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为了帮助您更深入地理解我们的产品，特别是高精度的模数转换器（ADC）芯片及各类通用芯片，我们汇编了这份专业术语指南。无论您是进行方案选型、电路设计、PCB 布局还是故障排查，这些术语都将成为您得力的工具。

第一部分：ADC 核心基础术语

这些是理解 ADC 工作原理和性能指标的基石，补充关键基础参数以完善认知体系。

模数转换器

• 全称：Analog-to-Digital Converter

• 释义：一种将连续的模拟信号（如电压、电流）转换为离散的数字编码的集成电路，是连接现实世界物理信号与数字处理系统的核心桥梁。

• 关键点：根据应用场景不同，ADC 可分为高精度低速率、中速中精度、高速低精度等类型，需结合实际需求选择。

分辨率

• 释义：表示 ADC 能够识别的最小模拟信号变化量，通常以数字代码的位数（bit）量化。

• 关键点：常见分辨率为 8 位、12 位、16 位、24 位等。N 位 ADC 的输出代码共 2^N 个，例如 16 位 ADC 在 5V 参考电压下，最小分辨电压约为 76.3μV（5V/(2^16-1)）；需注意高分辨率≠高精度，精度还受线性度、噪声等参数影响。

采样率

• 全称：Samples Per Second（SPS）

• 释义：ADC 每秒钟对模拟信号进行离散采样的次数，是衡量 ADC 速度的核心指标。

• 关键点：需满足奈奎斯特采样定理（采样率≥2× 信号最高频率），否则会产生混叠失真；实际设计中通常预留 2.5~5 倍余量（如采集 1kHz 信号选 5kSPS 采样率）；高速场景（如通信、雷达）需数百 MSPS 至数 GSPS 采样率，低速高精度场景（如传感器）常用≤1MSPS。

量化误差

• 释义：因模拟信号的连续特性与数字代码的离散特性存在固有差异，导致的转换误差，是 ADC 的本底噪声之一。

• 形象理解：类似用最小刻度为 1mm 的尺子测量长度，结果无法精确到 0.1mm；理想 N 位 ADC 的量化误差峰峰值为 1LSB（最低有效位），均方根值约为 1/(2√3) LSB。

偏移误差（Offset Error）

• 释义：当 ADC 输入模拟信号为理想零点（如 0V）时，实际输出数字代码与理想数字零点（如 8 位 ADC 的 0x00）之间的偏差，单位为 LSB 或 mV。

• 关键点：属于直流误差，可通过芯片自校准功能补偿；高精度测量场景（如称重传感器）需重点关注，偏移误差过大会导致零点漂移。

增益误差（Gain Error）

• 释义：当 ADC 输入模拟信号为理想满量程值（如参考电压 Vref）时，实际输出数字代码与理想满量程代码（如 12 位 ADC 的 0xFFF）之间的偏差，通常以满量程的百分比（% FS）或 LSB 表示。

• 关键点：影响 ADC 的量程精度，例如 16 位 ADC 若增益误差为 0.1% FS，在 5V 参考下偏差可达 5mV；部分芯片支持外部增益校准，满足严苛精度需求。

数据吞吐量（Data Throughput）

• 释义：单位时间内 ADC 向后续系统（如 MCU/DSP）传输的有效数据量，单位为 bps（比特每秒）或 Bps（字节每秒），与采样率、分辨率及接口类型直接相关。

• 关键点：区别于采样率 —— 例如 12 位并行 ADC，采样率 100MSPS 时，吞吐量 = 12bit×100MSPS=1.2Gbps；16 位 SPI 接口 ADC（时钟 10MHz，16 位数据 / 次），吞吐量 = 10MHz×16bit=160Mbps；需确保后续系统处理能力匹配吞吐量。

第二部分：ADC 关键性能参数术语

这些参数直接决定 ADC 在实际应用中的动态与静态表现，补充综合性能指标以覆盖复杂场景。

信噪比（SNR）

• 缩写：Signal-to-Noise Ratio

• 释义：ADC 输出信号中，有用信号功率与总噪声功率（含量化噪声、热噪声、闪烁噪声等）的比值，单位为 dB。

• 关键点：理想 N 位 ADC 的理论 SNR≈(6.02N+1.76) dB（如 12 位理想值约 74dB，16 位约 98dB）；实际 SNR 受电源噪声、参考电压波动影响，需通过电路优化（如加去耦电容）提升。

