**这是本文档旧的修订版!**
Σ-Δ型ADC
原文来自TEARING INTO DELTA SIGMA ADC’S Σ-Δ型ADC涉及到几种不同技能的组合:
- 过采样
- 噪声成型
- 数字滤波
这些功能并不需要多个芯片来完成,目前单颗Σ-Δ型的ADC芯片做的非常小巧。
1. Delta-Sigma框图
下面是Delta Sigma ADC的框图,它包含三个部分:
- Delta Sigma调制 - 调制器的作用是将输入的模拟信号转换为一位的调制数据流
- 积分器 - 将这个1位数据流累积成能够代表信号平均值的多位数值,并附带其它额外信息
- 抽取滤波器 - 将额外不需要的信息去除掉,仅保留最精准的输出
1.1 Delta Sigma调制器
它是ADC的核心,负责将输入的模拟信号数字化,并通过过取样以及噪声成型技巧来降低噪声。
从框图中可以看出,Delta Sigma调制器包含了一个差分放大器,用以累加输出的反馈信号; 一个积分器用于噪声成型 - 在低频段移除掉噪声;一个1bit的比较器以及一个开关将上一个取样点的结果取反以后有效地反馈回去。
由于反馈路径,数字输出表示样本之间信号的差异。
1.2 量化噪声
任何ADC中,由于不准确的量化过程导致的噪声或误差,称之为量化噪声。
ADC的分辨率越高,噪声越小,从数学角度我们可以给出ADC等效位数和信噪比的关系:
ENOB = (SNR-1.76)/6.02dB
SNR = (6.02 x N)+ 1.76db
1.3 过取样
降低噪声比较有效的一种方式是提高采样频率,这种技术叫过取样,它能够将量化噪声扩展到更宽的频谱范围,后面的滤波器可以将带外的噪声滤除掉。虽然它不能彻底去掉噪声,但是能够成比例地降低靠近我们信号的噪声的幅度。一个简单的规则 - 采样频率扩大4倍,有效位数增加一位。
1.4 噪声成型
Delta Sigma使用1级或2级积分器来做噪声成型,我们可以使用ADC的ADC评估软件来显示噪声成型的效果。