ADC设计是一个重要而又综合的设计,需要考虑诸多的因素,譬如工艺的选择,精度的要求,功耗的要求,速度的要求等等。而ADC家族又有很多种结构,所以在实际设计时,需要从设计要求和结构特点两方面入手来决定。
高精度ADC,在测量和仪器设备或者音频中有着广泛的应用,它们对信噪比和线性度有着极高的要求,如果精度不够,表现在应用时效果就会比较差。
上图是对各种的ADC的一个汇总,可见delta sigma ADC达到了最高的精度。我们知道delta sigma ADC分为连续型,离散型,增量型,适当的设计都可以达到很高的精度,而又属增量型delta sigma得到的精度最高。
流水线ADC虽然精度上比delta sigma差一点,但它能在达到比较高精度的同时,达到很高的速度,这是很大的优势。
SAR ADC一般来说的话,达到高精度或者高速度是比较困难的,但是采用了时间交织技术,仍然能达到很高的速度,以大的采样电容和高的功耗的代价,也能达到很高的精度。
图片均来自ISSCC2022
从功耗的角度,三种ADC都有各自的优势,SAR ADC在中低等精度下是能量效率最高的,流水线ADC则在中等精度下能量效率好,delta sigma ADC是在高精度下能量效率遥遥领先。需要指出的是,各种ADC之间的重叠是非常的大的,而且各种ADC混合,获得更好的综合性能也是一种趋势。
还有要说明的是,这是比较常见的ADC,当然还有各种各种的其它的架构,因为它们三个比较典型,所以进行讨论和比较。