【導讀】影響ADC性能的第一個挑戰是集成。MCU將緊挨著設計完美的ADC。快速開關MCU會將開關噪聲和接地反彈引入ADC電(dian)路(lu)。向(xiang)任(ren)何(he)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)模(mo)擬(ni)設(she)計(ji)師(shi)詢(xun)問(wen)影(ying)響(xiang)板(ban)級(ji)模(mo)擬(ni)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)布(bu)局(ju)問(wen)題(ti)，他(ta)會(hui)告(gao)訴(su)你(ni)任(ren)何(he)莎(sha)士(shi)比(bi)亞(ya)戲(xi)劇(ju)相(xiang)媲(pi)美(mei)的(de)悲(bei)劇(ju)故(gu)事(shi)。現(xian)在(zai)想(xiang)象(xiang)一(yi)下(xia)，電(dian)路(lu)板(ban)尺(chi)寸(cun)減(jian)小(xiao)到(dao)IC的麵積，問題變得難以解決。時鍾同步和管理技術可用於將這些影響降至最低
，但外設和異步事件的相互作用仍會影響ADC性能。

在我們的 例子 中， 客戶 將 12 位 分辨 ADC 與 MCU 集成 用於 其 測試 係統， 他們認為 該 ADC 將 提供 滿足 係統 要求 所需 的 性能。集成是功能的最佳朋友。集成允許向設備添加更多功能，從而減小係統尺寸和成本。但集成的敵人是性能。在客戶選擇的MCU中

，MCU集成了30多種功能，ADC就是其中之一。必須在單芯片中容納如此多的功能意味著要管理性能方麵的妥協。

集成如何影響性能？讓我們來看看導致ADC性能下降的四個因素：集成本身、測試能力
、溫度變化和工藝技術。

集成

影響ADC性能的第一個挑戰是集成。MCU將緊挨著設計完美的ADC。快速開關MCU會將開關噪聲和接地反彈引入ADC電(dian)路(lu)。向(xiang)任(ren)何(he)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)模(mo)擬(ni)設(she)計(ji)師(shi)詢(xun)問(wen)影(ying)響(xiang)板(ban)級(ji)模(mo)擬(ni)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)布(bu)局(ju)問(wen)題(ti)
，他(ta)會(hui)告(gao)訴(su)你(ni)任(ren)何(he)莎(sha)士(shi)比(bi)亞(ya)戲(xi)劇(ju)相(xiang)媲(pi)美(mei)的(de)悲(bei)劇(ju)故(gu)事(shi)。現(xian)在(zai)想(xiang)象(xiang)一(yi)下(xia)，電(dian)路(lu)板(ban)尺(chi)寸(cun)減(jian)小(xiao)到(dao)IC的麵積

，問題變得難以解決。時鍾同步和管理技術可用於將這些影響降至最低，但外設和異步事件的相互作用仍會影響ADC性能。

測試能力

第二個挑戰是測試能力。微控製器（MCU）是(shi)數(shu)字(zi)設(she)備(bei)，因(yin)此(ci)
，它(ta)們(men)使(shi)用(yong)數(shu)字(zi)測(ce)試(shi)向(xiang)量(liang)在(zai)數(shu)字(zi)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)上(shang)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)。數(shu)字(zi)測(ce)試(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)針(zhen)對(dui)最(zui)短(duan)的(de)測(ce)試(shi)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)
，可(ke)在(zai)最(zui)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)獲(huo)得(de)最(zui)多(duo)的(de)單(dan)元(yuan)。這(zhe)些(xie)測(ce)試(shi) 平台 通常 具有 有限 的 低 性能 模擬 測試 能力。這就是為什麼微控製器上的模擬外設規格要麼“通過設計保證”，要麼“通過表征保證”。這些測試儀通常隻能測試模擬功能或模擬功能，他們沒有測試模擬性能的能力 - 模擬性能如何執行其功能。此外
，測試儀的性能限製限製了ADC的性能規格。如果測試儀僅具有 1 kSPS 12 位功能，則無法測試指定為 100 MSPS 8 位 ADC 性能的器件。此外， 將 模擬 測試 功能 添加 到 數字 測試 平台 上 需要 測試 成本 增加 一個 數量 級，從而 相應 增加 設備 成本。

