本次在线座谈首要介绍TI的高精度Delta-Sigma A/D转化器的原理及其运用，Delta-Sigma转化器的特色是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，一般Delta-Sigma转化器被用于对本钱与精度有要求的低频场合。本文首要将对TI的高精度Delta-Sigma A/D转化器进行总述性介绍，然后将介绍噪声的丈量及芯片ADS1232等。
Delta-Sigma转化器总述
Delta-Sigma转化器是选用超采样的办法将模仿电压转化成数字量的1位转化器，它由1位ADC、１位DＡC与一个积分器组成，见图1。Delta-Sigma转化器的长处表现在低本钱与高分辨率，适宜用于现在的低电压半导体工业的出产。
Delta-Sigma转化器组成
Delta-Sigma转化器由差分扩大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输入信号减去来自1位DAC的信号将成果作为积分器的输入，当体系得到安稳作业状况时，积分器的输出信号是悉数差错电压之和，一起积分器能够看作是低通滤波器，对噪声有-6dB的按捺才干。积分器的输出用1位ADC来转化，然后比较器将输出数字1和0的位流。DAC将比较级的输出转化为数字波形，回馈给差分扩大器。
Delta-Sigma转化器原理胪陈
积分器将量化噪声伸展到整个频带宽度，然后使噪声成型，而滤波器能够过滤掉绝大多数的成型噪声。有几个差错源会下降整个体系的作用，为了满意ADC的输入规模，许多信号要求一些扩大电路和电平偏移电路，有时扩大器在ADC的内部，有时运用外部扩大器。无论是哪一种状况，扩大器电压、电压漂移、输入偏置电流或采样噪声将引进差错信号。为了得到准确的ADC转化成果，扩大器的差错应该通过调整来消除或削减。积分器对输入低频或直流信号内置一个低通滤波器，然后极大地下降了通道内的噪声。
典型的半导体扩大器的噪声分为两个部分，1/F噪声和对地噪声，Delta-Sigma ADC的首要运用是在低频场合，因而1/F噪声的影响占首要位置。挑选适宜的扩大器能够操控1/F噪声。由噪声频谱图可知（见图2），器材的噪声在高频首要是背景噪声，而在低频首要是1/F噪声，当越挨近咱们想要得到的直流信号时，1/F噪声越大。人们一般把1/F噪声幻想成漂移，它是一个十分低频率的现象，常用的解决办法是选用窄波输入。
取得窄波安稳输入的办法如图3所示，假如有一个1mV的射调电压加在差分扩大器的同向输入端，1mV的信号出现在正的输出端，而在下面的电路中，1mV的信号被输出到负的输出端。由于它被替换地加到正的和负的输出端，因而最终的成果是通过均匀后，这1mV的射调电压不会出现在输出端，而这在Delta-Sigma转化器中有显著作用。由于差分扩大器的输出正好被积分器均匀，漂移跟着时刻及射调改变，对窄波安稳电路来说，射调实践值是无关紧要的，因而跟着时刻的漂移和射调不会影响转化的成果。
图4给出了一个4位ADC转化为满刻度正弦波时的时域改变状况。ADC采样一个正弦信号的输入，假如这一信号用一个DAC来出现，那么采样和量化的作用将很简单被注意到。采样意味着在一个不接连的时刻点输出信号被捕捉，在这两个点间输出则坚持不变，输入被采样的速率是咱们熟知的采样频率，奈奎斯特原理规则采样有必要至少是输入信号带宽的两倍，采样高于这最小要求的速率便是超采样，Delta-Sigma便是运用超采样的办法完结信号转化，而量化的作用是将接连的模仿信号的起伏，变换成不接连的电平。
运用超采样可将量化噪声散布到更宽的频率规模，然后下降了背景噪声的电平。依托1位ADC后的数字滤波器，Delta-Sigma转化器约束了噪声带宽。由于大部分噪声不能通过数字滤波器，带宽的有用噪声得到下降。将量化噪声散布在更宽的频率规模内，然后用滤波器滤去大部分噪声的技能，便是Delta-Sigma转化器运用低分辨率的ADC的根底。
噪声的丈量
不同的办法可用于丈量体系的噪声功用，相同体系噪声也可用不同的办法表达，它具有高斯散布的特征，信噪比SNR一般用于高速ADC体系，而ENOB一般用于低频和直流体系。