有效位数（ENOB）

• 缩写：Effective Number of Bits

• 释义：衡量 ADC 在实际工作频率下，等效于理想 ADC 的位数，是综合反映噪声、失真的核心动态指标。

• 计算公式：ENOB=(SNR-1.76)/6.02

• 关键点：实际 ENOB 通常低于标称分辨率（如 16 位 ADC 在 10kHz 输入时 ENOB 可能仅 14.5 位）；动态信号场景（如音频、振动）需优先关注 ENOB，而非标称分辨率。

总谐波失真（THD）

• 缩写：Total Harmonic Distortion

• 释义：ADC 输出信号中，输入基波信号的各次谐波（2 次、3 次、5 次等）功率之和与基波功率的比值，单位为 dB（负值，绝对值越大失真越小）或 %。

• 关键点：衡量 ADC 的非线性失真程度，值越低越好；例如 THD=-80dB 表示谐波总功率仅为基波的 1/10^4；音频 ADC 通常要求 THD≤-90dB，工业测量 ADC 要求≤-60dB。

总谐波失真加噪声（THD+N）

• 缩写：Total Harmonic Distortion plus Noise

• 释义：ADC 输出中，各次谐波功率与总噪声功率之和，与基波功率的比值，单位为 dB。

• 关键点：比单独的 THD 或 SNR 更贴近实际应用场景（如音频播放、信号采集），因为实际信号中噪声与失真往往同时存在；高质量音频 ADC 的 THD+N 通常≤-100dB。

互调失真（IMD）

• 缩写：Intermodulation Distortion

• 释义：当 ADC 输入两个或多个不同频率的信号时，因器件非线性产生的新频率成分（如 f1+f2、2f1-f2），其功率与输入信号功率的比值，单位为 dBc（相对于输入载波）。

• 关键点：通信系统（如射频信号采集）的核心指标，IMD 过大会导致信号串扰；例如输入 1kHz 和 1.1kHz 信号，若产生 2.1kHz（1kHz+1.1kHz）的互调信号，需确保其功率比输入信号低 60dB 以上。

无杂散动态范围（SFDR）

• 缩写：Spurious-Free Dynamic Range

• 释义：ADC 输出中，输入基波信号功率与最显著杂散信号（非谐波的干扰信号）功率的差值，单位为 dBc 或 dBFS（相对于满量程）。

• 关键点：强干扰场景（如雷达、电力检测）的关键指标，反映 ADC 分辨弱小信号的能力；例如 SFDR=80dBc 表示最强杂散信号比基波弱 80 倍，可有效捕捉微弱目标信号。

积分非线性（INL）

• 缩写：Integral Nonlinearity

• 释义：ADC 实际传输特性曲线（输入电压 - 输出代码）与理想直线之间的最大偏差，单位为 LSB。

• 关键点：反映 ADC 的整体线性度，影响直流测量精度；例如 12 位 ADC 若 INL=±1LSB，说明实际转换曲线与理想直线的最大偏差不超过 1 个最小分辨单位；高精度传感器（如压力传感器）需 INL≤±0.5LSB。

微分非线性（DNL）

• 缩写：Differential Nonlinearity

• 释义：ADC 相邻两个数字代码对应的模拟输入电压差值，与理想 1LSB 的偏差，单位为 LSB。

• 关键点：DNL≤-1LSB 时会出现 “失码”（部分数字代码永远不会输出），导致测量不连续；例如 16 位 ADC 若 DNL=-0.8LSB，虽无失码，但相邻代码的电压间隔比理想值小 20%，需在高精度场景避免。

第三部分：ADC 架构与芯片接口术语

补充主流 ADC 架构及关键接口细节，帮助您精准选型与系统设计。

逐次逼近型 ADC（SAR ADC）

• 缩写：Successive Approximation Register ADC

• 释义：采用 “二分搜索法” 的 ADC 架构，核心组件包括比较器、数模转换器（DAC）、逐次逼近寄存器（SAR）；工作时从最高位到最低位依次判断输入信号与 DAC 输出的大小，最终确定数字代码。

• 特点：在速度（100kSPS~10MSPS）、精度（12~18 位）、功耗间平衡优异；支持多路输入（如 8 路、16 路），适合工业自动化、医疗设备（如血压计）等场景；代表产品如 ADS1248（16 位，2kSPS）。

Sigma-Delta ADC（Σ-Δ ADC）

• 缩写：Sigma-Delta ADC

• 释义：采用 “过采样 + 噪声整形 + 数字滤波” 技术的 ADC 架构，通过远高于奈奎斯特频率的采样率（过采样）将噪声推至高频，再通过数字滤波抑制高频噪声，实现高精度转换。

