本文比較了集成ADC和Δ-Σ型ADC架構用于面板儀表應用的優點。它介紹了兩個面板儀表專用IC系列，MAX1491–MAX1499和MAX1365–MAX1368。

介紹

本應用筆記比較了集成ADC和Δ-Σ型ADC架構用于面板儀表應用的優點。它介紹了兩個面板儀表專用IC系列，MAX1491–MAX1499和MAX1365–MAX1368。

集成 ADC 架構

面板儀表設計人員通常選擇集成ADC，因為它們熟悉且廣泛可用。集成式轉換器架構結合了高分辨率和出色的噪聲抑制性能，非常適合轉換低帶寬模擬信號。集成模數轉換器 （ADC） 可抑制高頻和 50Hz/60Hz 噪聲。

如果積分周期時間 = T，則理論上完全拒絕 N（1/T） 的所有頻率。可以選擇T來抑制50Hz/60Hz噪聲。由于模擬積分器實際上是一個低通濾波器，因此周期明顯短于T的所有輸入信號平均為零。對于數字面板儀表應用，多種集成ADC與內置發光二極管（LED）和液晶顯示器（LCD）驅動器提供了獨立的解決方案。ICL71系列行業標準集成ADC已過時，但也有改進的器件（表1）。

積分ADC的性能取決于精密積分和解積分周期，這需要外部精密元件。最關鍵的組件是自動歸零和積分電容器。這兩種電容器都需要出色的介電吸收特性來降低存儲器效應，從而最終限制精度。這些高性能電容器價格昂貴，并且容易受到漏電流的影響，因此需要仔細的PCB布局和清潔。

這些ADC的其他缺點包括有些需要雙電源，這會增加成本。此外，目前可用的集成ADC通常具有相對較大的尺寸。一個外部齊納二極管產生ADC的基準電壓。此外，非線性輸入信號需要專門的信號調理，將信號轉換為±2V或±200mV，以便在LED或LCD面板上顯示。

Δ-Σ轉換器

Δ-Σ轉換器也非常適合低帶寬、高分辨率采集。它們將簡單的模擬調制器與更復雜的數字濾波器相結合。精度取決于使用高性能放大器的調制器的噪聲和線性度性能。這些放大器不依賴于高精度外部元件。更小的工藝尺寸使IC制造商能夠集成基準電壓源、時鐘源、電荷泵和顯示驅動器，同時節省成本和空間。由于這些原因，設計人員現在更喜歡將Δ-Σ型ADC用于面板儀表應用。

數字濾波器將模擬調制器輸出轉換為數字輸出字，并提供低通濾波。在面板儀表應用中，具有 50Hz 和 60Hz 陷波的 Sinc3 濾波器響應可提供出色的 （> 100dB） 50Hz/60Hz 抑制性能。然而，Δ-Σ架構固有的一個缺點是濾波器不能以調制器采樣頻率的整數倍提供衰減。調制器頻率基于過采樣比（OSR）×數據輸出速率。實際上，較大的過采樣比導致調制器采樣頻率遠高于輸入信號的帶寬。如果調制器采樣頻率處的輸入信號幅度較小，則可以省略抗混疊濾波器，而不會降低系統性能。

MAX1491–MAX1499采用Δ-Σ架構，是面板儀表應用的絕佳選擇。它們具有一個集成振蕩器、一個內部 2.048V 帶隙基準 （20ppm/°C 典型值）和一個片內電荷泵，該電荷泵在內部為雙極性、高阻抗輸入緩沖器 （典型值>為 1GΩ） 產生負電源。這些基于Δ-Σ的20位ADC還包括低電池電量警告、峰值檢波器和保持功能。對于±2V輸入范圍，過采樣比為128;對于±200mV輸入范圍，過采樣比為1024。 MAX1365–MAX1368基于Δ-Σ ADC的數字面板表方案具有SPI?/QSPI/? MICROWIRE?兼容串行接口，提高了設計靈活性。MAX1365–MAX1368還包括0–16mA （4–20mA）電流輸出，允許驅動遠程顯示器和數模轉換器（DAC），可通過SPI接口直接訪問。除了取代配置面板儀表所需的DIP開關和跳線外，微控制器（μC）接口還允許對轉換結果進行線性化或表查找。您可以在顯示輸出之前使用低成本μC。熱電偶測量、熱敏電阻測量和pH等非線性計算不再需要復雜的模擬線性化。使用表1選擇建議的功能等效的積分面板儀表IC。

審核編輯：郭婷