ADC 作为一个非常关键的有源器件，能够将模拟信号转换为数字信号，供后续处理器（MCU/DSP/FPGA）或其他数字电路进行数据处理与分析。
那么，ADC 具体有哪些类型？实际应用中的难点是什么？MPS 推出了哪些稳、准、狠的 ADC 产品，具备怎样的特点和优势？适用于哪些应用场景？今天，我们就来一一解答！
另外！MPS 将于近期陆续发布微尺寸 16 位 ADC、高精度 24 位 ADC，以满足严苛的工业应用环境 下的数据采集需求。
1. ADC 的分类
首先我们一起来认识下 ADC 有哪些种类。最常见的 ADC 有三类：逐次逼近型 （SAR）ADC、ΔΣ 型 （Delta-Sigma）ADC 和流水线型（Pipelined）ADC。
SAR 是目前工业应用中最常见的 ADC，它通过逐次逼近输入电压来获得最终的数字值。优点是速 度较快，功耗低，适用于中高速应用。
Delta-Sigma 主要用于高精度转换，优点是分辨率高，适用于精密测量，缺点是转换速度相对较 慢。
Pipelined ADC 是最常用的高速 ADC 类型，利用残余电压放大器、比较器对模拟输入进行逐级放大 及转换。可以做到中、高精度的快速转换，且功耗优于 Flash、Half-Flash ADC，但无法达到 Flash ADC 的最高采样率（> GSPS）。
除这三种之外，还有直接转换及半直接转换型（Flash/Half-Flash）ADC 和积分型（Integrating）ADC，这两种 ADC 应用场合相对较少，这里就不展开介绍了。
2. ADC 的主要技术参数
那么，众里寻他千百度，怎么找到一颗“八字相投”的 ADC 呢？我们需要考量 6 大主要技术参数：
1)分辨率 (Resolution)：指 ADC 输出的数字信号位数，决定了能够区分的电压级别数量。常见的分辨率有 8 位、10 位、12 位、16 位、24 位等。分辨率越高，表示模拟信号的细节越多，但同时转换时间也会增加。对于 n 位的 ADC，其可以表示的电压阶梯数为 2^n。
2) 采样率 (Sampling Rate)：指每秒钟对模拟信号进行采样的次数，通常以 KSPS 或 MSPS 为单位。根据奈奎斯特采样定理，采样率需要至少为信号最高频率的两倍才能精确还原信号。
3) 信号输入范围 (Input Range)：ADC 能够接受的输入信号电压范围。例如，0V 到 5V 或 ±10V。输入超出这个范围的信号可能会导致饱和或损坏 ADC。
4) 信噪比 (SNR, Signal-to-Noise Ratio)：描述信号中有用部分与噪声的比例。信噪比越高，意味着有效分辨率越高、输出噪声较少。
5) 线性度 (Linearity)：ADC 在整个输入范围内是否能线性转换输入信号。理想的 ADC 会在输入和输出之间有线性关系。线性度通常使用 INL（积分非线性）和总谐波失真（THD）来衡量。
6) 有效分辨率(ENOB)：ADC 在考虑其有限的信噪比（SNR）及线性度（THD）情况下的等效精度，会低于其标称分辨率。
3. ADC 的应用难点
ADC 作为在信号链及传感、测量、控制系统当中的关键部件，高性能 ADC 在实际应用当中需要注意诸多技术细节，否则可能无法达到甚至接近原厂 ADC 参数规格手册（Datasheet）当中的性能水平。 那么在实际应用当中，各位工程师们也需要避免一些“陷阱”。比如说，ADC 的模拟输入驱动就是一件非常麻烦的事情，很多 ADC 产品输入为开关电容采样电路（Switch-Capacitor），如输入驱动的输出阻抗太大，会造成严重的 Kick-Back Noise，使 ADC 的信噪比受到较大的损失。 再者，如何设计输入抗混叠滤波器（Anti-Aliasing Filter），这个问题看似困难，其实也并不简单！如抗混叠滤波器的截至频率（Cutoff）过高或 Stop-Band 的斜率不足，会由于混叠造成 ADC 的有效精度下降。 还有问题诸如如何有效利用 ADC 的模拟输入范围、数字 I/O 噪声、电源及参考源设计等问题都是需要格外关注的。那么，针对这些棘手的应用难点，MPS 将如何接招呢？让我们来看看 MPS ADC 产品的六大特点及优势！
4. MPS ADC 产品的六大特点和优势
广泛采用内置数字校正技术，确保 ADC 在不同的应用环境中具有极高的性能稳定性；
优越的模拟设计技术保证行业最高档次的 ADC 性能指标：SNR，SFDR，THD，INL，DNL，ENOB 等；
