哪個更好： SAR還是Δ-Σ型ADC?

　　用于工業(yè)、儀器儀表和醫(yī)療設備中的高性能數(shù)據(jù)采集信號鏈要求具備高動態(tài)范圍和精確的信號測量能力，同時還要應對苛刻的空間限制，以及散熱和功耗等設計挑戰(zhàn)。 獲得較高動態(tài)范圍的一種方法，是對轉換器過采樣，以便精確監(jiān)控并測量來自傳感器微弱和強烈的輸入信號。

　　過采樣是一種高性價比的過程，以大幅高于奈奎斯特頻率的速率對輸入信號進行采樣，提升信噪比(SNR)和有效位數(shù)(ENOB)。 原則上講，對ADC進行4倍過采樣可額外提供1位分辨率，或增加6 dB的動態(tài)范圍(DR)。 由過采樣而獲得的DR改善為：

　　ΔDR = log2 (OSR) × 3dB

　　在很多情況下，過采樣是集成數(shù)字濾波功能的Δ-Σ型ADC所固有的特性，其調(diào)制器時鐘速率通常比信號帶寬高32至256倍。 但要求在輸入通道之間具有更高的開關速度時，便難以實現(xiàn)過采樣。

　　SAR(逐次逼近型寄存器)ADC還常用于通道多路復用架構中——這些架構要求在接近滿量程(最差情況)幅度時對步進輸入作出快速響應，而不會產(chǎn)生任何建立時間方面的問題。 然而，這會極大提高驅動放大器的要求。 為了能在SAR輸入端建立來自開關電容DAC陣列的反沖，放大器必須具備極為優(yōu)秀的帶寬、壓擺率性能，以及良好的輸出驅動能力。 若非如此，那么輸出響應便會表現(xiàn)出非線性。

　　高吞吐速率的SAR ADC確實允許進行過采樣。 這種情況下，低噪底(通過低RMS噪聲和高吞吐速率組合實現(xiàn))和高線性度尤為重要。 某些高性能SAR ADC提供更高的帶寬、高精度和較短時間窗口內(nèi)的離散采樣能力，可用于快速控制和測量應用。 以較小的封裝尺寸提供高吞吐速率以及低功耗有助于設計人員應對空間、散熱、功耗和其他重要設計挑戰(zhàn)——高通道密度系統(tǒng)中經(jīng)常會遇到這些挑戰(zhàn)。

　　雖然兩種ADC拓撲都能精確測量低至直流的信號，但SAR架構通常還允許利用吞吐速率來調(diào)整ADC內(nèi)核功耗。 這項功能至少可降低50%功耗，有助于滿足散熱要求。 與之相反，Δ-Σ型ADC的功耗一般是固定的。 比如ADI公司的5MSPS、18位SAR ADC AD7960，便是一款具有功耗調(diào)節(jié)能力的高吞吐速率產(chǎn)品。

　　采用SAR ADC進行過采樣可以改善抗混疊性能，降低噪聲。 放置在ADC之前的低通濾波器可最大程度降低混疊;同時它還能通過限制帶寬而降低噪聲。 Δ-Σ型ADC具有高采樣比以及數(shù)字濾波器曲線，因此可最大程度降低其模擬輸入端的抗混疊要求。 對ADC調(diào)制器進行過采樣可降低總噪聲。

　　SAR架構無延遲或流水線延遲，可實現(xiàn)快速控制環(huán)路設計。 諸如AD7960等SAR ADC相對滿量程輸入本底具有最低的噪底，從而SNR更高，線性度性能出色。 即便如此，它也無法像Δ-Σ型ADC那樣提供接近直流(50/60Hz)的1/f噪聲抑制能力。 提升ADC的動態(tài)范圍還有很多別的方法，比如并聯(lián)連接ADC，并使它們交錯。 然而，有些設計師可能會覺得這種方法太麻煩，或者覺得不能在他們的系統(tǒng)中實現(xiàn)——這主要是因為功耗、尺寸以及成本的限制。