今天，精密模数转换器（ADC） 市场的主要产品是Sigma-Delta ADC，其特点是高动态范围、精密的直流性能和合理的价格。通过设计，Sigma-Delta ADC通过使用Sigma-Delta调制器和数字抽取滤波器来多重采样输入信号，其结果是噪音低，但输出数据速率低。多重采样的额外好处是，外部模拟抗混叠滤波器可以大幅简化，然后依靠数字滤波器来决定通带中的频率响应。
Analog Devices Linear电源 现代SAR ADC技术给精密应用带来了更高的性能，在直流规格（非线性积分、非线性微分、失调、增益误差和稳定性）方面可与最好的Delta-Sigma ADC竞争，同时还能保持高采样速率和无延迟操作。快速采样SAR ADC通常用来多重采样低带宽信号。传统的多重采样允许使用数字滤波器（低通滤波器+下采样），这增加了系统的动态范围。多重采样的另一项好处是降低了对模拟抗混叠滤波器的要求。在没有多重采样的情况下，模拟抗混叠滤波器需要拥有一个陡峭的衰减（狭窄的过渡带），因此增加了其复杂性。相反，多重采样允许使用一个简单的低阶模拟滤波器和一个数字滤波器来创建一个混合模式的抗混叠滤波器，这种滤波器具有同等作用，并且拥有非常陡峭的衰减。然而，不利的后果是，这种滤波任务的负担由主处理器承受，需要更快的处理器以更多的速率从ADC输出获取数据。
因为这些原因，Analog Devices Linear电源正在以不同的方式进入精密市场： 使用配有集成数字滤波器融合他们拥有的SAR ADC结构 的高准确度和速度。最新的产品便是LTC2508-32和LTC2512-24。LTC2508-32是一个32位的1Msps SAR ADC，配有一个集成的、引脚可配置的数字滤波器，并且这个数字滤波器针对低带宽的精密应用进行了优化。LTC2512-24是一个24位的1.6Msps SAR ADC，配有一个集成的、针对较高带宽应用优化过的滤波器。LTC2508-32以61sps的最低输出速率获得引人瞩目的145dB的动态范围，而LTC2512-24的动态范围则在50ksps的输出速率时达到117dB。
参阅相关产品
参阅相关产品
Delta-Sigma ADC的一个关键因素是，调制器的输出不可直接使用。即，它输出的是低分辨率信号，伴有成形量化噪声和非常低的信噪比（SNR）。各种技术被用来成形delta-sigma调制器的量化噪声，将其推向一个更高的频率以便可以轻易地过滤，现时让感兴趣的信号占据滤波器通带的较低频率。然后，调制器的输出经过低通过滤以产生可用的转换结果。然而，由于该结构的天然本质，delta-sigma调制器遭受其输出频谱中的伪噪声。无论如何努力，来自调制器的伪噪声能够（并且确实）出现在通带中。
在存在这些噪声的情况下，尝试搜寻小的信号几乎是不可能的。逐次逼近寄存器（SAR）ADC则没有这种弊端，并且拥有接近完美的白噪声功率谱。这将使SAR ADC更适合在极低的级别检测音调或振动。然而，很多SAR ADC仍然在16到18位水平的直流传输功能中遭受不连续性，从而影响直流性能。
LTC2508-32和LTC2512-24 拥有良好的线性特性，并且零失码。这使得各种应用可以充分利用过滤后的输出数据的巨大动态范围。
参阅相关产品
参阅相关产品
仅有22nVRMS/√Hz的噪声谱密度，LTC2508-32能在24位或32位分辨率下提供任何竞争对手的ADC解决方案都无法达到的最低噪声成绩（图1）。不同于delta-sigma调制器输出，这种Analog Devices Linear电源 SAR转换器的输出具有扁平的噪声功率谱密度，无需抗衡单调。这意味着，数字滤波器可以根据终端应用要求随意设计，而无需过滤调制器噪声和音调。LTC2508-32滤波器是一种“spread-sinc”架构，显示了在阻带抑制和设定时间之间精心选择的平衡。LTC2512-24数字滤波器具有“无妥协”的0.001dB通带平坦度，延伸至fo/4（半个奈奎斯特区）。同很多delta-sigma滤波器相比，LTC2512-24滤波器的过渡区和阻带衰减没有那么过分，从而允许更快的设定和较小的时域伪迹。同样，音调的缺乏使得这个滤波器非常实用。
