中,人们尝试了许多电路。这些转换器已经被归纳为四种基
本拓朴:闪烁、逐次逼近(SAR)、流水线以及∑-△转换器。每一种拓扑均有其优点和缺点。
针对一个特殊系统的最合适器件取决于应用。更为确切地说,最合适的器件依赖于数据处理
的需要。根据执行各种计算的那些应用或者基于抓图读数的决策,需要波形重构的各种应用
具有不同的要求。
上述四种最流行的转换器类型的速度—分辨率比较如图 1所示。 随着新的电路技术被开发出
来,这些转换器之间的性能边界已经变得有点模糊。
除了速度—分辨率的差异之外,下一个性能点就是读取时间。闪烁转换器是一种非常快速的
器件,且时间同步通常不是问题。相比之下,SAR 转换器采用一种启动转换信号,利用这
一能力,两个或两个以上的转换器可以被同步到一个外部事件。在转换指令之后,数据在若
干时钟周期后出现。
流水线以及具有∑-△拓扑的转换器均是连续转换器件。这使之几乎不可能同步多个器件以
实现同时读取,或者,在预先定义的时刻抓取读数。在模拟输入上的一个事件与在数字流中
的事件外在表现之间存在时间上的偏离。那个时间延迟被称为数据反应时间(延迟)。
数据延迟不应该与 SAR 转换器相关的转换时间混淆,其中,在处理过程中不存在其它的转
换操作。∑-△转换器可以被比作执行一种连续的平均。然而,流水线转换器可以被比作一
条装配线,在一个工位对最终结果做出贡献之后,信号继续往下走,给那个位置处理下一个
采样点让路。
这种差异的结果之一就是∑-△转换器有效地把噪声能量调换至远远高于有用频带之外。流
水线型转换器以中到高的分辨率实现高数据率。
各种新技术所带来的另一个重大变化就是,分立的采样保持放大器消失了。为了获得有效的
转换结果,在转换时间期间,模拟输入必须稳定在最小有效比特(LSB)之内。在转换器性能
上的若干进展包括:分辨率、更短的转换时间以及更小的满量程电压,所有这些性能均需要
更高性能的采样保持放大器, 而先进的电路拓扑已经容许把采样保持放大器构建在转换器之
中。
这些转换器类型当中的每一种将在后续文章中详细介绍。