LTC6813-1是ADI BMS电池组监控AFE芯片，用于高压储能/车载电池系统，单颗芯片最多监测18串串联电芯，带isoSPI菊花链，多片级联可监控数百串高压电池包，汽车AEC-Q100认证，支持ISO26262功能安全设计。
LTC6813-1芯片简介（图源：芯片规格书）
从功能框图看，LTC6813-1芯片包含一个16位三阶Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC，并搭配高压多路选择器、内部激光修调电压基准，可编程三阶数字噪声滤波器。
LTC6813-1功能框图（图源：芯片规格书）
首先介绍一下什么是ADC：
简单来说，ADC 的作用就是把连续变化的模拟信号（电压/电流）转换成离散的数字代码（二进制），一般包括采样、保持、量化、编码四个过程（如下图）。其中：
1.采样的作用是把时间上连续的模拟信号，变成时间上离散的信号；每隔固定时刻抓取输入电压瞬间值；
2.保持的作用是采样瞬间获取电压后，把电压保存住，在整个转换周期维持不变，供给后续量化电路；
3.量化的作用是把幅值仍然连续的采样保持电压，映射到有限个离散电压等级，是引入量化误差的环节；
4.编码的作用是将量化后的离散电压等级，翻译成二进制数字码流，输出到数字系统。
ADC流程框图（图源：网络）
LTC6813-1芯片中的Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC，它的工作原理可以总结为，用一个极低精度（通常1bit）的高速量化器，依靠闭环调制做噪声整形，再用数字滤波抽取，间接得到高分辨率输出。其中关键为三个核心技术：过采样、噪声整形、数字抽取滤波。
LTC6813-1 ADC流程框图（图源：网络）
如上面框图所示，Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC包含：
1.MOS管模拟开关，由不交叠的时钟信号控制通断，完成采样、电荷切换。
2.靠采样电容与积分反馈电容比值做运算。这里不需要电容绝对值很准，是Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC模拟电路最大优势。
3.OTA运算跨导放大器实现积分器（Σ求和），兼做减法求和器Δ，输入同时接输入信号与反馈DAC电荷，自动做差值运算。
4.锁存比较器作“精度极低的1bit ADC”，因为其只输出高/低，无中间档位，且时钟触发锁存，输出高速0/1比特流,。
5.1bit反馈DAC,就是一组开关，根据比较强输出比特，选择接不同的参考电压，把数字信号变回模拟信号，反馈回运放输入端，完成闭环。
6.数字电路实现的滤波和抽取电路。
下图是LTC6813-1中ADC的概貌图：
LTC6813-1 Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC概貌图
（图源：IPBrain平台）
上图为三阶Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC在芯片概貌图中的位置，可以看出，每阶ADC的结构基本相同。
下图是ADC3的电路图：
ADC3 电路图（图源：IPBrain平台）
工作时，输入信号经过采样电容，采集模拟输入电压，储存对应电荷，上一轮比较器输出的数字信号控制选择不同的参考电压接入采样电容，经过Stage1完成电荷相减，对误差持续积分的功能，实现噪声整形。
输出的信号继续经过Stage2（与Stage1流程相同）进入比较器进行低精度量化处理，最后输出的信号经过数字滤波，实现完整保留低频有用信号。
LTC6813-1的 Δ-Σ（Delta-Sigma）ADC 借助过采样与噪声整形实现高精度电压转换，调制环路中承担量化判决功能的核心器件即内部集成的1-bit差分比较器，其对积分器输出电压进行电平判决，输出高速1位PDM比特流以控制反馈DAC。
下图为比较器的电路图。
比较器的电路图（图源：IPBrain平台）
Δ-Σ ADC依托过采样与噪声整形技术，模拟器件匹配要求低，易于CMOS单片集成，可运算得到高分辨率数字输出，现已广泛用于工业传感器、Hi-Fi音频等精密测量场景。
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