放大器雖然擴展了輸入信號幅度，但同時也加劇了信號噪聲，限制了動態(tài)范圍。因此信號鏈通常要在信號轉(zhuǎn)換之前設置濾波級，以此來限制有用信號頻率以外的噪聲影響。

對于要求最大靈活性的應用，工程師可以使用數(shù)字電位器例如美信的MAX540x和德州儀器的TPL0102系列搭建濾波電路，使用簡單的控制邏輯或者通過上位機微控制器來驅(qū)動它們。然而對于信號特征相對穩(wěn)定的應用，簡單的無源組件 就能夠滿足設計濾波的要求。除了噪聲帶寬限制問題，通常信號鏈要求使用抗鋸齒濾波器，以減少采樣誤差，不過過采樣轉(zhuǎn)換方法可以降低這級電路的需求。

信號轉(zhuǎn)換

信號調(diào)節(jié)電路包括放大器和濾波器，設計的目的只有一個，就是給ADC輸入提供“干凈”的信號。因此，這些前端組件的復雜性和性能規(guī)范很大程度上取決于ADC器件的特征和要求。如果在信號鏈中只要求為變換緩慢的信號提供相對低分辨率的轉(zhuǎn)換，那么昂貴的高精度的放大器就可以省下了。

在實際情況中，最適合ADC器件的選擇——以及所需的信號調(diào)節(jié)組件選擇——反過來取決于對輸入信號特征的仔細分析和應用的整體功能要求。一個應用信號鏈的精度（和成本）需要在環(huán)境溫度下定期測量漸進的變化，這與一個“任務-關鍵過程-控制”的應用中，只打算提供及時反饋的機制是由很大不同的。事實上，ADC的選擇通常取決于信號轉(zhuǎn)換吞吐量和延遲時間的要求（延遲時間即信號采集開始到ADC輸出端有正確的響應信號）。

工程師可以從提供不同性能水準的ADC器件的結構中推斷出一些結論，對于實現(xiàn)高吞吐量和低延時，每種結構都提供了內(nèi)在功能和限制。例如，閃爍型ADC結構通常具有最高的吞吐量和最低的延遲，但是一般只在較低分辨率情況下使用才具有成本效益。Flash ADC器件，例如亞德諾半導體公司的AD782x和德州儀器公司的TLC0820，使用并行轉(zhuǎn)換配置原理實現(xiàn)高速配置。它們具有的高吞吐量和最小延遲特性，這使它們成為聲音編碼應用方面的理想選擇，因為在這些應用方面顯著的延遲是不允許的。

相比之下，逐次逼近式（SAR）和 (ΣΔ)型 ADC能夠為較寬范圍的要求和應用提供良好的成本效益。SAR ADC已經(jīng)成為大多數(shù)中等到高級分辨率應用的主要選擇。這些器件在單個周期內(nèi)完成轉(zhuǎn)換，是數(shù)據(jù)采集應用方面合適的選擇，例如控制環(huán)路、電源監(jiān)控和信號分析等都要求最小的延遲時間。

對于高分辨率轉(zhuǎn)換ΣΔ ADC器件一般是最低成本的選擇，因為其固有的過采樣結構。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的ΣΔ ADC器件因其相對緩慢的建立時間和內(nèi)部數(shù)字濾波器的尖銳截止而造成了應用受限，因此，即使在一些ΣΔ ADC的性能就能勝任的情況下，設計師有時也會選擇采用SAR ADC。例如，傳統(tǒng)情況下在控制環(huán)路和多路復用應用方面，SAR ADCs已經(jīng)成為第一選擇，因為不僅要考慮到傳統(tǒng)ΣΔ轉(zhuǎn)換器的性能。

在工業(yè)過程、家居應用或者汽車應用方面，反饋延時會造成控制回路的不穩(wěn)定性，因此設計師有時候會選擇SAR ADC，而不是冒險使用較長延遲的ΣΔ ADC。然而，實際上在信號相對緩慢的控制應用方面，ΣΔ ADC可預見性延遲可能對控制回路的影響是微不足道的。

