模數轉換器（ADC）有許多規格;對于給定的應用程序，有些比其他應用程序更重要。了解這些規格并控制影響ADC的外部器件將帶來更好的性能。

由于有如此多的模數轉換器（ADC），總是很難知道哪種轉換器適合給定的應用。數據手冊經常使問題混淆，許多規格以意想不到的方式影響性能。

在選擇轉換器時，工程師通常只考慮分辨率、信噪比（SNR）或諧波。雖然這些很重要，但其他規格可能同樣重要。

分辨率

分辨率，也許是最容易被誤解的規范是指輸出位數，但沒有提供有關性能的有用信息。一些數據手冊列出了有效位數（ENOB），它使用實際SNR測量來計算轉換器的有效性。轉換器性能的一個更有用的指標是以dBm/Hz或nV/√Hz為單位的噪聲頻譜密度（NSD）。NSD可以通過了解采樣速率、輸入范圍、SNR和輸入阻抗（dBm/Hz）來計算。一旦知道這些，就可以選擇一個轉換器來匹配前端電路的模擬性能。這是選擇ADC的更好方法，而不是簡單地說明分辨率。

許多用戶還擔心雜散和諧波性能。這些與分辨率無關，但轉換器設計人員通常會調整其設計，使諧波與分辨率一致。

電源抑制

電源抑制（PSR）測量電源紋波如何耦合到ADC輸入以出現在其數字輸出上。在PSR有限的情況下，電源線上的噪聲將僅抑制在輸入電平以下30 dB至50 dB。

通常，電源上的無用信號相對于轉換器的輸入范圍。例如，如果電源上的噪聲為20 mV rms，轉換器輸入范圍為0.7 V rms，則輸入端的噪聲為–31 dBFS。如果轉換器的PSR為30 dB，相干噪聲將在輸出中顯示為–61 dBFS譜線。PSR對于確定電源需要多少濾波和去耦非常重要。PSR在高噪聲環境中非常重要，例如醫療或工業應用，或者DC-DC轉換器可用于實現高功率效率。

共模抑制

共模抑制（CMR）在存在共模信號的情況下測量感應差模信號。許多ADC采用差分輸入來提供對共模信號的高抗擾度，并且差分輸入結構自然會抑制偶數階失真產物。

與PSR一樣，共模信號可能由電源紋波、接地層感應的高功率信號、通過混頻器和RF濾波器的RF泄漏以及存在高電場和磁場的應用引起。雖然許多轉換器沒有指定CMR，但它們的CMR通常為50 dB至80 dB。

時鐘壓擺率

時鐘壓擺率是實現額定性能所需的最小壓擺率。大多數轉換器在時鐘緩沖器上具有足夠的增益，以確保采樣時刻得到很好的定義，但如果壓擺率足夠慢，導致采樣矩的高度不確定性，則會產生過多的噪聲。如果指定了最小輸入壓擺率，則用戶應滿足該要求，以確保額定噪聲性能。

孔徑抖動

孔徑抖動是ADC不確定的內部時鐘。ADC的噪聲性能受內部和外部時鐘抖動的限制。

在典型的數據手冊中，孔徑抖動僅適用于轉換器。外部孔徑抖動與內部孔徑抖動以均方根方式求和。對于低頻應用，抖動可能并不重要，但隨著模擬頻率的增加，抖動引起的噪聲變得越來越受到關注。未能使用足夠的時鐘將導致性能低于預期。

除了時鐘抖動引起的噪聲增加外，時鐘信號中與時鐘不諧波相關的譜線在數字化輸出上也會顯示為失真。因此，時鐘信號應具有盡可能高的頻譜純度。有關孔徑抖動影響的更多詳細信息，請參見ADI公司應用筆記AN-501和AN-756。

光圈延遲

孔徑延遲是應用采樣信號與輸入信號實際采樣之間的時間延遲。這個時間（通常為納秒或更短）可能是正數、負數甚至零。除非知道確切的采樣時刻很重要，否則孔徑延遲并不重要。

轉換時間和轉換延遲

轉換時間和轉換延遲是兩個密切相關的規范。轉換時間通常適用于逐次逼近轉換器（SAR），其中使用高時鐘速率來處理輸入信號，輸入信號出現在輸出上的時間比轉換命令晚得多，但在下一個轉換命令之前。轉換命令和轉換完成之間的時間是轉換時間。

轉換延遲通常應用于流水線轉換器。用于產生數字輸出的流水線（內部數字級）數量的度量，通常以流水線延遲表示。實際轉換時間可以通過將此數字乘以應用中使用的采樣周期來計算。

起床時間

為了在注重功耗的應用中節省功耗，該器件通常在相對廢棄期間關斷。雖然這確實可以節省大量功耗，但內部基準電壓源穩定和在器件重新打開時恢復內部時鐘功能所需的時間有限。在此期間，生成的轉化數據將不符合規范。

輸出加載

與所有數字輸出器件一樣，ADC（尤其是CMOS輸出器件）規定了輸出驅動能力。雖然出于可靠性原因了解這一點很重要，但最佳性能通常會在低于全驅動能力的情況下發生。

在高性能應用中，重要的是最小化輸出負載，并提供適當的去耦和優化布局，以最小化電源上的壓降。為了避免這些問題，許多轉換器提供LVDS輸出。由于LVDS是對稱的，因此開關電流減小，整體性能得到改善。如果可用，應使用LVDS輸出以確保最佳性能。

Monotonicity

非單調轉換器是指數字代碼在斜率符號中表現出局部變化的轉換器。因此，對于不斷增加的模擬輸入，數字輸出表現出從正到負再回到正的局部斜率變化。對于交流性能很重要的應用，非單調行為可能不會引起問題。但是，對于ADC是閉環一部分的應用，這種行為通常會導致環路不穩定和性能不佳。對于此類應用，應仔細選擇轉換器，以確保其具有單調性能。

未指定的條件

一個至關重要的未指定項目是PCB布局.雖然可以指定的內容很少，但它會顯著影響轉換器性能。例如，如果應用未能包含足夠的去耦電容，則會出現過多的電源噪聲。由于PSR有限，電源上的噪聲會耦合到模擬輸入中，并破壞數字輸出頻譜，如圖1所示。

圖1.帶上限的性能（左）和帶有限上限的性能（右）

審核編輯：郭婷