• 特点：分辨率极高（16~24 位）、线性度好（INL≤±0.1LSB），但速度慢（通常≤1MSPS）；功耗较低，适合低速高精度场景，如音频设备（DAC 解码）、电子秤、温度传感器（PT100）；代表产品如 ADS1256（24 位，30kSPS）。

流水线型 ADC（Pipelined ADC）

• 释义：由多级子 ADC 级联构成，每级负责转换 1~3 位，前一级输出同时传递给下一级，类似 “流水线” 并行处理；核心组件包括采样保持电路、子 ADC、子 DAC、余量放大器。

• 特点：采样率极高（数百 MSPS 至数 GSPS），分辨率中等（8~14 位）；功耗较高，需外部时钟同步；适合高速信号采集，如通信基站（5G 信号）、视频监控（4K/8K）、雷达系统；代表产品如 AD9288（10 位，1.25GSPS）。

闪存型 ADC（Flash ADC）

• 缩写：Flash ADC（又称并行比较型 ADC）

• 释义：通过 2^N-1 个比较器并行工作的 ADC 架构，输入模拟信号同时与 2^N-1 个参考电压（由参考源分压得到）比较，直接输出数字代码，无需逐位判断。

• 特点：速度最快（采样率可达数十 GSPS），但分辨率低（通常≤8 位）、功耗高、成本高；适合超高速低精度场景，如高速示波器、雷达信号捕获、光通信；代表产品如 AD9680（8 位，5GSPS）。

参考电压（Reference Voltage）

• 释义：ADC 转换的基准电压，定义输入模拟信号的量程（如 Vref=5V 时，ADC 输入范围通常为 0~5V 或 ±2.5V），是决定转换精度的核心要素。

• 分类与关键点：

a. 内置参考：集成在芯片内（如带隙基准），无需外部元件，方便设计，但精度受芯片温漂影响（典型温漂 50ppm/℃）；

b. 外接参考：需搭配高精度基准芯片（如 ADR4550，温漂 1ppm/℃），精度更高，适合严苛场景（如计量设备）；

c. 带隙基准（Band-Gap Reference）：利用半导体 PN 结电压与温度的负系数，补偿电阻的正温度系数，实现零温漂（接近 0ppm/℃），是主流内置参考方案。

输入类型

单端输入（Single-Ended Input）

• 释义：模拟输入信号以芯片地（GND）为参考，仅需 1 个输入引脚（如 Vin+），输入范围通常为 0~Vref。

• 特点：电路简单、成本低；但抗共模噪声能力弱（如电源纹波、外部电磁干扰易耦合到信号），适合噪声小的近距离信号采集（如板载传感器）。

差分输入（Differential Input）

• 释义：模拟输入信号为两个引脚（Vin+、Vin-）之间的电压差，输入范围通常为 - Vref~+Vref 或 0~Vref（取决于共模电压）。

• 特点：能抵消共模噪声（如 Vin + 和 Vin - 同时耦合 100mV 噪声，差值不变），抗干扰能力强；动态范围更大，适合远距离信号（如传感器线缆超过 1 米）或高噪声环境（如工业现场）。

接口类型

串行接口

• 常见类型：SPI（Serial Peripheral Interface）、I²C（Inter-Integrated Circuit）、I²S（Inter-IC Sound）

• 特点：仅需 3~4 个引脚（SPI：SCLK、MOSI、MISO、CS；I²C：SCL、SDA），布线简单、占用 PCB 空间小；传输速度中等（SPI 最高 100Mbps，I²C 最高 1Mbps），适合低速 ADC（≤1MSPS），如 Σ-Δ ADC、低速率 SAR ADC。

并行接口

• 常见类型：CMOS、LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）

• 特点：数据位并行传输（如 12 位 ADC 需 12 个数据引脚），速度快（LVDS 最高数 Gbps）；但引脚多、布线复杂（需控制阻抗匹配、时序 skew），适合高速 ADC（≥10MSPS），如流水线 ADC、Flash ADC；LVDS 接口比 CMOS 抗干扰更强，适合长距离传输（如板间信号）。