在多通道應用方面，設計師往往復用單個ADC器件的多個輸入通道，這樣可以節(jié)省成本、封裝和整體組件的數(shù)量。對于這些設計，基于傳統(tǒng)上的考慮，在下一個信號通道復用到ADC的輸入通道之前，ΣΔ ADC可能不能足夠快的完成前一次的轉(zhuǎn)換，因此工程師已經(jīng)轉(zhuǎn)向采用SAR ADC。然而，在很多傳感應用方面，監(jiān)測的物理現(xiàn)象的變化速率遠低于ΣΔ ADC的建立時間，因此很多復用通道可以選擇使用ΣΔ ADC，完全可以勝任。

盡管傳統(tǒng)的ΣΔ ADC很適合那些信號變化緩慢的應用，但是先進的ΣΔ ADC，例如德州儀器公司的ADS124x，具備更加復雜的功能，很大程度上消弭了傳統(tǒng)上的問題（如圖 4）。例如，更加復雜濾波技術會在下一代器件中使用，允許輸出零延遲。因此，24位的ΣΔ ADC，例如TIADS124x能夠提供差分復用輸入，且輸出速率可達到2ksps。

圖 4：先進技術的24位ΣΔ ADCs，例如TIADS124x，已經(jīng)消除了很多傳統(tǒng)顧慮，如在低延遲設計和復用差分輸入設計中使用ΣΔ ADC

除了要使ADC的規(guī)格符合應用要求外，設計師要考慮參考電壓的作用，進一步優(yōu)化模擬信號鏈。在信號轉(zhuǎn)換過程中，除了提供穩(wěn)定的參考電壓外，參考電壓的精度對于確保轉(zhuǎn)換的絕對精確是至關重要的。在一些應用中，例如電池供電設計或者能量采集設計，這些器件是尤其重要的，在這些設計中，隨著電池達到放電周期的結束或者采集能量源周期性的變?nèi)酰措妷嚎赡軙霈F(xiàn)波動。

對于那些不要求如此絕對精度水平的應用，設計師可以通過使用比例轉(zhuǎn)換方法（如圖 5）消除對參考電壓精度的需求。比例轉(zhuǎn)換提供的結果是與參考電壓（通常是源電壓或者勵磁電壓）的一個比值。使用這種方法，即使當源電壓波動時，ADC的輸出仍保持比例格式輸出。

圖 5：ADC器件例如美信的MAX1415可以運行在比率計模式，消除了信號轉(zhuǎn)換對精確參考電壓的需要.

數(shù)字域

通常ADC提供標準的I2C或者SPI兼容串行接口，用于將模擬信號鏈的輸出與MCU（微控制單元）連接。隨著數(shù)據(jù)傳入MCU，對于更高性能要求的應用，設計者可以在軟件部分或者數(shù)字信號處理硬件部分實現(xiàn)傳統(tǒng)的濾波算法，提高信噪比。

利用靈敏的截止和陷波濾波器可以減少模擬器件的使用，例如，設計師可以選擇將復雜的濾波轉(zhuǎn)移到數(shù)字區(qū)域，而不是使用更多復雜模擬濾波組件來增加設計面積，盡管在某些特別應用里要求這么做。當然，從內(nèi)存要求和MCU的性能來看，增加軟件的復雜度也加重了其自身的負擔。

結論

設計師可以發(fā)現(xiàn)滿足性能規(guī)范的模擬信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換組件以應對大多數(shù)數(shù)據(jù)采集的苛刻要求。不過，對于很多的應用，信號鏈不需要采用最好的性能規(guī)格組件就能夠有效滿足應用設計要求。通過匹配ADC與轉(zhuǎn)換要求以及信號調(diào)節(jié)組件與ADC規(guī)格，工程師也可以輕松設計出滿足性能和成本要求的信號鏈。