“做成ADC拿去诡市，贱卖!”-----长安红茶续篇

“唐朝诡事录的六大遗憾是什么呢？”平台君与樱桃、平台君与喜君、平台君与马夫人、平台君与阿糜、平台君与青溪，各位与长安猫夭、‌鬼市幻虎、‌银白巨蟒、‌宁湖居鼍、‌天铁巨熊、‌木仆、‌破蛰、‌弗述、‌通天犀……哈哈哈，是不是想把平台君做成ADC！

平台君的笑话讲完了，开始上课了。收到了很多网友的后台私信，感谢大家对于平台君劳动成果的认可，平台君在以后的日子里，会在大家的赞美中，继续不断迷失自我……后台有一位细心的网友，咨询芯片型号：AD7606（亚德诺-ADI）的各个版本的区别，平台君特意将AD7606整理好，放在文章的末尾，供喜爱平台君文章的“小可爱”参考。

咳~~~咳~~~咳~~~言归正传，接下来，平台君基于多年的从业经验（平台君的“忠粉”知道平台君工作N年，外加N年加班经验，哈哈哈），给大家科普一下模数转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）。平台君从网上给大家找了一个利用分立器件（晶体管、比较器、电阻、电容、二极管），搭建的4位、100-MSPS Flash模数转换器（Computer Labs于1975年推出），如下图。

Computer Labs的Flash模数转换器（图源：网络）

ADC模数转换器的功能就是将模拟信号转换为数字信号。讲到ADC，需简单回顾一下电子行业的发展历史。

• 1963年，鲍勃·维德勒（Bob Widlar）设计了第一个电晶体的集成电路运算放大器
• 1964年，鲍勃·维德勒（Bob Widlar）设计了全球首款集成电路比较器μA711/712
• 1968年，乔治·威尔逊（George Wilson）发明了威尔逊电流镜电路
• 1971年，汉斯·卡门青德（Hans Camenzind）发明了“555”定时器电路（利用触发器、比较器、电阻元器件，实现了振荡器、脉冲、延时以及定时的功能），被誉为模拟电路发展史上的“里程碑”
  
  

01

“删繁就简”——ADC“前世”

比较器就是一位ADC。输入的模拟量高于阈值电压，就会输出一个逻辑值；输入的模拟量低于阈值电压，输出另一个逻辑值。这就是为什么在不同结构的ADC中，都能找到各种类型的比较器。平台君讲到这里，就提问了，比较器的“前世”又是什么了？大家猜的没错，就是运算放大器了，这也是为什么平台君带领大家简单回顾了一下半导体的发展史的原因。

3位2MSPS电容开关ADC(AD7641)

牛顿说“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。”，半导体发展至今，前辈们从真空管到三极管的发明，从分立器件到集成电路的飞跃，从放大器、比较器到模数转换器ADC的发明，微电子领域一次次的飞跃，一次次的创新，都是像平台君一样从事微电子行业工程师的智慧结晶。

咳~~~咳~~~咳~~~，平台君开始炫技了（凑热闹的“忠粉”，可以跳过了，不影响整体阅读）前文提到运算放大器和比较器有很多相似之处，如使用场效应晶体管（FET）或晶体管组成的差分对作为输入端，但放大器较比较器多了负反馈电路。使用功能上，比较器的输出端可以表示两个输入端哪个电位高，而一般的运算放大器，过载电路处于饱和状态，功能的恢复速度较慢。

跟踪型ADC

同样，在不同的使用条件下，运算放大器也可以作为比较器使用。随着差分电压的增大，运算放大器的输入端也会出现异常行为，也会偶发性出现输出端电平与标准逻辑单元不兼容的情况。

平台君研究各种架构的ADC模块中的比较器发现：ADC比较器分辨率越高，ADC模块分辨率就越高，ADC电路模块中比较器精度就越高；ADC的运行频率就越高，ADC单位时间内采样次数就越多（即采样速率越高，MSPS/GSPS）。

针对不同的使用场景，需要设计满足性能（分辨率、采样速率、通道）要求的ADC，ADC设计工程师就需要在ADC电路架构设计、生产工艺等环节，作出考量。例如：由于ADC中比较器的分辨率较高（即增益就很大），采样过程中，输入的差分信号接近零时，就会偶发性产生输出信号的振荡，为了避免振荡，就需要在比较器电路中，加入正反馈电路，给比较器电路添加“迟滞”，同时信号的“迟滞”还不能过大，否者就会影响ADC系统的稳定性。

看到这里，平台君的“忠粉”，会不会感觉平台君很厉害呀！此处需要大家的掌声。

（讲到这里，平台君插播一段广告，让大家放松放松。IPBrain集成电路大数据平台上线了很多数据，有兴趣的也可以后台私信平台君，谁让平台君这么宠大家呢。例如电池管理芯片：ADBMS6830/ADBMS6832/BQ79616/BQ76952/MC33775，这类芯片使用在新能源汽车和电动车的电池控制模块；MCU芯片：STM32F/G/H/L系列；射频收发芯片:MT7976/WTR5975等等）。

以上芯片都含有ADC模块哟。平台君偷偷告诉大家：BQ79616配置了精度为±1.5mV，可配置低通滤波器的SAR ADC（Main SAR ADC和AUX SAR ADC，分别为16位和14位ADC）,平台君给大家框出了一个ADC（如图），大家猜猜是Main SAR ADC和AUX SAR ADC哪款？

BQ79616 SAR ADC 概貌图

02

“看我七十二变”——ADC“今生”

集成电路ADC的电路理论和电路设计经过了近60年的发展，发明的ADC的架构，主要有哪些呢？平台君给大家汇总好了。

• 全并行模数转换器（Flash ADC）
• 逐次逼近模数转换器（SAR ADC）
• ∑模数转换器（S ADC/∑ ADC）
• ∑-Δ模数转换器（SD ADC/∑-Δ ADC）
• 流水线模数转换器（Pipelined ADC）
• 折叠式模数转换器（Folding ADC）
• 循环式模数转换器（Cyclic ADC）
• 时间交织型模数转换器（Time-Interleved ADC/TI ADC）
• 两步式模数转换器（Two-Step ADC）

平台君就给大家总结这么多，能看到这里的，相信大家都是行业的翘楚。一些不常见的ADC，例如：电荷耗尽型ADC、计数ADC、积分ADC、跟踪型ADC，平台君就不一一赘述了。

看到这里，大家都意犹未尽吧！就要和大家说再见了！下次找机会平台君就以上架构ADC一一给大家拆开了讲解。

另外，平台君汇总了ST（意法半导体）公司产品的ADC模块，供大家参考学习（感兴趣的产品，后台私信平台君哟），感兴趣的小伙伴们也可以点击下方“阅读原文”了解更多型号信息。

最后，平台君给大家留个小作业：请问什么是一位DAC？期待与大家互动哟。

AD7606的各个版本功能（应“忠粉”要求）如下表所示：

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