信号调理电路（Signal Conditioning Circuit）

• 释义：位于传感器与 ADC 之间的电路模块，用于优化输入 ADC 的信号质量，核心功能包括放大、滤波、电平转换、共模抑制。

• 关键组件与作用：

a. 运算放大器（Op-Amp）：放大传感器输出的小信号（如 mV 级）至 ADC 输入范围（如 V 级），需选择低噪声（如 OPA2376，噪声 1.1nV/√Hz）、高共模抑制比（CMRR≥100dB）的型号；

b. 低通滤波器（LPF）：滤除信号中的高频噪声（如高于奈奎斯特频率的信号），避免混叠失真，通常采用 RC 滤波器或有源滤波器（如 Sallen-Key 结构）；

c. 电平转换器：将传感器的负电压信号（如 - 5V~+5V）转换为 ADC 支持的正电压范围（如 0~10V），适合工业传感器场景。

第四部分：芯片通用与系统级术语

覆盖芯片共性参数与系统设计关键概念，助力整体方案优化。

电源抑制比（PSRR）

• 缩写：Power Supply Rejection Ratio

• 释义：衡量芯片对电源引脚上噪声 / 纹波的抑制能力，定义为 “电源噪声引起的输出偏差” 与 “电源噪声幅度” 的比值，单位为 dB。

• 关键点：PSRR 越高，芯片受电源质量影响越小（如 PSRR=80dB 表示电源上 1V 纹波，仅会导致输出偏差 1mV）；需在电源端加去耦电容（0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 电解电容并联）进一步抑制纹波，提升 PSRR 实际效果。

启动时间（Start-Up Time）

• 释义：从芯片上电（VCC 达到最小工作电压）或退出低功耗模式（如休眠模式），到芯片完成初始化、能够正常执行第一次 ADC 转换的时间，单位为 μs 或 ms。

• 关键点：低功耗应用（如物联网传感器节点）需关注 —— 例如启动时间 1ms 的芯片，每唤醒一次仅需 1ms 即可完成采样，大幅降低待机功耗；部分芯片支持 “快速启动模式”，启动时间可缩短至 10μs 以内（如 ADS1015）。

低功耗模式（Low-Power Modes）

• 常见类型：待机模式（Standby Mode）、休眠模式（Sleep Mode）、关断模式（Shutdown Mode）

• 特点与应用：

a. 待机模式：仅关闭 ADC 核心电路，保留接口与寄存器，唤醒时间短（μs 级），功耗中等（如 10μA）；适合频繁采样场景（如每秒采样 10 次）；

b. 休眠模式：关闭大部分电路，仅保留唤醒引脚，唤醒时间较长（ms 级），功耗低（如 1μA）；适合间歇采样场景（如每 10 秒采样 1 次）；

c. 关断模式：几乎关闭所有电路，需重新上电初始化，功耗极低（如 0.1μA）；适合长时间不采样场景（如电池供电设备）。

片上存储器（On-Chip Memory）

• 常见类型：FIFO（First-In-First-Out）缓冲区、RAM（Random Access Memory）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）

• 作用：

a. FIFO/RAM：暂存多组 ADC 转换结果（如 128 字节 FIFO），减少 MCU/DSP 的中断频率（无需每次采样都触发中断），提升系统效率；适合高速采样（如 1MSPS 采样率，FIFO 存满 128 字节后再读取）；

b. EEPROM：存储校准参数（如偏移误差、增益误差补偿值）或配置信息（如采样率、接口模式），芯片上电后自动加载，无需 MCU 重复配置。

自校准（Self-Calibration）

• 释义：芯片内置校准算法，通过内部参考信号或特定电路，自动测量偏移误差、增益误差、线性误差，并存储补偿值，转换时实时修正误差。

• 分类：

a. 上电校准：每次上电后自动执行，耗时短（如 1ms），适合温漂小的场景；

b. 周期性校准：用户可通过指令触发（如每小时校准一次），适合宽温环境（-40℃~125℃）或长时间工作场景，补偿温度漂移导致的误差；

• 优势：减少人工校准环节（降低生产成本），提升芯片长期稳定性（如校准后 INL 可从 ±2LSB 降至 ±0.5LSB）。

结温（Tj）与热阻（θJA）

结温（Junction Temperature, Tj）

• 释义：芯片内部核心半导体器件（如 ADC 比较器、DAC）的实际工作温度，是芯片可靠性的关键指标。

• 关键点：Tj 超过最大额定值（如 150℃）会导致芯片性能退化（如 SNR 下降、线性度变差）甚至永久损坏；需通过散热设计控制 Tj≤125℃（工业级芯片典型值）。

