主流類(lèi)型：架構(gòu)差異與性能側(cè)重

A/D 轉(zhuǎn)換器按工作原理可分為逐次逼近型、積分型、流水線(xiàn)型、Σ-Δ 型等多種類(lèi)型，不同架構(gòu)在速度、精度、功耗等方面各有側(cè)重，適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景。

逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器（SAR ADC）

逐次逼近型是中小型嵌入式系統(tǒng)中最常用的類(lèi)型，其核心是通過(guò) “二分法” 逐步逼近輸入電壓。電路由比較器、D/A 轉(zhuǎn)換器（DAC）、逐次逼近寄存器（SAR）組成，工作流程如下：

轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，SAR 最高位置 1，其余位為 0，DAC 輸出對(duì)應(yīng)電壓（Vref/2）；

比較器將輸入電壓與 DAC 輸出比較，若輸入電壓更高，則保留最高位 1，否則清零；

依次對(duì)次高位、低位重復(fù)上述過(guò)程，直至所有位判斷完畢，SAR 中的值即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。

8 位 SAR ADC 的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 1μs，16 位約為 10μs，屬于中速轉(zhuǎn)換器，精度適中（8~16 位），功耗較低（通常 mW 級(jí)），適合傳感器數(shù)據(jù)采集（如溫度、濕度）、電池供電設(shè)備等場(chǎng)景。其優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度受位數(shù)限制，難以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換（>1MHz）。

積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器（雙積分 ADC）

積分型 ADC 通過(guò)測(cè)量輸入信號(hào)在固定時(shí)間內(nèi)的積分值實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，具有極強(qiáng)的抗干擾能力，尤其適合工頻（50Hz/60Hz）環(huán)境下的精密測(cè)量。其工作過(guò)程分為兩個(gè)階段：

采樣階段：開(kāi)關(guān)接輸入信號(hào)，積分器對(duì)輸入電壓 Vin 積分固定時(shí)間 T1，輸出電壓 V1=-(1/RC)∫Vin dt（0~T1）；

比較階段：開(kāi)關(guān)接反向參考電壓 Vref，積分器反向積分，同時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到積分器輸出為 0，計(jì)數(shù)時(shí)間 T2 與 Vin 成正比（T2=Vin×T1/Vref），通過(guò) T2 計(jì)算輸入電壓。

積分型 ADC 的轉(zhuǎn)換精度高（12~24 位），對(duì)高頻噪聲和電源干擾抑制能力強(qiáng)（抑制比可達(dá) 100dB 以上），但轉(zhuǎn)換速度慢（通常 < 1kHz），適合萬(wàn)用表、電能表等對(duì)精度要求高但速度要求低的設(shè)備。

流水線(xiàn)型 A/D 轉(zhuǎn)換器（Pipelined ADC）

流水線(xiàn)型 ADC 采用多級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，每級(jí)完成部分量化（如 2~4 位），通過(guò)流水線(xiàn)操作實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換。第一級(jí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗量化并輸出 2 位結(jié)果，同時(shí)產(chǎn)生殘差信號(hào)（輸入與粗量化值的差值）傳遞給下一級(jí)；后續(xù)各級(jí)重復(fù)此過(guò)程，最終通過(guò)數(shù)字校正電路合并各級(jí)結(jié)果，得到完整的高分辨率輸出。

這種架構(gòu)的轉(zhuǎn)換速度極快（采樣率可達(dá) 100MHz~1GHz），精度較高（10~16 位），但功耗較大（通常 > 100mW），適合高速數(shù)據(jù)采集（如通信基站、雷達(dá)信號(hào)處理）。其核心優(yōu)勢(shì)是通過(guò)流水線(xiàn)并行操作突破單級(jí)轉(zhuǎn)換速度限制，每級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)間可短至 ns 級(jí)。