溫度變化

第三個挑戰是模擬性能的最大敵人之一——溫度。在一個完美的世界裏，室外溫度總是72°F，電子設備總是在25°C下工作，但兩者都不會發生。隨著電子設備靠近傳感器，電子設備的工作溫度會發生變化，在某些情況下變化超過100°C。 這種溫度變化會對電子電路產生負麵影響
，尤其是模擬電路。想象一下，如果您設計了完美的ADC，然後在它旁邊添加一個溫度源。現在想象一下，溫度源是變化的，有時是熱的，有時是暖的。這會嚴重破壞您的ADC性能。這正是ADC旁邊的MCU正在做的事情。從高速有功功率（熱）到待機、睡眠或休眠（不太熱），為了在這種環境中獲得可預測的性能，需要添加溫度補償電路。這將增加尺寸和成本，而與MCU集成的ADC通常不會沉迷於這種奢侈。

工藝技術

第四個挑戰是工藝技術。由於集成ADC的器件的主要功能是MCU，因此所使用的工藝技術是MCU友好的工藝是有道理的。畢竟，客戶需要為MCU付費
，而ADC隻是一個外設，因此僅針對設備上的外設選擇優化的工藝是沒有意義的。

MCU通常采用較小的幾何形狀工藝設計，可提供良好的數字密度和高速晶體管。對ADC的好處是，使用這樣的過程將減小ADC的尺寸。小幾何尺寸工藝可能會減小ADC的尺寸
，但由於工藝成本大幅增加，ADC的總成本實際上可能會增加。然而，較高的芯片成本被較低的測試成本所抵消。

此外，通過限製工藝中可用元件的尺寸，ADC噪聲會增加，特別是熱噪聲或kT/C噪聲。ADCshejizhongshiyongjiaodadedianronglaijiangdirezaosheng，zheshijiaoxiaojihexingzhuanggongyidezhongyaoshejiyueshu。shishishang，zaigengxiaodejihechicunshangshixianmonixingnengsuoxudezujianzaijiheshanggengjutiaozhanxing。ciwai，jiaoxiaojihexingzhuangdedianrongqihuiyinruxielou、非fei線xian性xing和he匹pi配pei問wen題ti
，這zhe些xie問wen題ti不bu像xiang在zai較jiao大da幾ji何he形xing狀zhuang過guo程cheng中zhong那na樣yang受shou到dao控kong製zhi。晶jing體ti管guan也ye是shi如ru此ci。這zhe種zhong缺que乏fa控kong製zhi最zui終zhong將jiang導dao致zhi製zhi造zao過guo程cheng變bian化hua，這zhe將jiang表biao現xian為weiADC性能的參數變化。

較小幾何工藝的另一個挑戰是1/f噪聲。1/f 噪聲在低頻時占主導地位，與直流相比大約降低 1/SQRT（頻率）。在較高頻率下，白噪聲開始主導1/f噪聲，稱為轉折頻率

，如圖1所示。（劇透預警！如果要通過使用數字補償技術（如平均或過采樣）來提高性能，則需要確保僅對包含白噪聲而不是 1/f 噪聲的值進行采樣。較小的幾何工藝與較大的幾何工藝相比，拐角頻率偏移更高 – 明顯更高。這正是數字濾波技術（如平均或過采樣）不能提高具有高1/f轉折頻率的係統性能的原因，事實上
，在某些情況下
，數字濾波技術會降低係統性能。從本質上講，無論ADC設計有多好
，過程的局限性最終將決定ADC可實現的性能。

這些影響因素如何影響ADC性能並最終影響係統性能？

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