Δ-Σ转换器的“多路复用”

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通过周期性地对每条通道进行采样，您电路中的多路复用器可以扫描检测许多输入通道。多路复用系统只有一个从所有通道获取数据的 ADC，因而其拥有功耗和成本优势。在您开始设计以前，首先要看一下您想要数字化的信号类型。例如，如果您知道系统所有通道的最高、最低频率以及精度要求，那么您可能会需要数个 ADC。

另一种情况下，这些通道可能具有互不相同的时间关系，这就要求一种能够保护相位信息的同时采样方法。您可以利用采样保持电路和一个 ADC 来达到这一目的，而使用独立的 ADC 可能会更容易一些。

图 1 显示了一个 Δ-Σ 转换器多路复用电路，在该多路复用器的信号端上有一些抗混淆滤波器。在多路复用转换器的输入端，电路的每一条通道均具有一个近 dc 信号。但是，通道间变化会引起 ADC 的阶跃响应信号。因此，使用一个零周期时延的转换器就显得十分重要。



图 1

周期时延等于输入信号转换开始到相应输出数据形成这一完整数据周期的数目。该转换器必须能够从一个阶跃信号输入生成一个完全稳定的输出信号。如果该器件在第二个周期开始以前便完成转换，那么该周期时延就为零。多路复用 Δ-Σ ADC 可能存在的一个不足是非零周期时延。

图 2 显示了带三个信号的多路复用系统的信号链动态情况。该系统连接了每一条输入通道的削波 (slice)。在多路复用器之后，零时延 Δ-Σ ADC 出现这种波形合并，信号从一个通道切换至另一个通道时其拥有较大、较快速的转换。Δ-Σ 转换器数字滤波器对整个多路复用波形的反应是指数字滤波器中的快速转换完全稳定。



图 2

为多路复用应用选择正确的 Δ-Σ 转换器类别可以完成具有零周期时延特性的转换工作。这些 Δ-Σ 转换器通常具有 sinc (sinx/x) 数字滤波器。从设计人员的立场上来看，此类别的转换器掩盖了内部数字滤波器的结果。利用零周期时延 Δ-Σ ADC，第一个输出数据结果完全稳定。

您也可以将零周期时延 ADC 描述为单周期稳定或者一次单周期转换。但是，在所有情况下，您都可以第一时间从多路复用转换器获得正确答案。

作者简介
Bonnie Baker 现任德州仪器 (TI) 高级应用工程师，并撰写了《A Baker’s Dozen：针对数字设计人员的真正的模拟解决方案》。