3V单电源高分辨率ADC趋势：设计挑战与应用解决

随着电子技术的发展，模拟电路中的模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）正朝着更高的速度、分辨率和更低的功耗方向进化。在现代数据转换器设计中，标准电压供应逐渐从±15V下降到±5V双电源或+5V单电源。最近，甚至出现了少数使用单一+3V电源的ADC，这带来了全新的设计与应用挑战。 高分辨率信号调理ADC是这类进步的一个重要分支。其中，Σ-ΔADC（Sigma-Delta ADCs）是一种特别值得注意的技术。这些ADC通过积分器进行连续量化，能够实现非常高的分辨率，但通常牺牲了采样速率。它们在低频信号处理中表现出色，尤其是在需要极高的精度和抗干扰能力的场合，如精密测量、音频处理或传感器应用。 另一方面，测量ADC的设计目标同样关注高分辨率，但可能更侧重于宽动态范围和线性度，以适应各种测量环境。对于这类ADC，设计师必须考虑如何处理宽输入范围、保持信号质量、以及应对数字噪声和电磁干扰（EMI/RFI）等问题。由于单电源ADC的输入信号不参考地，找到合适的驱动放大器并处理输入信号的电平转换，特别是在间接耦合应用中，成为了一个关键挑战。 降低供电电压不仅意味着输入电压范围减小，增加了对电源、参考电压、数字信号以及布局、接地和去耦等设计环节的要求。传统的±15V供电环境下的问题，在单电源ADC中变得更加突出，因为这些因素对性能的影响更加显著。 高分辨率ADC的发展推动了信号处理技术的进步，同时也提出了新的设计考量。设计师需要在追求高分辨率的同时，确保系统稳定性、抗干扰能力和功耗控制，这对整个模拟电路和系统集成提出了更高的挑战。