高斯散布
随机噪声一般具有高斯散布的特征，绝大多数的采样值将散布在相关的区域内，假如一个丈量体系要求一个峰峰的约束，那么99.9％的采样应该散布在这个区域内，如图5所示。
峰峰噪声
有用的噪声告知咱们采样值是随机的，因而不能清楚地知道显现的成果将是什么，假如一个显现的位数是不能改变的，咱们就叫做无噪声码。峰峰的噪声是很多数据的核算丈量，它不能被直接核算，它是有用噪声的6.6倍。
规范方差
规范方差的规范界说要求核算每一个丈量值与悉数丈量值的均匀值的差值的均方根（如公式1所示），由于要在一切值被采样后才干核算其均匀值，所以在实践的数据收集体系中，其规范界说并不常常运用。一个简易的办法是核算规范方差，它仅要求两个数字即一切值的和及一切数字的平方和（如公式2所示）。
ENOB的核算办法
ENOB有两种核算办法，榜首种SNR=6.02N+1.76dB，ENOB=（SNR-1.76dB）/6.02；第二种办法是2ENOB= 满刻度值/RMS噪声值=224/ 。（其间信噪比是指信号的有用值与噪声有用值的比值）。
ADS1232特色及运用
ADS1232简介
ADS1232是一个精细的24位AD转化器，它内部带有低噪声的可编程精细扩大器，精细的Delta-Sigma AD转化器和内置的振荡器。ADS1232为桥路传感器的运用及陈述称重仪器供给一个彻底的前端解决方案，它具有十分低的噪声，当PGA=128倍时， 20mV的输入规模内仅有17nVrms的有用噪声，采样速率为10Hz及80Hz，关于50Hz与60Hz具有大于100dB的按捺才干。
关于称重仪器的运用，ADS1232是最简单运用的。
榜首：它具有完好的前端，不需求外置扩大电路。
第二它没有外部时钟的要求。
第三一切的功用均由管脚来操控，没有寄存器需求编程。
别的称重仪器的参阅规划可通过ADS1232的EDM板进行评价。
ADS1232供给一个低漂移、低噪声的可编程增益外表扩大器，包含2个运放和3个精细匹配的电阻R1、RF1和RF2。它可选的增益是1倍、2倍、64倍和128倍。
在称重仪器中，很多选用份额丈量办法，在这儿桥路的接地电压一起为AD转化器的参阅电压，由于桥路的输出正比于桥路的接地电压，而AD转化器的成果也正比于参阅电压，因而选用份额办法丈量时，AD转化器的输出成果只与桥路阻抗的改变有关，因而能够大大地进步丈量精度。
图6给出了ADS1232在称重仪器中的运用，这儿ADS1232的扩大倍数为128倍，数据速率为10次/秒。
其他相关器材
ADS1100：16位低功耗转化器
ADS1100是最小的16位ADC转化器，选用SOT 23-6封装，内置增益可在1倍、2倍、4倍或8倍间进行挑选，其数据速率为8~128次/秒，典型运用包含：手持式设备与监视器、电池办理、消费产品与工业加工操控等。
ADS1112：多通道16位ADC
ADS1112是一款16位精细的带有主动校对的模数转化器，有两个差分输入通道或三个单端输入。内置2.078V电压基准，其电源电压为2.7~5.5V。它的首要特性表现在具有完好的小型数据获取体系、输入复用器、PGA及振荡器。它支撑I2C接口，典型运用包含手持式设备、便携式监控器及功率办理等。
ADS1222：24位低功耗转化器
ADS1222是TI的最低本钱的24位工业用的Delta-Sigma转化器和业界最小的两通道差分输入转化器，它具有很高的输入阻抗、内置温度传感器、两线串行输入接口和自校准电路。其数据速率为240SPS，典型运用包含：手持式设备与工业加工操控。
ADS1271：24位高功用转化器
ADS1271是一款共同的将直流精度与沟通功用组合在一起的高功用24位Delta-Sigma转化器，一般工业上的Delta-Sigma转化器运用高阶低通滤波器得到好的直流精度，可是约束了信号带宽，因而仅适宜直流丈量。而音频运用的高分辨率的ADC需求大的可用带宽，但直流精度会因而变坏，而ADS1271却将优异的直流精度与沟通功用组合在一起。其典型运用包含：压力传感器、测验与丈量等。
责任编辑：gt
