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來自ISSCC

我們知道ADC最重要的三個指標是速度，精度和功耗。無論何種ADC，功耗當然是越低越好，同等性能下功耗越低，代表效率越高。

而速度精度則不是越高越好，而是要根據具體的應用來定。譬如心髒起搏器電路，一個很低速的ADC就能達到要求，實際設計了一個採樣率爲GHz的ADC，一者成本高，二者功耗也大，典型殺雞用牛刀。

對信號進行處理存儲傳輸等，是現代社會必備的環節，極大部分以上的工作是由數字電路來完成，所以將模擬信號轉換成數字，也就成爲了必須。那么可以這樣說，有信號的地方，就需要集成電路，有集成電路的地方，大概率需要ADC。

可見ADC的應用是非常廣泛的，下面根據精度速度的要求，ADC可以大體分成以下幾類（但又不限於這幾類）。

一是音頻信號，它是對精度要求極高的一種應用。我們的耳朵，對於諧波失真和信噪比是非常敏感的，尤其是諧波信號，所以這類ADC的設計的SNDR至少要達到80dB以上。

一個段子是這樣說的，要評價你設計的ADC好不好，可以讓一個音樂家來聽一下採用你的ADC的音響，如果他說沒毛病，那你的ADC肯定是不錯的。

再者是物聯網，移動感知，生物感知等。這些包含的應用非常廣泛，包括萬物互聯，車載芯片，生物監測等等。這一類應用涵蓋的精度和速度要求很寬，但大體上來說，對精度和速度要求不高，因此很多種類的ADC都可以採用，SAR ADC是一個主要的結構。

對於中等速度，比較高的精度來說，集中在數字成像和醫療成像等應用。無线傳輸應用中，爲了得到更小的延遲，對速度要求很高，精度可以略微的降低，譬如當下的5G以及正在發展的6G等。有线傳輸爲了在極短時間內完成大量的數據傳輸，對速度要求極高。

可以看出一方面隨着社會的發展，新需求不斷被挖掘，對ADC性能的要求越來越高，另一方面來說，根據具體的應用需求，採用合適的結構，設計合理的指標，才會取得最高的性價比。

高精度和低功耗ADC一覽

ADC設計是一個重要而又綜合的設計，需要考慮諸多的因素，譬如工藝的選擇，精度的要求，功耗的要求，速度的要求等等。而ADC家族又有很多種結構，所以在實際設計時，需要從設計要求和結構特點兩方面入手來決定。

高精度ADC，在測量和儀器設備或者音頻中有着廣泛的應用，它們對信噪比和线性度有着極高的要求，如果精度不夠，表現在應用時效果就會比較差。

上圖是對各種的ADC的一個匯總，可見delta sigma ADC達到了最高的精度。我們知道delta sigma ADC分爲連續型，離散型，增量型，適當的設計都可以達到很高的精度，而又屬增量型delta sigma得到的精度最高。

流水线ADC雖然精度上比delta sigma差一點，但它能在達到比較高精度的同時，達到很高的速度，這是很大的優勢。

SAR ADC一般來說的話，達到高精度或者高速度是比較困難的，但是採用了時間交織技術，仍然能達到很高的速度，以大的採樣電容和高的功耗的代價，也能達到很高的精度。

圖片均來自ISSCC2022

從功耗的角度，三種ADC都有各自的優勢，SAR ADC在中低等精度下是能量效率最高的，流水线ADC則在中等精度下能量效率好，delta sigma ADC是在高精度下能量效率遙遙領先。需要指出的是，各種ADC之間的重疊是非常的大的，而且各種ADC混合，獲得更好的綜合性能也是一種趨勢。

還有要說明的是，這是比較常見的ADC，當然還有各種各種的其它的架構，因爲它們三個比較典型，所以進行討論和比較。

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標題：談一談我所了解的ADC

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