结构

 ---- 在过去20年中,A/D转换器的设计者采用了几种常见结构：逐次近似寄存器（Successive-Approximation Register——SAR）、双斜率、Δ-Σ和最近的高速流水线结构。表中列出了这些结构的分辨率、带宽、价格和应用范围。

---- SAR转换器历经了从R2R梯型SAR到电容数字模拟转换器Capacitive Digital-to-Analog Converter——CDAC） SAR的演化过程。结构的改进产生了显著效果。首先,CDAC SAR转换器是集成度更高的方案,因为它包含了取样保持放大器,这样就无需在A/D转换器之外另加一个分立的取样保持功能元件。CDAC中的电容为采样保持放大器提供了存储功能,以及转换器的最高有效位。

---- 其次,它实现了低功耗,因为去除了只用作精度调整的板上电阻。CDAC SAR转换器与Δ-Σ转换器相比带宽更大,适于把更快的分离模拟输入信号数字化。

---- 双斜率结构则采用通过恒定电流为电容充电这种模拟方式。电容放电所需的时间决定了模拟信号的大小。双斜率转换器很适合处理缓慢变化的输入信号。

---- Δ-Σ技术的成功可归因于它去除了转换器前端的抗混淆模拟滤波器。相比之下,其他A/D转换器结构需要在转换器的前面加一个阻带滤波器。Δ-Σ结构最适合于要求优良线性度和精度的低频率信号的高分辨率转换。

---- 流水线结构采用了一种级联技术,若干低分辨率的A/D转换器共同来获得高精度。流水线结构支持高速应用,如数字通信、测试仪器、CCD成像和γ照相机。

价格

---- 与此类似,10年前要花40美元才能买到12位A/D转换器。今天,同样是12位的转换器的批量价格不到1美元。制造工艺、更小尺寸和封装形式等方面的技术进步使得降价成为可能。

---- 采用CDAC来完成实际模数转换的SAR型A/D转换器传统上采用精确的薄膜电阻来提高A/D转换器的精度。虽然该技术提高了A/D转换器的性能,但通过电阻的电流增加了功率损耗,这成了一个大问题。现在采用的link trimming方式速度更快,也更经济。

---- 在处理能力和精度提高的同时,封装领域也取得了显著的技术进步。整个电子工业都从PDIP向SOIC和SSOP封装转移,节省了材料,降低了成本。

功耗

---- 人们又开发出几种独特的技术来进一步满足功耗方面的要求,如掉电模式、小睡模式和睡眠模式。当A/D转换器不进行转换操作时,消耗大部分电能的某些模拟电路（电压基准、比较器）可以关闭。例如,Burr-Brown公司的16位ADS8320 A/D转换器在100kHz全采样速率下只消耗1.8mW。但是,当转换器不用时,功耗便降为8μW。

精度

尺寸

---- 虽然人们在原型设计时喜欢使用PDIP器件,但SSOP器件却提供了自动操作等方面的优势,这改善了印板生产和系统可靠性,因为防止了引脚弯曲和静电放电。另一个趋向是穿孔器件的衰落和贴片器件的流行。表面贴装技术满足了印板扩展和多层板技术的要求。

适应市场

---- 图1示出了一个基本的四通道A/D转换器。最近,该转换器中又增加了电压基准、温度传感器和电池监视器,以更好地实现触摸屏系统所要求的功能。

图1：逐次近似寄存A/D转换器的分辨率有10－12位,功耗低,成本低。

向数据采集系统发展

---- 明天的A/D转换器将更象一个“片上系统”,它将集成有诸如微控制器、数字信号处理器和存储器等具有数字功能的器件。现在叫做A/D转换器的东西以后称作完整的数据采集系统也许会更合适。