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新型SAR ADC架构

文章里有点信号与系统知识，读不下去可以去补补课再看。（搞本书翻翻）

白噪声是一种功率谱密度在整个频率范围内均匀分布的随机噪声。在任意频段内的噪声功率相同，且不包含显著的离散频率成分（即无“音调”或“尖峰”）。

数学表达：

若噪声的功率谱密度 S(f)=2N0（N0 为常数），则该噪声为白噪声。其自相关函数仅在 τ=0时非零，表现为时间上的不相关性。

SAR ADC通过逐次比较输入电压与参考电压，逐步确定每一位二进制码。每次比较的误差是随机的、独立的，且在时域上表现为瞬时噪声。

由于每次比较的误差在不同频率上随机分布，量化噪声的功率谱密度趋于平坦，形成白噪声特性。

这是偷的 TI 的

与ΔΣ ADC的反馈环路不同，SAR ADC没有积分器或反馈机制，避免了因环路非线性或电荷不平衡导致的噪声整形（如ΔΣ ADC中将噪声推至高频的现象）。因此，SAR ADC的量化噪声主要来源于静态误差（如INL/DNL）和热噪声，而非系统性噪声整形。

ΔΣ ADC的调制器在噪声整形过程中，可能因电路非理想性（如时钟抖动、元件失配）导致量化噪声在特定频率集中，形成寄生音调（如低频1/f噪声或高频谐波）。寄生音调会掩盖目标信号（如微弱振动或生物电信号），降低信噪比（SNR）。

SAR ADC有着比较纯净的频谱：由于无反馈环路和噪声整形机制，SAR ADC的量化噪声更接近理想白噪声，无明显寄生音调。

也就是说SAR ADC的量化噪声呈现白噪声分布，即噪声功率在频域内均匀分布，无显著离散的寄生音调（如ΔΣ ADC中的低频1/f噪声或高频谐波）。这种特性使得噪声更易通过数字滤波精准抑制。

白噪声的平坦频谱允许通过简单低通滤波器高效滤除高频噪声，保留目标信号。

另外通过降频采样（如LTC2508-32的DF=16384），可将噪声带宽从MHz级压缩至Hz级，动态范围提升至145dB（等效24位ENOB）。

ΔΣ ADC依赖噪声整形技术，虽能提升动态范围，但量化噪声集中在特定频段，需复杂滤波器抑制音调，且寄生音调可能干扰低能量信号。

SAR ADC的白噪声特性天然适配高频实时信号处理，无需牺牲带宽应对噪声整形。

文档中提到的LTC2508-32在32位模式下，噪声频谱密度为22nV/√Hz，且功率谱密度平坦，无音调干扰。

我应该是没看错

数字滤波器设计更灵活：无需针对特定频率补偿（如ΔΣ ADC需抑制寄生音调），仅需优化通带平坦度和阻带衰减。

SNR的提升机制：虽然SAR ADC通常不依赖过采样（LTC2508-32采样率为1Msps），但其白噪声特性允许通过数字滤波有效抑制高频噪声。

比如信号带宽为1kHz，使用1MHz采样率时，数字滤波器可将噪声带宽从1MHz压缩至1kHz，SNR提升约10dB（理论值）。

热噪声主导：SAR ADC的噪声主要由热噪声（与带宽成正比）和量化噪声（固定值）组成。通过降低带宽（LTC2508-32的7.5Hz模式），热噪声显著降低，从而提升有效位数（ENOB）。

在地震勘探中的微弱振动信号（频率<100Hz），LTC2508-32的145dB动态范围可分辨低于-100dB的信号。

在医疗EKG（50Hz带宽），LTC2512-24的117dB DR和50ksps速率可同时保证精度与实时性。

也就是这两个 ADC 的使用场景。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2025-05-04，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除架构量化设计压缩函数

新型SAR ADC架构

文章里有点信号与系统知识，读不下去可以去补补课再看。（搞本书翻翻）

白噪声是一种功率谱密度在整个频率范围内均匀分布的随机噪声。在任意频段内的噪声功率相同，且不包含显著的离散频率成分（即无“音调”或“尖峰”）。

数学表达：

若噪声的功率谱密度 S(f)=2N0（N0 为常数），则该噪声为白噪声。其自相关函数仅在 τ=0时非零，表现为时间上的不相关性。

SAR ADC通过逐次比较输入电压与参考电压，逐步确定每一位二进制码。每次比较的误差是随机的、独立的，且在时域上表现为瞬时噪声。

由于每次比较的误差在不同频率上随机分布，量化噪声的功率谱密度趋于平坦，形成白噪声特性。

这是偷的 TI 的

与ΔΣ ADC的反馈环路不同，SAR ADC没有积分器或反馈机制，避免了因环路非线性或电荷不平衡导致的噪声整形（如ΔΣ ADC中将噪声推至高频的现象）。因此，SAR ADC的量化噪声主要来源于静态误差（如INL/DNL）和热噪声，而非系统性噪声整形。

ΔΣ ADC的调制器在噪声整形过程中，可能因电路非理想性（如时钟抖动、元件失配）导致量化噪声在特定频率集中，形成寄生音调（如低频1/f噪声或高频谐波）。寄生音调会掩盖目标信号（如微弱振动或生物电信号），降低信噪比（SNR）。

SAR ADC有着比较纯净的频谱：由于无反馈环路和噪声整形机制，SAR ADC的量化噪声更接近理想白噪声，无明显寄生音调。

也就是说SAR ADC的量化噪声呈现白噪声分布，即噪声功率在频域内均匀分布，无显著离散的寄生音调（如ΔΣ ADC中的低频1/f噪声或高频谐波）。这种特性使得噪声更易通过数字滤波精准抑制。

白噪声的平坦频谱允许通过简单低通滤波器高效滤除高频噪声，保留目标信号。

另外通过降频采样（如LTC2508-32的DF=16384），可将噪声带宽从MHz级压缩至Hz级，动态范围提升至145dB（等效24位ENOB）。

ΔΣ ADC依赖噪声整形技术，虽能提升动态范围，但量化噪声集中在特定频段，需复杂滤波器抑制音调，且寄生音调可能干扰低能量信号。

SAR ADC的白噪声特性天然适配高频实时信号处理，无需牺牲带宽应对噪声整形。

文档中提到的LTC2508-32在32位模式下，噪声频谱密度为22nV/√Hz，且功率谱密度平坦，无音调干扰。

我应该是没看错

数字滤波器设计更灵活：无需针对特定频率补偿（如ΔΣ ADC需抑制寄生音调），仅需优化通带平坦度和阻带衰减。

SNR的提升机制：虽然SAR ADC通常不依赖过采样（LTC2508-32采样率为1Msps），但其白噪声特性允许通过数字滤波有效抑制高频噪声。

比如信号带宽为1kHz，使用1MHz采样率时，数字滤波器可将噪声带宽从1MHz压缩至1kHz，SNR提升约10dB（理论值）。

热噪声主导：SAR ADC的噪声主要由热噪声（与带宽成正比）和量化噪声（固定值）组成。通过降低带宽（LTC2508-32的7.5Hz模式），热噪声显著降低，从而提升有效位数（ENOB）。

在地震勘探中的微弱振动信号（频率<100Hz），LTC2508-32的145dB动态范围可分辨低于-100dB的信号。

在医疗EKG（50Hz带宽），LTC2512-24的117dB DR和50ksps速率可同时保证精度与实时性。

也就是这两个 ADC 的使用场景。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2025-05-04，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除架构量化设计压缩函数

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