LTC2508-32配有4个引脚可选择的抽选滤波器，特性如表1所示。4个不同的抽选滤波器允许设计人员根据应用选择来权衡噪声和带宽。对于LTC2508-32的每种配置，所配的数字滤波器都是具有线性相位响应的低通有限脉冲响应（FIR）滤波器。然后，数字滤波器的输出由相应的下采样因子（DF）进行下采样。因此，所得到的输出数据速率（fO）等于fSMPL/DF。在每个抽选滤波器选项中，-3dB带宽与所选择的DF值成反比。每种配置提供了一个最小值为80dB的衰减，频率范围在fO /2和fSMPL – fO /2之间。下采样因子每增加4倍，ADC动态范围增加大约6dB，导致动态范围介于131dB（DF=256）和145dB（DF=16384）之间。这等于24比特的有效位数（ENOB）。注意，重要的是，ADC结果受到质量噪声过程的限制，如热噪声，而不是其量化噪声。这意味着ADC应当至少比ENOB多提供几个比特，并且拥有32位输出字的LTC2508-32使用整数字节来提供足够的比特数量用以体现过滤的数据。
表1：LTC2508-32中的滤波器的特性
LTC2508-32的输出一直稳定在10个输出样本，无论DF值是多少。由于下采样因子增加，带宽下降，从而限制了噪声，并随后增大了动态范围。 下采样因子是256时，过滤输出的-3dB带宽是480Hz，所产生的输出数据速率是3906sps。DF位于最高值16384时，-3dB带宽变窄为7.5Hz，此时的噪声过滤最高，输出数据速率达到最低值61sps。
图1：LTC2508-32的阶跃响应
另外，LTC2508提供双重数据输出流、输入信号的32位数字过滤版本和直接来自前端SAR转换器的22位无延迟复合输出。无延迟输出字由一个代表差动输入的14位代码和一个代表输入共模电压的8位代码组成。无延迟输出在控制应用中特别有效，用于快速跟踪输入信号并为改变负载条件提供即时反馈。它还可以用来监控输入信号的质量和指示系统故障，例如，通过检测可能被数字滤波器隐藏的过量噪声或者振荡信号。此信息可以结合8位共模值用于预知维护。 共模电压的变化可能指向上游的问题，导致存在的设备失效。对于设计人员来说，这看起来像是两个ADC合二为一，提供不受错配或偏移问题影响的完美匹配的输入信息表示。
LTC2512-24与LTC2508-32有很多相似之处，也配有4个引脚可选择的抽选滤波器，如表2所示。表2显示了数字滤波器从DC到fO的振幅响应，以及输出数据速率。支持的下采样因子下至4，上至32，并且下采样因子每增加2倍，动态范围增加3dB。LTC2512-24具有相同的22位复合码输出，提供几乎理想的实时输入信号表示。LTC2512-24的输出一直稳定在35个输出样本。
表2：LTC2512-24中的滤波器的特性
图2：LTC2512-24数字滤波器的频率响应幅度。 fO = fSMPL/ DF
LTC2508-32是地震学应用和油气开采的理想设备，在这些应用中，ADC必须分离出隐藏在噪声中的极其微弱的信号。LTC2512-24具有更宽的带宽和扁平的通带，可能更适合医疗仪器如心电图等，这些仪器可以受益于过滤输出的高动态范围，同时充分利用实时信息的无延迟输出，如探针定位。这些ADC是任何使用控制回路的精密应用的理想之选，所使用的控制回路必须快速应对输入信号的变化，而这些变化可能无法通过较慢的过滤输出观察到。关于此系列产品的更多信息，请访问arrow.com