Σ-ΔADC的設(shè)計(jì)指標(biāo)有哪些？

Σ-ΔADC（Sigma-Delta ADC）是一種高精度、高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有抗干擾性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍高、直流偏移小、抗拼點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在很多應(yīng)用場(chǎng)合都是首選方案。但是，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)好的Σ-ΔADC，需要考慮多方面的設(shè)計(jì)指標(biāo)。下面將介紹幾個(gè)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

一、精度

Σ-ΔADC的最主要指標(biāo)就是精度。精度通常用ENOB（Effective Number of Bits）表示，是指理想轉(zhuǎn)換器與實(shí)際轉(zhuǎn)換器之間的差異。其中，理想轉(zhuǎn)換器是指具有無(wú)限分辨率、無(wú)限帶寬、無(wú)限誤差預(yù)算和無(wú)限電源動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)的ADC。而實(shí)際轉(zhuǎn)換器則受到多種因素的影響，如噪聲、非線性、失配等。因此，ENOB是指實(shí)際ADC的等效分辨率，它比實(shí)際分辨率更為準(zhǔn)確。

對(duì)于Σ-ΔADC而言，ENOB一般在16位以上，甚至可以達(dá)到24位。當(dāng)然，隨著精度的提高，電路的結(jié)構(gòu)也會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，而成本和功耗也會(huì)逐漸增加。

二、采樣率

Σ-ΔADC的采樣率也是非常重要的指標(biāo)。采樣率是指把模擬信號(hào)的時(shí)間變換成等效的數(shù)字值的速度，也就是ADC每秒鐘采集的樣本數(shù)。采樣率越高，意味著ADC可以更快地獲取信號(hào)的變化，具有更高的時(shí)間分辨率。

對(duì)于某些高速信號(hào)處理的應(yīng)用，比如信號(hào)調(diào)制和解調(diào)、通信等，需要具有較高的采樣率。特別是平時(shí)操作的音頻和視頻等信號(hào)，其帶寬極寬，需要采用高速Σ-ΔADC，以獲取高采樣率、高精度的數(shù)字信號(hào)。

三、動(dòng)態(tài)范圍

動(dòng)態(tài)范圍是指ADC輸入信號(hào)能夠產(chǎn)生有效數(shù)字輸出的最大幅值和最小幅值之比。動(dòng)態(tài)范圍越大，表示可以測(cè)量更大的信號(hào)幅值以及更小的信號(hào)幅值。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)范圍越大，ADC的性能越好，但也意味著電路設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，成本更高。

對(duì)于Σ-ΔADC而言，動(dòng)態(tài)范圍是其另外一個(gè)重要的指標(biāo)。一般而言，動(dòng)態(tài)范圍要求在90dB以上，有時(shí)甚至要求達(dá)到100dB以上。而ADC的動(dòng)態(tài)范圍與其分辨率和信噪比有密切關(guān)系，因此要實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍的ADC，需要考慮噪聲抑制、非線性特性、設(shè)計(jì)技巧等多種因素。

四、抗干擾能力

Σ-ΔADC的抗干擾能力也是設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的因素之一。ADC的輸入信號(hào)受到不同的干擾，比如EMI和EMC等，可能導(dǎo)致輸出信號(hào)不準(zhǔn)確。

為了最大限度地提高Σ-ΔADC的抗干擾能力，可以采用差分輸入和使用濾波器等措施。一般也會(huì)在ADC內(nèi)部添加電源隔離和降噪電路，來(lái)減少干擾信號(hào)的影響。

此外，ADC的抗干擾能力也受到電源噪聲、溫度變化、失配等因素的影響。因此，在設(shè)計(jì)Σ-ΔADC時(shí)，需要在各方面進(jìn)行優(yōu)化，以減少干擾信號(hào)對(duì)ADC的影響。

五、失調(diào)誤差

失調(diào)誤差也是指設(shè)計(jì)Σ-ΔADC需要考慮的因素之一。失調(diào)誤差指的是ADC量化器的非完美匹配，即ADC內(nèi)部輸入通道之間的固有失配。失調(diào)誤差是一種漸進(jìn)誤差，隨著量化器分辨率的增加，失調(diào)誤差對(duì)輸出信號(hào)的影響也將不斷增強(qiáng)。

為了降低失調(diào)誤差，可以采用多通道交錯(cuò)等技術(shù)。此外，還可以考慮數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)，在ADC輸出前對(duì)ADC進(jìn)行數(shù)字修正，以提高ADC精度和抗干擾能力。

綜上所述，Σ-ΔADC的設(shè)計(jì)指標(biāo)有精度、采樣率、動(dòng)態(tài)范圍、抗干擾能力和失調(diào)誤差等方面的考慮。當(dāng)然，設(shè)計(jì)Σ-ΔADC需要考慮電路的具體應(yīng)用場(chǎng)合和需求，從而尋找最適合的設(shè)計(jì)方案。