现代微控制器 (MCU) 中常常集成了模数转换器(ADC)，这让人以为，独立 ADC 似乎正慢慢退出舞台。其实不然，对于从事工业、仪器仪表和嵌入式应用的系统设计人员来说，独立 ADC 仍然是设计中不可或缺的组件，因其在性能、布局灵活性和设计简洁性方面具有集成解决方案无法比拟的优势。
独立ADC案例
许多嵌入式系统都需要监控实际信号，例如电压、电流、温度以及模拟传感器的输出。尽管集成 ADC 能够处理基本任务，但当设计需要某些高级功能时，它们可能会力不从心，例如：
- 更佳信号保真度
- 直接转换控制
- 额外的ADC通道
- 更紧密的传感器放置和布局优化
独立 ADC则能够满足上述功能需求，它可以降低数字噪声耦合、提供转换控制专用引脚，还可以灵活放置组件。下文将一一进行讲解。
噪音隔离和信号精度
集成ADC最大的缺点是它们靠近MCU内部的高噪声数字电路。基板噪声或电源干扰带来的内部耦合会降低敏感模拟测量的精度。而分立式ADC则在物理上靠近信号源放置，降低了潜在的噪声污染。这在高精度、低信号或恶劣环境中尤为重要，例如工业过程控制和数据采集等应用。
直接控制和更多通道
采用外部 ADC让设计人员可以选择最适合被测信号的分辨率、速度和架构。而且通常情况下，外部 ADC能为每次转换提供直接时序控制，还可用于轻松扩展可用ADC 的通道数量，而无需配置复杂或昂贵的微控制器。在需要额外监控点的后期设计中，外部 ADC的重要性更加凸显，因为电路板空间和重新设计时间有限。
灵活放置以实现最佳性能
在许多需要监控电路板健康状况的应用中，模拟信号源（例如分流器、温度传感器或电压轨）通常远离系统 MCU。将低电平模拟信号经电路板路由至中央 MCU 可能会引入噪声并降低测量精度。而将一个小巧独立的 ADC 放置在信号源旁边，在缩短模拟走线的同时还能让数字数据经电路板传输至处理器，从而大大降低噪声影响。
简洁的设计选择
采用独立 ADC 还可以大大简化整体系统设计。独立 ADC 能够增强性能，集成基准电压源、可配置增益放大器、缓冲器、跨阻放大器、激励源或温度传感器，从而更能满足被测模拟信号的需求。独立 ADC 大多都内置基准电压源、前端信号调理、串行外设接口 (SPI) 或 I2C 数字接口，并且配置要求极低。设计人员可以根据具体应用需求选择合适的 ADC。
产品实例：MDC97476/7/8 ADC 系列
MDC97476/7/8系列器件（包括 MDC97476、MDC97477和MDC97478）充分体现了独立 ADC 的优势。该系列12位、10位和8位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC 可提供高达1Msps的转换速度，功耗极低（全速时低至4.9mW ），且采用紧凑的6引脚 TSOT-23 封装。
其主要特性包括：
- 分辨率：12位（MDC97476）、10位（MDC97477）、8位（MDC97478）
- 速度：高达1Msps
- 信噪比 (SNR)：高达72dB（LTC7476，120kHz输入）
- 电源：3V至3.6V单电源
- 接口：简单3线、SPI数字输出
- 参考电压：源自 VDD，无需外部参考电压
- 工作温度范围：-40°C 至 +85°C
MDC9747x系列器件无需配置寄存器，并配备简单的只读数字接口，非常适合需要快速、精确转换且软件开销极低的应用。它封装小巧，可靠近模拟源放置，从而最大限度地提高信噪比 (SNR) 并简化布局。
无论您构建的是工业传感器集线器、电源监控解决方案，还是需要实时数据的控制环路，这些 ADC 都易于部署，性能可靠而且精确。图 1 所示为MDC97476的典型应用电路。
图1: MDC97476典型应用电路
结语
嵌入式系统日益复杂，性能需求也不断提升，在这种状况下，独立 ADC 仍然是设计人员的重要工具。它们兼具精度、灵活性和集成度优势，是对MCU内置ADC的有效补充。深入了解MPS SAR ADC，MDC97476、 MDC97477或者MDC97478，总有一款适合您。
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