关于ADC芯片的选型

tick_tock

关于ADC芯片的选型，还是其他芯片的选型，那都不是随随便便就说了算得。
3 l1 H& e7 O9 N关于选型，各大厂家也给出了系列芯片的选型手册，但是手册中那么多芯片型号和参数，哪些参数是要关注的，怎么快速地选择符合我们项目用到的芯片呢。
( }; M2 t& t9 r' m& P8 BADC芯片成本参差不齐，选的好直接起飞，选的不好，直接破产。我拿ADC芯片举个例子，大家举一反三吧。

1.模拟量输入范围
, ^. m. P# j, n/ p按照我的经验啊，一般需求过来的时候，模拟量的采集，输入范围一定是刚需，不可忽略的。所以首先肯定先确认模拟量的输入范围，如果是0~3V的，ADC芯片都不用了，这样一下就省下了好几个mcu的成本。如果是0
~5V的模拟量，可以经过电阻网络分压到MCU，或者有的MCU的AD口直接可以接受0 ~5V的模拟量，或者用ADC芯片转化，这时候成本一下就上去了。能不用ADC芯片就不要用；如果输入电压是±5V之间，那没办法，选个合适的ADC芯片吧，±10V的情况也一样。
绝对是刚需，之所以把这个需求放在最前面就是说一旦选了片子，如果出错是不可挽回的。
- z/ g* {% F  E+ y/ M. g
以AD7606举例：
9 \; G$ ^6 K2 I( j; w: k
) O. k4 S$ n7 j4 o8 E) Y' K0 g
* F* N; q/ W' V& J4 v' W2.采样率
首先要搞明白什么是采样率。
' _8 _# w* @- L7 I( Q采样率指ADC每秒钟会进行多少次的模拟量转数字量的操作，如10K/s就是说ADC每秒钟，就采集了10K个模拟量，并将模拟量转换为数字量。当采样声时，一般的采样率是44Kbps/s，当采样温度时，几K/s的采样率就够了。
  s# W! K( ?9 Z0 d; G5 I学过通信原理的大家应该都知道采样定理。
& f" y. P. ~' Z) Z2 I2 K在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍；采样定理又称奈奎斯特定理。
- H5 t& x. u) L! c! P就是说你采集50K的信号，采样频率最起码大于2.56*50K。

: d( R+ r6 I1 z; ^- @0 u5 S以AD7606举例：
" I1 M0 `; A9 P) O1 I$ v- Z2 T
* d7 r! O6 y0 S
所以说这个参数也是刚需，如果选不对，也是完全没法弥补，就相当于是一块金子焊在电路板上，既心疼还没啥用。
  X- ^% i' w6 j6 H
! \  X/ h" q: j% ?# [( Q  w3.通道数
" f% W) m! t8 K4 d6 z$ [通道数同样值得关注，不会造成损失，但是肯定在功能上有欠缺了，同样应该被首先考虑进去的，不仅要考虑通道数，有实力一点还要考虑是独立通道还是差分通道，如果是多个通道，是同步采样吗，如果是差分通道，可以互换吗，另一通道可以接地吗，这些都是在选择通道时候需要考虑的问题，具体问题具体考虑，这里只为大家提供思路。
! w! \/ i/ I. ?  x6 q  g$ E
( l) T9 F, Z: W1 A0 U$ h7 A同样以AD7606举例。
7 j" u# i2 ~+ Z2 j% A" k

* Z$ v1 \1 T! s: L+ S0 Y% S# B% {
4.分辨率

. Y' e' s# e/ Q4 h& L  S6 G  `ADC的分辨率指的是模数转换器所能表示的最大数是多少，即ADC的位数，如果ADC是10位ADC，那么分辨率是2的10次方，即1024的分辨率，如果模拟量是温度，测量范围是0~100度，那么可以把100度分成1024份，每一份你都能感知，当温度有100/1024度的变化时，能测量出来。
通俗一点就是精度，肯定是位数越高采样的精度越精确。但是并不是选型的时候精度越高越好，越高的精度代表着成本越高，根据项目实际需要，选择合适成本的精度。
) P& S( r2 Z% V一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。

量化误差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
2 t3 H, Y; R7 ~2 N; t/ Z% j在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。


1 G! @; l" ]$ t, d$ F. H5.接口类型
9 e4 m  q& z! ^2 q3 [
接口类型同样是选型的时候需要关注的问题，接口类型有三种，串口，并口、高速并口。串口一般是SPI的。
# P$ v3 H5 H5 ^) E" }
那么如何选择呢，并口软件开发简单，软件开发成本小一些，但是占IO口多，占用大量MCU资源，所以在IO资源紧缺的情况下尽量避免选择并口的ADC芯片；
串口开发成本高一点，但是占用IO资源少，IO资源不足的情况下，可以考虑选择串口通讯的ADC芯片。
现在市面上大多部分ADC芯片串口和并口的通讯方式都集成了，那可以根据项目实际的需求选择合适的通信方式。
& f: r' m4 z, ?) Z+ S  v4 [
% b7 o5 l8 w. l$ y* J) C/ b
6.结构，信噪比，封装
剩下的就是一些不影响功能的性能参数了，讲究点，追求发挥ADC芯片极致的工程师们可以关注一下这些参数，可能用在不同的场所，关注的参数也会有所不同。毕竟花了那么多钱，干嘛不用。
0 w0 I3 w0 t% n4 o$ w( Y
6 F. d3 L* Q8 \# c# Y大体上总结这么几点，按照我的经验划分出来的优先级顺序，如果不对，请大家指正，一起讨论进步学习。
9 V. X- g- I1 ^( H9 L
如果是要考虑芯片迭代甚至是国产和进口芯片的替代，那这可要下了功夫了，只要是围绕上面的6点，基本上就可以少看好多数据手册。
, g/ U  R5 z6 X% T
/ W7 ]" p. J* y$ z
9 |4 {2 |: g9 K/ O! p$ K( ~

Dollche

总的原则是 ADC 的性价比，性能往往和价格成正比。ADC 的性能，主要考虑 ADC的速度和精度。

STGing

ADC 的速度应根据输入信号的最高频率 fm 来确定，要保证 ADC 的采样频率 fs 和 fm间满足采样定理，即fs≥2fm

jack_are

ADC 的精度与系统中所测量、控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其它因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一至两位。