关于轿车中电子器材，人们很简略一会儿列举出MCU、许多的传感器
、驱动部件等，好像很难想起“不太起眼”的模数转换器（ADC）。事实上，ADC特别是Σ-Δ型ADC散布在轿车的各个旮旯中。ADC正在使传统意义上的传感器变得不再传统，传统意义上的传感器一般担任的是信号调整的人物，行将客观国际中一些十分细小的小信号转换成可以被电子器材辨认的电信号，可是现在的技能趋势是这些传统的纯模仿的传感器内部正在越来越多的引进数字处理的部分，而这其间就包括了Σ-Δ型ADC。
业界越来越多地将传感器和Σ-Δ型ADC进行交融，来优化传感器的功用。工程师们一起在模仿信号收集和数字后处理要求的两个方面调查传感器和转换器，这不只可以使转换器“充沛激起”传感器元件的效能，以此优化传感器功用，而且将本钱减至最低。
轿车运用为何喜爱Σ-Δ型ADC
Σ-Δ型ADC一般被认为是最杂乱的模数转换器架构，它的模仿部分十分简略（类似于一个1bit ADC），而数字部分则要杂乱得多，它归纳运用共同的“采样”与“降噪”技能，依照功用划分为数字滤波和抽取单元。由于Σ-Δ型ADC更接近于一个数字器材，所以其制作本钱相对低价。
一般，Σ-Δ型ADC的分辨率十分高（16-24 位），不过速度较低（10-480 KSPS）。由于选用高倍率过采样技能，降低了对传感器信号进行滤波、前置扩展的要求，实践上取消了信号调度，所以十分合适丈量来自应变计、热电偶和电阻温度传感器等传感器的小信号而无需采样坚持扩展器或增益调整扩展器。
由于集成度的添加，先进的“数字传感器”产品具有各式各样的规划优势或愈加“智能”。ADC可以运用内部校准和线性化程序来处理传感器输出；传感器可以校对传感器增益和偏移，并发生片内传感器鼓励信号；数字操控型可编程增益扩展器可用来“优化”ADC至特定传感器读数，然后重新配置以从相同的传感器读取一个不同的信号。ADC内置温度监控功用并依据温度调度转换器输出，可核算并消除热差错。微机电（MEMS）传感器如加速度计和陀螺仪，相同也结合了数据传感器来感应惯性和旋转运动，十分适用于轿车安全及安稳操控体系等一系列轿车运用场合。总归，这意味着规划人员不用像以往那样过多重视怎么处理详细的传感器功用问题，然后加速上市并大多能改进功用。
引进数字处理的部分使轿车电子体系可以完结一些十分先进十分有用的功用，这些功用包括零点消除、自确诊、滤波频段的设定、量程可调等。而Σ-Δ型ADC之所以能在这其间担任重要人物，首要缘于它的架构。
图2.各种ADC架构比较。
如上图2所示为各种架构的ADC采样率和精度的比较。一般咱们有这样的一致：最常用的通用架构一般是逐次迫临寄存器 （SAR） 型；而用于高分辨率（要求对从小到大的各种信号进行数字化处理的工业范畴）的首要类型是Σ-Δ型；当时处理高速信号的模数转换器大多是流水线型。
咱们先来看一辆轿车对ADC动态规模和分辨率的要求。轿车运用中一般要处理大的动态规模的信号，例如假如要检测电池的电量，当发动机熄火时，这时待机电流只要几十毫安，而当起动机启动时，作业电流可以到达几百安，相差将近10万倍，要检测这么大的动态规模的信号，当然需求具有大的动态规模和十分高分辨率的ADC架构了。Σ-Δ型具有的宽动态规模十分合适这一运用。除此之外，Σ-Δ型ADC高分辨率的特性还十分合适于轿车的安全运用。
尽管Σ-Δ型ADC比较其它架构的ADC速度并不高，但这并不影响它在轿车中的运用。如关于车辆侧翻的检测，轿车一侧轮胎在开端抬起时分的角速度并不高。
Σ-Δ型ADC在轿车安全体系中的运用
图3表现了Σ-Δ型ADC在MEMS传感器中的运用实例，包括三个方面：安全气囊、电子安稳体系、侧翻的安稳体系。
图3. 集成了Σ-Δ型ADC的MEMS传感器用于轿车安全体系。
无论是安全气囊仍是电子安稳体系或许侧翻的安稳体系，其体系规划原理都是依据用MEMS传感器来检测车的姿势。比方安全气囊，当磕碰发生的时分去检测这个磕碰所带来位移的加速度和减速度，当加速度到达必定程度，才干判别这是一个磕碰，而不是轿车自身的刹车带来的减速度，这儿的MEMS传感器不只是检测信号，还作为一个决议计划者的人物而存在。
关于电子安稳体系，则要判别轿车在雪地上的转弯是不是还带有侧滑，轿车转弯时有一个角速度，当这个角速度到达必定的水平便是反常的侧滑而不是车辆自身的转弯。而侧翻的趋势也是一个角速度。这其间都会用到各式各样MEMS传感器，如加速度计和陀螺仪。
这些MEMS传感器由许多十分细小的微米级的小弹片组成，如上图3。当轿车发生磕碰或许有姿势改变的时分，加速度就会带来一个位移，这个位移就会带来一个电信号的改变，详细来说是%&&&&&%信号的改变。经过这样的结构，就把动作的趋势转化成了电信号的改变，没有动作发生的时分，信号是0，当有动作的发生的时分，就输出信号，而且动作起伏越大，电信号也越大。
