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引言
对于从几Hz到几MHz模拟信号的快速数字化，逐次逼近型(SAR)ADC是很多应用的最佳选择。SAR ADC的快速响应和低延迟使其非常适用于单通道或多通道的数据采集。
低功率SAR ADC至关重要，因为越来越多的设计开始采用较低的电源电压和较严格的功率预算。就需要单个输入信号的设计师来说，解决方案尺寸也是一个关键要求，因为很多低功率SAR ADC用于便携式或多通道系统，这类系统PCB空间有限。随着设计师试图用更少的空间做更多的事情，小封装尺寸就变得极其重要了。
随着封装尺寸缩小，用串行接口取代并行接口以减少数据线数量是有意义的，这样同时减小SAR ADC和微处理器的尺寸。串行接口还减轻了电路板布设很多并行数据线所导致的问题。
6通道同时采样ADC
电动机控制是很多受益于同时采样SARADC的应用之一。在电动机控制电路中，被测通道的相位关系必须保持原状，因此需要具有多个采样与保持放大器(S／HA)的同时采样ADC。数据可以内部存储并顺序读出，同时保持输入相位关系不变。如果不同时采样，那么控制算法可能错误地调节电动机的扭矩或速度的控制，从而导致振动并增加电动机磨损。凌力尔特公司有一个不断扩大的低功率同时采样ADC系列，专门面向电动机控制、伺服环路和通用AC电源监视应用。
凌力尔特公司提供4种低功率、6通道同时采样ADC，为两种快速采样率(每通道250kSPS和100kSPS)以及两种不同分辨率(14位和12位)而优化。这些器件都是引脚和软件兼容，使之容易优化分辨率、速度和成本的设计。这些ADC采用5mm×5mm32引脚QFN封装，采用单个3V电源向模拟和数字电路供电，因此降低了功耗，消除了对较高电压电源的需求。
优化的低功率ADC
14位LTC2351-14是1.5MSps、低功率SAR ADC，具有6个同时采样的差分输入通道(图1)。它用单个3V电源工作，具有6个独立的采样与保持放大器的单个ADC。具多个S／HA的单通道ADC实现了良好的通道间范围匹配(1mV)和通道至通道时滞(200ps)。6个通道可以监视两个独立的电动机，提供有关电动机扭转力、速度、轴位置和方向的重要信息。
通用的LTC2351-14还适合其他的工业监视应用，例如：用于确保输入电压相位的三相电压监视、电流和电压的三相功率监视、功率因数校正和数据采集。这些应用可能需要便携性，正是这样才需要LTC2351-14的低功率和小尺寸。该器件的功耗仅为16.5mW，这延长了电池寿命。3线串行接口意味着比传统并行输出器件更少的引脚数，从而允许LTC2351-14采用32引脚、5mm×5mmQFN封装。
LTC2351-14在不转换时，ADC具有两种节省功率模式。在待机模式的功耗可以降至4.5mW，这时内部2.5V基准保持有效。休眠模式进一步将功耗降至12uW，这时内部电路断电，进一步延长电池寿命。从休眠模式醒来，内部基准就在2ms内稳定，之后转换在1个时钟周期内恢复。
由3条输入选择线配置所转换的差分输入数量，从250kSPS时的6个差分输入、750kSPS时的两个差分输入到1.5MSps时的1个差分输入，随着所转换通道数的减少，可以实现较高的速度。双极性／单极性输入线选择±1.25V双极性或OV至2.5V单极性输入范围。100kHz输入信号产生75dB的SINAD和-90dB的THD。LTC2351-14的真正差分输入和83dB共模抑制，使其适用于最大限度地降低在严酷工业环境中普遍存在的共模噪声。就较低分辨率应用和性能与成本优化而言，凌力尔特公司提供引脚和软件都兼容的12位LTC2351-12 ADC。LTC2351-12也同时对多达6个差分通道采样，仅消耗16.5mW功率，具有72dB的SINAD。
有些同时采样ADC也能够测量6个通道，但是只使用两个S／HA、两个ADC和两个3:1多路转换器。在这些同类竞争的ADC中，只有两个通道是同时采样。多个ADC可能意味着封装内ADC之间的失配。INL(积分非线性)可保持在最大额定值范围之内，但是可能一个ADC上是一种极性，第二个ADC上又成了相反的极性。通过集成6个S／HA和单个ADC，LTC2351-14不会遭遇与多个ADC有关的异常情况，非常适用于需要同时对两个以上通道进行采样的应用。
AC性能提高的较低采样率ADC
