关于ADC芯片的选型

big_gun · 发表于 2023-2-27 10:14

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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。
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。
ADC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
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。

以AD7606举例：

2.采样率
首先要搞明白什么是采样率。
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。
学过通信原理的大家应该都知道采样定理。
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。
就是说你采集50K的信号，采样频率最起码大于2.56*50K。

以AD7606举例：

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。

3.通道数
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。

同样以AD7606举例。

4.分辨率

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。
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。
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。

5.接口类型

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。

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。

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。

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。

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。