可是，MEMS传感器检测的电信号是十分弱小的，这就需求将它扩展，然后才干用必定采样位数的转换器转换成数字信号输出，再送给单片机或处理器进行剖析，才干得到详细的加速度数值。这便是传统的老一代MEMS传感器的架构，它包括一个驱动用以驱动机械MEMS的单元，然后再用沟通做鼓励，将动作发生时分差分的电信号进行扩展解调输出，所以这是一个模仿的信号，当外部动作带来位移改变的时分，经过MEMS的单元变成电信号直接输出。
技能在不断的演进，上述老一代MEMS传感器变得越来越过期，新一代的传感器规划面对许多新的应战，比方：
1. 数据输出的接口有规范的要求（模仿接口向数字接口改变）；数据安全性规范问题；
2. 丈量规模的扩展（即相同的一个传感器单元要可以完结低量程到高量程的自适应）；
3. 输出信号频带可选性（即位移发生时分的信号是许多频率信号稠浊在一起的，有高频的，有低频的，由于磕碰是一个归纳事情。而安全气囊要不要弹开？这就需求去判别特定频带下的一个信号）；
4. 自测机制（传感器是整个判别机制的首要信息来历，依据传感器的数据来决议气囊是不是要弹开？那么这个决议计划假如错了，不弹开，那结果可想而知，可是不应弹开的时分弹开了结果也可想而知。所以传感器的数据有必要牢靠，所以有必要有自测的功用）；
5. 温度的补偿；零点的补偿等也都十分重要。这些要求假如朴实用纯模仿的器材完结，尽管可以把精度做的很高，例如运用十分高功用的运放、调度电路，可是无法做出灵活性和可重复性。
而新一代MEMS传感器集成Σ-Δ型ADC后，由于Σ-Δ架构输出的是数字信号，所以可以十分便利的对其进行零点校对、温度补偿等，所有这些使命都可以在Σ-Δ型ADC内部完结。
ADXRS800：集成16位Σ-Δ型ADC的轿车级角速度传感器
ADXRS800是一款极端安稳、振荡按捺功用极高的创新式轿车级陀螺仪，合适轿车电子安稳性操控、侧翻检测和俯仰检测等运用。它集成了16位Σ-Δ型ADC，对线性加速度的抵挡度为0.03°/s/g，振荡校对特性为0.0002°/s/g2，+105°C时的噪声密度为0.02°/s/√Hz，整个作业温度规模内和产品寿数期间的零点失调误差最大值仅为3°/s。
图4. ADXRS800：第一颗轿车用数字型角速度传感器。
ADXRS800的接连自测架构简化了毛病检测算法，体系规划师可以将毛病检测快速集成到规划中。其机电体系的完整性经过以下方法来查看：对传感结构施加一个高频静电力，以便与基带中的实践速率信号区别开来，然后滤除实践速率信号，使传感器输出不受搅扰。
由于动态规模十分宽，ADXRS800可以检测高达±300°/s的角速率，一起在低端供给80 LSB/°/s的高分辨率。选用80 Hz滤波器时，噪声低至0.16°/s rms。角速率数据以16位字方式供给，作为32位串行外设接口（SPI）音讯的一部分。
轿车电池监控体系中的用武之地
ADI公司集成了16位Σ-Δ型ADC、PGA、和处理器内核的精细传感器SoC ADuC703x为用户供给了一个经济、高效的电池丈量计划，可完结超高动态规模和精度的电流丈量、电压丈量、和温度丈量。ADuC703x不只可合作监控器%&&&&&%来进行新能源轿车电池的监控，还在传统轿车的电池监控中有极高的市场占有率。
Start-Stop体系在轿车等红灯的时分，将发动机平息，而当绿灯亮的时分再点着，这样做的意图是不让发动机空转，还能省下许多油。这个运用现在在欧洲的运用率很高。而这个体系的大功臣便是电池传感器，有了它就可以知道电池的状况，然后为驾驶者下一步的动作供给依据。
图5. Σ-Δ型ADC用于轿车电池监控体系。
该电池监控体系规划有一些十分严苛的要求，需求将一个传感器安装在电池部位去准确的检测电池的电压、电流和温度，依据这些核算电池的电量状况。极宽的电流规模是很大的应战，轿车启动时的电流到达几百安培的水平，而熄火的时分又只要几十毫安，从几百安到几十毫安几万倍的动态规模都得测。
一般是将检流电阻安装在电池充放电的回路里，电流流过发生十分小的电压，几毫安的时分电压才是微伏级。这么小的信号很难检测，所以需求将信号扩展许多倍；而当轿车正常行进的时分电流又很大，这时检流电阻上的电压很大，所以电池传感器要求有十分大的扩展倍数和十分高的分辨率，而且由于动态规模很大，16位的ADC不行丈量，还有必要加上PGA，ADC与PGA两者相结合，调整扩展倍数，才干丈量从毫安级到百安级的动态规模。
如前所述，ADuC703x中加入了许多其他功用，如PGA、16位Σ-Δ型ADC、零点消除、零点斩波等。业内人士知道，一般独自的PGA、Σ-Δ型ADC功用优秀较简略做到，它们整合起来真实做到高分辨率和高精度，是需求适当的技能实力的，尤其在如上述这么大动态规模情况下。ADuC703x用16位ADC就能检测到20mA的精度，这是现在业界最高水平。