凌力尔特公司还提供一对为较慢采样率而优化的6通道同时采样ADC。就所有6个通道而言，14位LTC1408和12位LTC1408-12为每通道高达100kSPS的输出速率而优化，两个通道为300kSPS，单通道为600kSPS。LTC1408提高了AC性能(采用外部基准，300kHz时SINAD为79dB)。与LTC2351系列一样，两种LTC1408 ADC都是低功耗(15mW)的，采用小型5mm x5mm 32引脚QFN封装，具有6个采样与保持放大器。
LTC1408和LTC2351-14 6通道SARADC非常适用于监视3相电压和电流，如图2所示。衰减网络从外部将电压降至所选定的双极性／单极性输入范围。3个模拟输入测量电压时，另外3个通道采用信号调理和滤波来变换电流，6个S／HA保持电压、电流之间的相位关系不变，数据可以通过串行接口读出。这些ADC还具有数字输出电源电压，该电源电压可以设置在模拟电源电压直至1.8V的电压之间，因此可以与1.8V、2.5V或3V数字逻辑电路连接。
两通道同时采样ADC
编码器和通信这类应用需要仅在两个通道上以每通道高于1MSps的速率同时采样，就这样的应用而言，快速SAR ADC仍然很好用。凌力尔特公司提供引脚和软件都兼容的14位和12位两通道：同时采样SARADC系列。
与6通道同时采样ADC一样，14位、两通道LTC1407A-1也为低功率和小封装尺寸而优化，进一步延长了电池寿命并缩小了PCD的总面积。LTC1407A-1采用10引脚MSOP封装，仅消耗14mW功率。这个小型ADC以每通道1.5MSps的速率测量两个±1.25V的双极性通道，或以3MSps的速率测量单通道。没有哪个尺寸类似的同类ADC能达到LTC1407A-1那样的速度和输入频率范围。
引脚和软件都兼容的LTC1407A是0V至2.5V的单极性14位ADC。在测量差分AC输入时，单极性和双极性LTC1407 ADC都很好用，非常适用于通信应用。LTC1407A-1和LTC1407A采用750kHz输 入频率和3.3V外部基准，实现了76.3dB的SINAD和一86dB的THD。在相同的输入频率上，SFDR为86dB，互调失真为-82dB。
对于较低分辨率的应用而言，可采用12位LTC1407-1(双极性)和12位LTC1407(单极性)ADC。所有4种LTC1407 ADC都有2.5V内部基准、打盹(3.3mW)和休眠(6btW)断电模式。
数据采集系统
SAR ADC也是数据采集应用的最佳选择，因为这种ADC能够以低数据延迟或无数据延迟实现多通道转换。数据采集要能够监视工业应用中广泛的模拟信号，这其中常常包括温度、压力、电压或负载电流等几百个通道。
图3显示一个用于多通道数据采集系统的模拟信号链路。这些信号通过一系列多路转换器和信号调理电路发送后，使用LTC2335-14等快速单通道SAR ADC。多路转换器和具有高增益带宽的放大器可用来切换不同的数据输入。LTC1391是8:1多路转换器，LT6241是一个精确的放大器，具有低噪声(550nVp-p)、1pA偏置电流和17MHz单位增益带宽，为ADC提供低阻抗连接。
高速单通道SAR ADC
除了不断扩大的同步采样ADC系列，凌力尔特公司还在扩大其引脚和软件都兼容的高速单通道SAR ADC系列。14位、3.5MSps LTC2356-14测量单个差分输入，通过SPI串行接口通信。这种SARADC用单3.3V电源工作，在最高转换率时仅消耗18mW，采用纤巧的10引脚MSOP封装。高速、低功率加上小封装使LTC2356-14非常适用于高速和便携式应用、(如数据采集、通信和医疗仪器)，如图4所示。
LTC2356-14以1.4MHz输入频率实现72.3dB的SINAD和-82dB的SFDR。在以差分方式测量±1.25V双极性输入时，LTC2356-14 80dB的共模抑制比可消除地环路和共模噪声。该ADC的待机功耗可降至4mW，这时内部2.5V基准保持有效，在休眠模式时功耗降至13uW，这时所有模拟电路都断电。
对于单极性测量的应用噪声，LTC2355-14测量0V至2.5V的输入信号，除此之外，其它方面均与LTC2356-14相同。就较低分辨率应用而言，LTC2356-12和LTC2355-12是引脚和软件都与LTC2356-14和LTC2355—14兼容的12位版本。
结语
PCB面积不断缩小，设计师们又总是搜寻较低功率的IC，而快速数据采集成为了一个挑战。凌力尔特公司的同时采样ADC和快速单通道ADC系列使得优化解决方案尺寸、功率和成本成为可能。引脚和软件都兼容的6通道、两通道和单通道ADC系列为12位分辨率升级至14位分辨率提供了灵活性。
