理解逐次逼近寄存器型ADC：与其它类型ADC的架构对比

摘要：逐次逼近寄存器型(SAR)模数转换器(ADC)占据着大部分的中等至高分辨率ADC市场。SAR ADC的采样速率最高可达5Msps，分辨率为8位至18位。SAR架构允许高性能、低功耗ADC采用小尺寸封装，适合对尺寸要求严格的系统。

本文说明了SAR ADC的工作原理，采用二进制搜索算法，对输入信号进行转换。本文还给出了SAR ADC的核心架构，即电容式DAC和高速比较器。最后，对SAR架构与流水线、闪速型以及Σ-Δ ADC进行了对比。
理解逐次逼近寄存器型ADC：与其它类型ADC的架构对比
Jul 02, 2009

摘要：逐次逼近寄存器型(SAR) 模数转换器(ADC) 占据着大部分的中等至高分辨率ADC 市场。SAR ADC 的采样速率最高可达5Msps ，分
辨率为8 位至18 位。SAR架构允许高性能、低功耗ADC 采用小尺寸封装，适合对尺寸要求严格的系统。

本文说明了SAR ADC 的工作原理，采用二进制搜索算法，对输入信号进行转换。本文还给出了SAR ADC 的核心架构，即电容式DAC 和
高速比较器。最后，对SAR架构与流水线、闪速型以及Σ-Δ ADC 进行了对比。


引言
逐次逼近寄存器型(SAR) 模拟数字转换器(ADC) 是采样速率低于5Msps ( 每秒百万次采样) 的中等至高分辨率应用的常见结构。SAR
ADC 的分辨率一般为8 位至16 位，具有低功耗、小尺寸等特点。这些特点使该类型ADC 具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、
笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。

顾名思义，SAR ADC 实质上是实现一种二进制搜索算法。所以，当内部电路运行在数兆赫兹(MHz) 时，由于逐次逼近算法的缘
故，ADC 采样速率仅是该数值的几分之一。


SAR ADC 的架构
尽管实现SAR ADC 的方式千差万别，但其基本结构非常简单( 见图1) 。模拟输入电压(VIN) 由采样/保持电路保持。为实现二进制搜索算
法，N 位寄存器首先设置在中间刻度( 即：100... .00 ，MSB 设置为1) 。这样，DAC 输出(VDAC ) 被设为VREF/2，VREF是提供给ADC 的
基准电压。然后，比较判断VIN是小于还是大于VDAC 。如果VIN大于VDAC ，则比较器输出逻辑高电平或1 ，N 位寄存器的MSB 保持
为1 。相反，如果VIN小于VDAC ，则比较器输出逻辑低