原標(biāo)題：ADI公司AD7380系列SAR ADC的片內(nèi)過采樣

AD7380系列是ADI公司推出的一款雙通道、同步采樣、16位/14位逐次逼近寄存器（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），具有片內(nèi)過采樣功能。過采樣技術(shù)通過提高采樣速率并利用數(shù)字濾波處理，能夠有效提升信噪比（SNR）和有效位數(shù)（ENOB），從而增強(qiáng)系統(tǒng)在噪聲環(huán)境下的信號測量精度。

一、過采樣技術(shù)原理

1. 基本概念
   過采樣是指以遠(yuǎn)高于奈奎斯特頻率的速率對信號進(jìn)行采樣。通過增加采樣點(diǎn)數(shù)，可在數(shù)字域內(nèi)通過平均處理降低量化噪聲，提升信號分辨率。

2. 信噪比提升
   每增加4倍過采樣率，SNR理論上可提升6 dB，對應(yīng)有效位數(shù)增加1位。例如，AD7380在16倍過采樣時(shí)，SNR可提升約12 dB。

3. 抗混疊濾波器要求降低
   過采樣使信號帶寬遠(yuǎn)低于采樣頻率，從而放寬了對模擬前端抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)要求。

二、AD7380系列片內(nèi)過采樣功能

1. 實(shí)現(xiàn)方式
   AD7380系列內(nèi)置過采樣模塊，支持兩種過采樣模式：

• 正常平均模式：對固定數(shù)量的采樣點(diǎn)進(jìn)行簡單平均。

• 滾動平均模式：采用先進(jìn)先出（FIFO）緩沖區(qū)，對最新采樣點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)平均。

2. 過采樣率（OSR）配置
   用戶可通過寄存器配置過采樣率，范圍通常為2至32倍。例如，設(shè)置OSR=8時(shí)，采樣速率將降為原始速率的1/8，但SNR顯著提升。

3. 性能提升

• 16位AD7380：在x16 OSR下，SNR典型值可達(dá)101 dB。

• 14位AD7381：在x16 OSR下，SNR典型值可達(dá)97 dB。

三、應(yīng)用優(yōu)勢

1. 簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   片內(nèi)過采樣減少了外部數(shù)字濾波器的需求，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

2. 提高動態(tài)范圍
   過采樣技術(shù)有效抑制寬帶噪聲，提升系統(tǒng)在小信號測量中的性能，適用于電機(jī)控制、電能質(zhì)量監(jiān)測等高精度應(yīng)用。

3. 靈活性與易用性
   用戶可通過SPI接口配置過采樣率，無需額外硬件修改，便于系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化。

四、典型應(yīng)用場景

• 電機(jī)控制：過采樣技術(shù)可提升位置和電流檢測的精度，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

• 聲納系統(tǒng)：在低頻高分辨率應(yīng)用中，過采樣有助于提高信號的信噪比。

• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：適用于需要高動態(tài)范圍的多通道同步采樣場景。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 輸出數(shù)據(jù)速率（ODR）
   過采樣會降低ODR，需根據(jù)應(yīng)用需求平衡SNR提升與數(shù)據(jù)速率。

2. 緩沖與延遲
   滾動平均模式需要FIFO緩沖區(qū)，可能引入額外延遲，需在實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用中謹(jǐn)慎使用。

3. 功耗與散熱
   高過采樣率會增加功耗，需考慮系統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)。

六、總結(jié)

AD7380系列的片內(nèi)過采樣功能通過硬件實(shí)現(xiàn)高效的噪聲抑制和分辨率提升，簡化了高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。用戶可根據(jù)應(yīng)用需求靈活配置過采樣率，在SNR、ODR和系統(tǒng)復(fù)雜度之間取得最佳平衡。這一特性使AD7380系列成為需要高動態(tài)范圍和低噪聲性能的工業(yè)、醫(yī)療和通信應(yīng)用的理想選擇。