对于从几Hz到几MHz模拟信号的快速数字化，逐次逼近型(SAR)ADC是很多应用的最佳选择。SAR ADC的快速响应和低延迟使其非常适用于单通道或多通道的数据采集。
低功率SAR ADC至关重要，因为越来越多的设计开始采用较低的电源电压和较严格的功率预算。就需要单个输入信号的设计师来说，解决方案尺寸也是一个关键要求，因为很多低功率SAR ADC用于便携式或多通道系统，这类系统PCB空间有限。随着设计师试图用更少的空间做更多的事情，小封装尺寸就变得极其重要了。
随着封装尺寸缩小，用串行接口取代并行接口以减少数据线数量是有意义的，这样同时减小SAR ADC和微处理器的尺寸。串行接口还减轻了电路板布设很多并行数据线所导致的问题。
6通道同时采样ADC
电动机控制是很多受益于同时采样SARADC的应用之一。在电动机控制电路中，被测通道的相位关系必须保持原状，因此需要具有多个采样与保持放大器(S／HA)的同时采样ADC。数据可以内部存储并顺序读出，同时保持输入相位关系不变。如果不同时采样，那么控制算法可能错误地调节电动机的扭矩或速度的控制，从而导致振动并增加电动机磨损。凌力尔特公司有一个不断扩大的低功率同时采样ADC系列，专门面向电动机控制、伺服环路和通用AC电源监视应用。
凌力尔特公司提供4种低功率、6通道同时采样ADC，为两种快速采样率(每通道250kSPS和100kSPS)以及两种不同分辨率(14位和12位)而优化。这些器件都是引脚和软件兼容，使之容易优化分辨率、速度和成本的设计。这些ADC采用5mm×5mm32引脚QFN封装，采用单个3V电源向模拟和数字电路供电，因此降低了功耗，消除了对较高电压电源的需求。
优化的低功率ADC
14位LTC2351-14是1.5MSps、低功率SAR ADC，具有6个同时采样的差分输入通道(图1)。它用单个3V电源工作，具有6个独立的采样与保持放大器的单个ADC。具多个S／HA的单通道ADC实现了良好的通道间范围匹配(1mV)和通道至通道时滞(200ps)。6个通道可以监视两个独立的电动机，提供有关电动机扭转力、速度、轴位置和方向的重要信息。
通用的LTC2351-14还适合其他的工业监视应用，例如：用于确保输入电压相位的三相电压监视、电流和电压的三相功率监视、功率因数校正和数据采集。这些应用可能需要便携性，正是这样才需要LTC2351-14的低功率和小尺寸。该器件的功耗仅为16.5mW，这延长了电池寿命。3线串行接口意味着比传统并行输出器件更少的引脚数，从而允许LTC2351-14采用32引脚、5mm×5mmQFN封装。
LTC2351-14在不转换时，ADC具有两种节省功率模式。在待机模式的功耗可以降至4.5mW，这时内部2.5V基准保持有效。休眠模式进一步将功耗降至12uW，这时内部电路断电，进一步延长电池寿命。从休眠模式醒来，内部基准就在2ms内稳定，之后转换在1个时钟周期内恢复。
由3条输入选择线配置所转换的差分输入数量，从250kSPS时的6个差分输入、750kSPS时的两个差分输入到1.5MSps时的1个差分输入，随着所转换通道数的减少，可以实现较高的速度。双极性／单极性输入线选择±1.25V双极性或OV至2.5V单极性输入范围。100kHz输入信号产生75dB的SINAD和-90dB的THD。LTC2351-14的真正差分输入和83dB共模抑制，使其适用于最大限度地降低在严酷工业环境中普遍存在的共模噪声。就较低分辨率应用和性能与成本优化而言，凌力尔特公司提供引脚和软件都兼容的12位LTC2351-12 ADC。LTC2351-12也同时对多达6个差分通道采样，仅消耗16.5mW功率，具有72dB的SINAD。
有些同时采样ADC也能够测量6个通道，但是只使用两个S／HA、两个ADC和两个3:1多路转换器。在这些同类竞争的ADC中，只有两个通道是同时采样。多个ADC可能意味着封装内ADC之间的失配。INL(积分非线性)可保持在最大额定值范围之内，但是可能一个ADC上是一种极性，第二个ADC上又成了相反的极性。通过集成6个S／HA和单个ADC，LTC2351-14不会遭遇与多个ADC有关的异常情况，非常适用于需要同时对两个以上通道进行采样的应用。
AC性能提高的较低采样率ADC
