来源：EETOP硬汉（论坛usrname:ICNO.1）博客
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在电子信息系统的研究中，可以说现实世界是模拟的，数字/模拟世界变得越来越有吸引力。然而，所谓数字和模拟只是相对而言。您可以将模拟量视为数字量的无限组合，也可以将数字量视为具有不同间距特性的模拟量。模数的差异只是采样和量化的差异。
那么模拟如何过渡到数字呢？
1. ADC的一些步骤
1. 采样和保持
当将模拟信号与具有无限个采样点的数字信号进行比较时，必须捕获其中一些有限的点以实现真正的数字传输。你能收集多少积分？你如何选择？
奈奎斯特采样定理：
简单来说，采样频率必须大于信号频率的两倍（fs2fn）。只有这样才能恢复信号。否则，频谱混叠将使恢复变得不可能。具体原因可以自己推导分析公式。频谱如下图所示
理解保留的一个简单方法是将采样值保存到下一步的转换中。
2. 量化和编码
所谓量化就是将采样的N点值按照一定的标准和步骤转换为数字0和1。该过程根据不同的方法可以分为许多ADC类型，因此具有不同的性能特征。请参考以下内容。
2. ADC的一些架构
1. 内置ADC
顾名思义，积分ADC的基本原理是使用运算放大器对输入信号和参考信号进行积分以输出。这里的参考信号通常与输入信号极性相反，因此输出电压为：计算上升时间和下降时间，最后根据函数关系得到采样信号的值。
特点介绍：
答：积分时间决定转换精度，因此可以通过牺牲转换速度来提高精度。虽然这种架构在早期的一些设备转换精度不高的应用中使用过，但后来的ADC很少使用这种架构。
B：抗噪音能力强。积分过程中可以去除具有正零点和负零点的白噪声。
2. 逐次逼近SAR
顾名思义，我们使用比较来转换输出数字量。用于比较的值由DAC生成，如下图所示。初始化DAC 的输出由寄存器设置为1/2Vref。然后比较器确定大小并确定输出1 或0。然后继续下一步并重新配置寄存器输出DAC，并重复此操作直到最后一个LSB。依次输出的0和1就是转换后的数字量。该算法的核心是二分查找，类似于猜数字的游戏。
特点介绍：
答：它具有100K 至1M 的中等速度、12 至16 位的中等精度以及良好的整体性能，是当今应用最广泛的ADC 架构之一。
B：精度主要取决于DAC的转换精度，因此DAC必须进行校准，比较器也必须满足高速度并与系统的高精度相匹配。
C：功耗可调，由转换速度决定，这也限制了高速应用。
D：这意味着SAR ADC 的内部组件必须一起设计才能实现最佳性能匹配。
3. 闪存ADC
基本原理如图所示，由于使用了多个比较器进行并行处理，显然速度更快。
特点介绍：
答：显然它足够快，可以使比较器并行化。
B：由于比较器多，功耗自然就大，面积也大。
C：功耗高，大多小于16位，分辨率不够。
D：转换周期必须不断校准以确保一致的精度。
两种ADC架构对比：
4.-ADC
– ADC 也是当今广泛使用的ADC 架构，特别是在高位分辨率ADC 设计中，它使用数字电路来处理和组合算法，以尽可能获得更好的结果。核心技术点：过采样和噪声整形。
-调制过采样：
如图所示，sigma delta 表示微分加法。我们来看看这个过程，顾名思义。
假设第一个积分运放的输出为1，则Q输出也为1，第二个运放的输出为+V。
+V 反馈至第一个运算放大器的输入，以相反方向驱动积分器输出。一般来说，如果积分器输出为0，则积分器输出也被驱动。第二个比较器为-V，驱动积分器输出。该环路的最终目的是实现运算放大器的基本特性。即反相端必须为0。
这样，“1”的个数占总输出的比例对应的电压值就是待测信号的实际电压值。你明白吗？通过对误差不断累加求和得到相应的值。 Q 输出一个值为01 的字符串并完成。
过采样：
上述过程中的触发器时钟非常快，并且远大于奈奎斯特采样要求，这将量化噪声推入更高的频带。量化噪声：数字量化中的最小误差单位称为量化噪声，是1LSB到2LSB之间的误差值。
噪声整形：
可以对上一步得到的高速01数字流进行数字处理，得到最终的输出结果。过采样过程以速度换取准确性，因此更快的速度会导致更多的噪声。噪声整形过程使用数字滤波器和提取电路来去除噪声并降低最终信号输出速率以高精度地转换数据。
我将在下面总结一下。
一些ADC 架构的快速比较：
3. ADC参数
1. 解决方案
这是可以识别的最小模拟电压值。例如，对于12 位ADC，Vref 为3.3V。 Vref/2 的12 次方=0.8mv。
2. 转换速度
即每秒转换的数字量，如100kSPS，往往也表示为每个数字量的转换时间，如15us。
3、输出接口
具有串行或并行接口
4.工作电压、参考电压（内部或外部参考）、封装。
5.DNL微分非线性误差
6. INL积分非线性误差
由于这两个错误具有一定的随机性，因此ADC会出现误码。
7. 一些重要的通讯参数
4. ADC的应用
本来我想根据自己非常粗浅的经验简单说一下ADC应用设计的要点，但是现在还写不下来。工程师可能不喜欢向别人解释情况，但在他们完成工作之后。我们越来越多地了解到，应用程序设计的各个方面，不同功能和不同应用程序的组合，也会根据操作环境的不同而有很大差异。最好的办法就是先了解一些基础知识，然后仔细思考、验证。
就ADC而言，设计自然是从选择测量什么样的信号、速度要求、精度要求等开始。这些可以根据先验知识来完成。这个过程避免了盲目设计以及性能和成本的浪费。 ADC的精度自然与参考电压成正比，因此参考电压必须稳定，电源必须稳定，用作时钟的晶振也必须稳定，PCB设计中的接地必须处理好。速度信号必须紧密匹配，干扰必须隔离，有很多软件配置需要选择，而我的知识有限，你甚至看不到它们。
5. 总结
信号处理过程中最重要的环节之一，ADC是模拟与数字之间的桥梁，现代信号处理朝着更高的检测精度和更快的转换速度发展，应用于音视频接口、微弱信号检测等。此类芯片的国产化还远远落后，但前景可期。当涉及硬件开发中的应用程序时，了解正在发生的情况以及发生的原因可以提高对应用程序的理解水平。最终，在武术上，我们可能会达到一种手无剑、无剑的境界。在你的脑海中，捡起折断的树枝、锋利的刀片区域。
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