不管是工業機器人還是移動機器人，要實現精準的位置控制一定少不了位置傳感器。位置傳感器的種類很多，用在機器人領域的也不少，各色各異的位置傳感器讓機器人在定位精度上不斷向毫米級靠攏。在所有用于位置傳感的器件里，往往都少不了一個核心器件——ADC。

作為信號鏈的核心，ADC的地位隨著5G、人工智能、物聯網、汽車電子等新興應用的崛起愈發重要。在機器人革命中，一個柔性的、智能的、高效的機器人當然也離不開這個高性能的核心器件。那么在機器人應用中，或者說在機器人位置傳感應用中，ADC又該有怎樣的性能？

ADI

在機器人應用上，集多種功能于一體的高速小尺寸ADC無疑是很受機歡迎。我們先看 AD7380，這是ADI在機器人位置傳感上首推的一個型號。作為一款小型的，雙通道同步采樣16 bit ADC，AD7380適用于各種空間約束的應用，其簡化的AFE和數字后端易于集成。

AD7380屬于逐次逼近（SAR）型ADC，除了雙通道同步采樣，高速和低功耗也是必須具備的性能。高速和低功耗可以說是ADI旗下所有ADC芯片都具備的優勢點，畢竟ADI作為穩坐ADC市場頭把交椅的廠商肯定是有其獨到之處的。

AD7380的數據吞吐速率最高可達4MSPS，模擬輸入類型為差分，接收寬共模輸入電壓，在CS下降沿進行采樣和轉換。從信噪比來看，AD7380的SNR典型值可以到92.5dB（@3.3V），如果采用×16 OSR ，SNR可到101dB。顯然，這個級別的SNR數值足夠讓人放心，不必擔心該ADC內混雜在信號里的噪聲。同時，AD7380內集成的片內過采樣模塊能改善動態范圍并在更低帶寬下降低噪聲，還能降低SCLK速度要求。為了防止器件受干擾不能達到16 bit分辨率，AD7380中還增加了分辨率增強功能。另外其中加入的小采樣電容，可以降低放大器的驅動負擔。

AD7380的轉換過程和數據采集過程均采用標準控制輸入，可與微處理器或數字信號處理器（DSP）輕松接口。在封裝上則采用了16引腳LFCSP封裝，3mm×3mm的小尺寸可以適應各種對空間有約束的應用。

這里不得不提一款AD7380-4型號，是ADI預發布的一款高性能ADC，其性能和AD7380相比稍有不同。

AD7380-4同樣是16 bit ADC系列，但不同于AD7380的是它是四路同步采樣，吞吐速率依然4 MSPS。這個系列的SNR為91dB，同樣集成了片內過采樣模塊，改善動態范圍并在更低帶寬下降低噪聲后SNR為98.6dB。不同的是，AD7380-4的過采樣模塊可以將分辨率提高最多兩位。

AD7380-4轉換過程和數據采集均為標準控制輸入，轉換結果可以通過四線模式同時輸出以獲得更快的吞吐量，或者在允許較低的吞吐量時通過單線串行模式輸出。性能上比AD7380略有提升，尺寸上因采用了24 引腳 LFCSP所以會稍大一些。

在機器人應用上，這種集多種功能于一體的高速小尺寸ADC無疑是很受機器人廠商青睞的，尤其是在編碼器設計上。

TI

在電容式電感式位置傳感器、LVDT位置傳感器、光學ToF位置傳感器以及超聲波位置傳感器上，TI的 Δ-Σ ADC應用得也相當廣泛，其中ADS1220更是這些位置傳感器中的常客。

ADS1220作為一款具有PGA、VREF、IDAC和SPI接口的24 bit ADC，其集成性之高已可見一斑。集成2.048V基準電壓漂移僅為5ppm/℃；集成振蕩器擁有2% 的精準度；集成的溫度傳感器精度0.5℃。多種特性的集成能夠明顯降低系統成本，還能減少小型傳感器信號測量應用中的組件數量。

ADS1220能夠以高達2kSPS的采樣數據速率進行采集與轉換，并且能夠在單周期內穩定。針對噪聲環境中的工業應用，當采樣頻率為20SPS時，數字濾波器可同時提供50Hz和60Hz抑制。該器件的功耗極低，在禁用PGA后的占空比模式下僅有120μA。而該PGA能提供最高128V/V的增益，因此對于小型的位置傳感器來說，低功耗低噪聲的ADS1220無疑是很適配的選擇。

小結

從ADI和TI對于機器人位置傳感推出的ADC來看，空間受限光學編碼器需要小尺寸高分辨率的ADC來提供高精度信號處理和可靠的通信。而對于大部分機器人位置傳感器來說，低功耗和高集成性的ADC系列仍然是最先考慮的選擇。