热阻（Thermal Resistance, θJA）

• 释义：衡量芯片从核心（结区）到环境空气的散热能力，单位为℃/W，表示每消耗 1W 功率，结温比环境温度升高的度数。

• 计算公式：Tj = Ta + P×θJA（Ta：环境温度；P：芯片功耗）

• 关键点：θJA 越小，散热能力越强（如 θJA=50℃/W 表示芯片功耗 1W 时，Tj 比 Ta 高 50℃）；PCB 设计时需增大芯片下方覆铜面积（如覆铜≥1cm²），降低 θJA，避免结温过高。

电磁兼容性（EMC）

电磁辐射（EMI）

• 缩写：Electromagnetic Interference

• 释义：芯片工作时向外辐射的电磁信号（如时钟信号、数字接口信号），可能干扰周边器件（如射频模块、传感器）的正常工作。

• 抑制措施：PCB 布线时缩短高频信号线（如时钟线）、加接地屏蔽层、使用 EMI 滤波器（如共模电感）、选择低 EMI 芯片（如带 “EMC 优化” 标识的 ADC）。

电磁抗扰度（EMS）

• 缩写：Electromagnetic Susceptibility

• 释义：芯片抵抗外部电磁干扰的能力，即外部电磁信号（如电机噪声、无线信号）对芯片性能的影响程度。

• 提升措施：电源端加去耦电容、采用差分输入 / 输出、模拟地与数字地单点连接、芯片引脚加 ESD 保护器件（如 TVS 管）。

技术支持 FAQ 与选型提示

问 1：我应该优先关注分辨率还是 ENOB？

• 答：需根据信号类型判断：

◦ 直流 / 低速信号（如温度、压力）：优先关注分辨率 + INL/DNL + 偏移 / 增益误差，确保静态测量精度；

◦ 动态信号（如音频、振动、射频）：优先关注ENOB+SNR+THD+N，ENOB 更能反映实际动态性能，例如 16 位 ADC 若 ENOB 仅 14 位，动态场景下等效 14 位精度。

问 2：我的应用需要多大的采样率？

• 答：分三步确定：

a. 明确输入信号的最高频率（fmax），如采集语音信号（fmax=20kHz）；

b. 按奈奎斯特定理，基础采样率≥2×fmax（即≥40kHz）；

c. 预留余量（2.5~5 倍），并考虑是否过采样：

▪ 无过采样：选≥2.5×fmax（如 20kHz 信号选 50kSPS）；

▪ 过采样（提升 SNR）：若需提升 10dB SNR，过采样率需≥16 倍（如 20kHz 信号选 320kSPS）。

问 3：选择 SAR、Sigma-Delta 还是流水线 ADC？

• 答：按场景匹配：

问 4：如何选择 ADC 的参考电压源？

• 答：从 4 个维度判断：

a. 精度需求：高精度场景（如计量）选外接基准（温漂≤1ppm/℃，如 ADR4550）；普通场景选内置带隙基准（温漂≤50ppm/℃）；

b. 温度范围：宽温环境（-40℃~125℃）选工业级基准，常温（0℃~70℃）选商业级；

c. 功耗需求：低功耗场景（如电池供电）选低功耗基准（电流≤10μA，如 REF3210）；

d. 成本与复杂度：追求简单设计选内置参考，追求极致精度选外接参考（需额外成本与 PCB 空间）。

问 5：PCB 设计时如何减少 ADC 的噪声干扰？

• 答：关键措施：

a. 分区布局：模拟电路（ADC、传感器、运放）与数字电路（MCU、时钟、接口）分开布局，避免交叉；

b. 接地优化：模拟地（AGND）与数字地（DGND）单点连接（如通过 0Ω 电阻或磁珠），避免数字地噪声串入模拟地；

c. 电源滤波：ADC 电源引脚旁并联 0.1μF 陶瓷电容（靠近引脚）和 10μF 电解电容，抑制高频与低频纹波；

d. 信号布线：输入信号线短而粗（减少寄生电阻 / 电容），远离时钟线、功率线（如电机驱动线）；差分信号线长度匹配（误差≤1mm），避免时序 skew；

e. 屏蔽处理：高频 ADC（如流水线 ADC）可加金属屏蔽罩，减少外部电磁辐射干扰。

我们希望这份术语详解能成为您技术道路上的得力助手。如果您在具体选型、电路设计或故障排查中遇到任何问题，我们的技术支持团队随时准备为您提供更深入的帮助，可通过官网 “客服” 按钮提交咨询或拨打025-85098616 热线。