基于应用场景的优化设计，降低用户的系统及应用板设计的难度，确保 ADC 可以发挥出理想的性能；
强大的客户技术支持：在客户评估、开发、验证及应用的各个环节中 MPS 都可以提供全面的技术支持，即从板级设计技术指导直至现场技术支持；
提供定制化产品及模件设计：可根据客户的特殊需求开发新型及定制化的 ADC 产品以及相应的模件设计；
灵活、有竞争力的价格，稳定的供货能力。
5. MPS ADC 具体产品与典型应用
MDC97476/MDC97477/MDC97478 的产品特点：
- 超小型封装、高性能、低功耗 12 位 ADC
- 12 bit，单通道，1MSPS 采样率
- 单向 SPI 数字接口
- 工作电压 3.3V/5V
5)典型 SNR >72dB, THD < -84dB- 典型 DNL <+/-0.4 LSB; INL <+/-0.5 LSB
- TSOT-23-6 标准封装 (2.8mm x 1.5mm)
- 工作温度范围: –40°C 至 85°C 及–40°C 至 125°C
- 该系列产品还包括 10 位（MDC97477）及 8 位 （MDC97478 1MSPS），以及相应的多通道产品（8/4 通道）
MDC97476 的产品特点及优势：
1) 工业控制与自动化
• 在工业自动化系统中，MDC97476 可用于采集各种传感器的信号，并将其数字化，适用于需要快 速响应和高精度的自动控制系统。
• 应用场景：PLC（可编程逻辑控制器）、工厂自动化系统中的传感器数据采集，温度、压力、速 度等物理量的监测与闭环控制。2) 环境参数测量与控制
• 在无人值守基站机房中，我们可以使用一组 MDC97476 来实时采集机房内的温度，湿度，通风 量，市电供电电压，基站耗电功率等信号，反馈给空调控制器进行实时环境控制，并将基站运行 参数传输到中心控制基站。3) 多相工业电机控制
• 在伺服电机控制系统中，MDC97476 可以用于实时采集电机的电流、电压、速度等信号，并提供 给主控制器进行闭环控制。
• 应用场景：伺服电机控制系统、步进电机控制、变频器输出的电流和电压监控。4) 便携式医疗设备等
• 在个人医疗设备中，MDC97476 可以用于实时采集佩戴者的心率，血糖浓度，血氧饱和度等个人 健康指标。
• 在心电图仪（ECG）中，用于采集人体微弱的心电波信号。
MDC91128/MDC91256 的产品特点：
- 20bit，128/256 通道，超高灵敏度，pA 级微电流输入 ADC
- 输入档位：4,7,10,13,16,19,25pC。其中 4pC 为目前工业级电流输入 ADC 产品的最低电流输入档 位（超高的电流输入灵敏度）
- 低等效输入噪声：20ppm@25pC 输入档（超低的噪声水平）
- 良好的线性度：±0.025% at 4pC（超高的线性度水平）
- 6kSPS 采样率，菊花链 SPI 数字接口
- 1.8V 数字电压 / 5V 模拟电压
- BGA 20mm x 20mm 标准封装
- 工作温度范围: –40°C 至 85°C （超宽的温度范围）
MDC91128 的典型应用：
• 1) 工业 X 光透视检测设备
• 在 X 光透视无损检测设备中，我们可以使用 16-64 块 PD 板（由 MDC91128 读取 X 光传感器 输出 电流信号），并将图像线阵信号汇总到 FPGA 板，来构建 X 光实时图像信号。
图1: 工业 X 光透视成像系统图
图2: PD 探测板安装示意图
• 典型应用场景:
a. 机场、车站、地铁站安检机;
b. 食品、药品安检机;
c. 快递包裹违禁物品自动筛查;
d. 危险液体非接触测量;
e. 集装箱快速通关检查;
f. 工业无损探伤;
• 2) TFT 传感器
• MDC91128 读取每一个像素点的电荷状态，从而实现对光、压力、温度等物理量的检测。
• 典型应用场景：在图像传感应用中，每个像素点的 TFT 可以控制光电二极管的电荷积累，从而 实现对光强分布的高分辨率成像
• 其他应用场景：触摸技术、环境监测等 MPS 将于近期陆续发布微尺寸 16 位 ADC、高精度 24 位 ADC，以满足严苛的工业应用环境下的数据采集需求。敬请期待！ 如果您在选型阶段需要产品推荐，或是在设计、调试数据采集模块的过程中有任何疑问，欢迎进行在线咨询!
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