在開發(fā)模數轉換器(ADC)的過程中,人們嘗試了許多電路。這些轉換器已經被歸納為四種基本拓樸:閃爍、逐次逼近(SAR)、流水線以及Σ-△轉換器。每一種拓撲均有其優(yōu)點和缺點。
針對一個特殊系統的最合適器件取決于應用。更為確切地說,最合適的器件依賴于數據處理 的需要。根據執(zhí)行各種計算的那些應用或者基于抓圖讀數的決策,需要波形重構的各種應用 具有不同的要求。
上述四種最流行的轉換器類型的速度—分辨率比較如圖1 所示。隨著新的電路技術被開發(fā)出來,這些轉換器之間的性能邊界已經變得有點模糊。
除了速度—分辨率的差異之外,下一個性能點就是讀取時間。閃爍轉換器是一種非??焖俚?器件,且時間同步通常不是問題。相比之下,SAR 轉換器采用一種啟動轉換信號,利用這一能力,兩個或兩個以上的轉換器可以被同步到一個外部事件。在轉換指令之后,數據在若干時鐘周期后出現。
流水線以及具有Σ-△拓撲的轉換器均是連續(xù)轉換器件。這使之幾乎不可能同步多個器件以實現同時讀取,或者,在預先定義的時刻抓取讀數。在模擬輸入上的一個事件與在數字流中的事件外在表現之間存在時間上的偏離。那個時間延遲被稱為數據反應時間(延遲)。數據延遲不應該與SAR 轉換器相關的轉換時間混淆,其中,在處理過程中不存在其它的轉換操作。Σ-△轉換器可以被比作執(zhí)行一種連續(xù)的平均。然而,流水線轉換器可以被比作一條裝配線,在一個工位對最終結果做出貢獻之后,信號繼續(xù)往下走,給那個位置處理下一個采樣點讓路。
這種差異的結果之一就是Σ-△轉換器有效地把噪聲能量調換至遠遠高于有用頻帶之外。流水線型轉換器以中到高的分辨率實現高數據率。
各種新技術所帶來的另一個重大變化就是,分立的采樣保持放大器消失了。為了獲得有效的轉換結果,在轉換時間期間,模擬輸入必須穩(wěn)定在最小有效比特(LSB)之內。在轉換器性能上的若干進展包括:分辨率、更短的轉換時間以及更小的滿量程電壓,所有這些性能均需要更高性能的采樣保持放大器,而先進的電路拓撲已經容許把采樣保持放大器構建在轉換器之中。