凌力尔特公司还提供一对为较慢采样率而优化的6通道同时采样ADC。就所有6个通道而言，14位LTC1408和12位LTC1408-12为每通道高达100kSPS的输出速率而优化，两个通道为300kSPS，单通道为600kSPS。LTC1408提高了AC性能(采用外部基准，300kHz时SINAD为79dB)。与LTC2351系列一样，两种LTC1408 ADC都是低功耗(15mW)的，采用小型5mm x5mm 32引脚QFN封装，具有6个采样与保持放大器。
LTC1408和LTC2351-14 6通道SARADC非常适用于监视3相电压和电流，如图2所示。衰减网络从外部将电压降至所选定的双极性／单极性输入范围。3个模拟输入测量电压时，另外3个通道采用信号调理和滤波来变换电流，6个S／HA保持电压、电流之间的相位关系不变，数据可以通过串行接口读出。这些ADC还具有数字输出电源电压，该电源电压可以设置在模拟电源电压直至1.8V的电压之间，因此可以与1.8V、2.5V或3V数字逻辑电路连接。
两通道同时采样ADC
编码器和通信这类应用需要仅在两个通道上以每通道高于1MSps的速率同时采样，就这样的应用而言，快速SAR ADC仍然很好用。凌力尔特公司提供引脚和软件都兼容的14位和12位两通道：同时采样SARADC系列。
与6通道同时采样ADC一样，14位、两通道LTC1407A-1也为低功率和小封装尺寸而优化，进一步延长了电池寿命并缩小了PCD的总面积。LTC1407A-1采用10引脚MSOP封装，仅消耗14mW功率。这个小型ADC以每通道1.5MSps的速率测量两个±1.25V的双极性通道，或以3MSps的速率测量单通道。没有哪个尺寸类似的同类ADC能达到LTC1407A-1那样的速度和输入频率范围。
引脚和软件都兼容的LTC1407A是0V至2.5V的单极性14位ADC。在测量差分AC输入时，单极性和双极性LTC1407 ADC都很好用，非常适用于通信应用。LTC1407A-1和LTC1407A采用750kHz输 入频率和3.3V外部基准，实现了76.3dB的SINAD和一86dB的THD。在相同的输入频率上，SFDR为86dB，互调失真为-82dB。
对于较低分辨率的应用而言，可采用12位LTC1407-1(双极性)和12位LTC1407(单极性)ADC。所有4种LTC1407 ADC都有2.5V内部基准、打盹(3.3mW)和休眠(6btW)断电模式。
数据采集系统
SAR ADC也是数据采集应用的最佳选择，因为这种ADC能够以低数据延迟或无数据延迟实现多通道转换。数据采集要能够监视工业应用中广泛的模拟信号，这其中常常包括温度、压力、电压或负载电流等几百个通道。
图3显示一个用于多通道数据采集系统的模拟信号链路。这些信号通过一系列多路转换器和信号调理电路发送后，使用LTC2335-14等快速单通道SAR ADC。多路转换器和具有高增益带宽的放大器可用来切换不同的数据输入。LTC1391是8:1多路转换器，LT6241是一个精确的放大器，具有低噪声(550nVp-p)、1pA偏置电流和17MHz单位增益带宽，为ADC提供低阻抗连接。
高速单通道SAR ADC
除了不断扩大的同步采样ADC系列，凌力尔特公司还在扩大其引脚和软件都兼容的高速单通道SAR ADC系列。14位、3.5MSps LTC2356-14测量单个差分输入，通过SPI串行接口通信。这种SARADC用单3.3V电源工作，在最高转换率时仅消耗18mW，采用纤巧的10引脚MSOP封装。高速、低功率加上小封装使LTC2356-14非常适用于高速和便携式应用、(如数据采集、通信和医疗仪器)，如图4所示。
LTC2356-14以1.4MHz输入频率实现72.3dB的SINAD和-82dB的SFDR。在以差分方式测量±1.25V双极性输入时，LTC2356-14 80dB的共模抑制比可消除地环路和共模噪声。该ADC的待机功耗可降至4mW，这时内部2.5V基准保持有效，在休眠模式时功耗降至13uW，这时所有模拟电路都断电。
对于单极性测量的应用噪声，LTC2355-14测量0V至2.5V的输入信号，除此之外，其它方面均与LTC2356-14相同。就较低分辨率应用而言，LTC2356-12和LTC2355-12是引脚和软件都与LTC2356-14和LTC2355—14兼容的12位版本。
结语
PCB面积不断缩小，设计师们又总是搜寻较低功率的IC，而快速数据采集成为了一个挑战。凌力尔特公司的同时采样ADC和快速单通道ADC系列使得优化解决方案尺寸、功率和成本成为可能。引脚和软件都兼容的6通道、两通道和单通道ADC系列为12位分辨率升级至14位分辨率提供了灵活性。