SAR与Σ-Δ型ADC的对比

在多路复用数据采集系统中使用精密SAR转换器和Σ-Δ型的转换器的设计权衡
工业过程控制、便携式医疗设备和自动化测试设备中使用的多路复用数据采集系统(DAS)需要更高的通道密度;在这些系统中，用户希望测量多个传感器和监控器信号，并将很多输入通道扫描至单个ADC或多个ADC中。多路复用的整体优势在于每通道所需的ADC数量较少，节省了印刷电路板(PCB)空间，降低了功耗和成本。
自动化测试设备和电源线路监控应用中的某些系统要求每通道使用专门的采样保持放大器和ADC，以便对输入进行同步采样，从而提升每通道的采样速率，并保留相位信息，但代价是更多的PCB面积和更高的功耗。系统设计人员根据最终应用的性能、功耗、尺寸和成本要求进行权衡取舍。它们从中选出一个转换器架构和拓扑，并使用市场.上提供的分立式或集成式元件实现信号链设计。图1显示了多路复用DAS的简化框图，可进行监控并对多种传感器类型进行顺序采样。某些情况下，信号链会利用多路复用器与ADC之间的缓冲放大器或可编程增益放大器。

结构对比

逐次近型寄存器SAR的基本转换器架构在每一个转换开始的沿上对输入信号进行一次采样，在每一个时钟边沿上进行位比，并通过控制逻辑调节数模转换器的输出，直到该输出极接近地匹配模拟输入。因此，它需要来自独立外部时钟的N时钟周期，以便以迭代方式实现单次N位转换。
（1）
Σ△型ADC以调制器的过采样频率对模拟输入信号连续采样，其转换输出为Kf处系列采样的加均值。分辨率较高的Σ-△型ADC转换时间较长，因为需要2次样才能完成单次转换。
（2）
内部比较器噪声和DAC线性度决定 SAR ADC转换的精度，而调器中积分器的建立时间开关则决定转换的精度。SADC面临的一个挑战是，驱动器放大器需要在一次转换结束与下次转换起始之间的采集时间内建立其模拟输入端注入的开瞬变电流
（3）
SAR ADC的输入带宽(数十MH比采样频率高。所需输入信号带宪一般在数十到数百kH内，因此，需要用抗混叠滤波器过滤掉折回目标带宽的无用混叠信号。在Σ△型ADC的情况下，所需输入信号带宽通常在DC至几k之间，数字滤波器的输入带宽低于调制器的采样频率，因此，放宽了抗混叠要求。数字滤波器滤除目标带宽以外的噪声，抽取器则降低输出数据速率，使其回落至奈奎斯特速率。
（4）
精密 SAR ADC因为易用性、低功耗、小封装和低延迟等特点而在很多应用中广受青睐，简化了多路复用DAS的快速通道切换。
精密 Σ△型ADC 具有卓越的带外抑制性能，而且在实现斩波功能的情况下，能抑制接近直流的1/f的噪声成分，因而广泛运用于工业应用和音频应用中。这样的情况下，ADC的采样速率是用高分辨率换来的。
（5）
SAR ADC 固有异步属性，可以快速设计控制环路，转换相关的延迟或流水线延迟几乎为0，并且对接近满量程的步进输入能作出快速响应——因此，它是很多多路复用应用的普遍选择。而Σ△型ADC结构一般具有单调性（这意味着它能在任何时间点转换），并采用集成式调制器来实现要求以一个全部内部或外部时钟源来同步所有内部模块的过采样和数字抽取滤波——结果导致非零周期延迟或建立时间问题。有些系统也依赖于统一的多通道数字化过程，其低延迟使采用SAR ADC的通道切换更方便快速。除了数字滤波器的延迟，Σ△型ADC还常用于多种类型的传感器多路复用——比如温度、压力或称重传感器——从而以较低的输出数据速率获取小电压变化，比如过程控制。这主要是因为它具有较高的分辨率、精度、噪声和动态范围性能，而SAR ADC通常要求每个通道配备低通滤波器或进行缓冲，结果会在空间和成本方面使问题复杂化。
某些精密SAR ADC较高的吞吐速率允许在数字化处理中以较高的扫描速率对多个通道进行多路复用，因而所需的ADC数量较低，节省了PCB面积和成本。精密Σ△型ADC****可以进行多路复用的输出数据速率受限于数字滤波器类型的建立时间，这就限制了其为多路复用通道建立快速满量程瞬态的能力。建立时间还会因所使用的数字滤波器类型而不同。用户必须等到数字滤波器的建立时间完全结束，才能取得有效的转换结果，然后才能切换到下一个通道。