原標題：ADI公司宣布推出可增強功能、性能和易用性的無混疊ADC

一、無混疊ADC的核心突破：從“抗混疊濾波”到“原生信號保真”

傳統ADC（模數轉換器）需依賴外部抗混疊濾波器（AAF）抑制高頻噪聲，避免信號頻譜混疊（Aliasing）導致失真。ADI公司推出的新一代無混疊ADC通過架構創新與算法融合，徹底顛覆這一設計范式，實現三大核心優勢：

1. 架構創新：Δ-Σ調制器+數字濾波器重構

• 高階Δ-Σ調制器（5th-Order及以上）

• 過采樣率（OSR）提升：典型OSR≥256，將量化噪聲功率推至高頻段（遠超信號帶寬），通過噪聲整形（Noise Shaping）使帶內噪聲降低40dB以上；

• 示例：24位Δ-Σ ADC（如AD7768）在1kHz帶寬下，動態范圍（DR）達120dB，較傳統SAR ADC（如ADS1256）提升20dB，等效于人耳可感知的10萬倍信號細節差異。

• 數字抽取濾波器（Decimation Filter）

• 可編程低通濾波：用戶通過寄存器配置截止頻率（如10Hz-24kHz），替代傳統模擬AAF的固定截止頻率，避免相位失真；

• 級聯積分梳狀（CIC）濾波器：通過硬件加速實現實時濾波，延遲<100μs，滿足工業控制（如電機調速）的快速響應需求。

2. 性能躍升：信噪比、帶寬與功耗的三角平衡

關鍵技術突破：

• 動態帶寬調整：通過SPI接口實時切換濾波器帶寬（如從1kHz切換至10kHz），適應多速率信號采集場景（如音頻處理+振動監測）；

• 超低功耗設計：采用亞閾值邏輯電路（Subthreshold Logic），在0.8V供電下仍可維持18位ENOB，滿足物聯網（IoT）設備5年電池壽命需求。

3. 易用性革命：簡化設計、降低成本與加速開發

• 無需外部濾波器：

• BOM成本降低：以醫療ECG設備為例，取消2階RC濾波器可節省0.3/通道??，在128導聯系統中總成本降低??38.4；

• PCB面積縮減：濾波器元件（電阻、電容）占用面積減少60%，適配可穿戴設備（如智能手環）的微型化需求。

• 即插即用配置工具：

• ADI SigmaStudio圖形化界面：拖拽式設置采樣率、濾波器類型（如FIR/IIR）、增益等參數，開發周期從2周縮短至2小時；

• 自動校準算法：內置ADC失調、增益誤差補償，無需外部精密基準源，生產測試時間減少80%。

• 跨平臺兼容性：

• SPI/I2C/UART多接口支持：兼容STM32、ESP32等主流MCU，無需額外接口轉換芯片；

• Linux/Windows驅動庫：提供HAL庫與示例代碼，支持Raspberry Pi、NVIDIA Jetson等邊緣計算平臺快速集成。

二、典型應用場景與行業價值

1. 工業物聯網（IIoT）：預測性維護與高精度控制

• 振動監測：

• 痛點：傳統方案需在電機軸承旁部署模擬AAF，易受溫度漂移影響，導致頻譜泄漏；

• 解決方案：AD7768-1（24位無混疊ADC）直接采集加速度計信號，通過數字濾波器提取10kHz以內諧波分量，故障識別準確率提升至99.5%。

• 伺服電機控制：

• 需求：需在100μs內完成電流環采樣與PID計算；

• 優勢：AD4130-8（8通道無混疊ADC）支持同步采樣，相位延遲<50ns，滿足EtherCAT實時總線要求。

2. 醫療電子：便攜化與高精度診斷

• 便攜式超聲：

• 挑戰：傳統探頭需集成模擬濾波器，導致體積>50cm3；

• 突破：AD9637（14位無混疊ADC）采用QFN封裝，面積僅4mm×4mm，支持128通道并行采集，探頭體積縮小至20cm3，分辨率達0.1mm。

• 腦電（EEG）監測：

• 需求：需抑制50Hz工頻干擾，同時保留δ波（0.5-4Hz）信號；

• 方案：ADAS3022（16位無混疊ADC）配置50Hz陷波濾波器+0.5Hz高通濾波器，共模抑制比（CMRR）>120dB，偽跡降低90%。

3. 汽車電子：自動駕駛與車聯網

• 激光雷達（LiDAR）：

• 痛點：模擬AAF在-40℃至+125℃溫漂導致距離測量誤差>5%；

• 改進：AD7779（24位無混疊ADC）內置溫度補償算法，距離測量精度<1cm，滿足L4級自動駕駛要求。

• 車載音頻：

• 需求：需同時處理語音（300Hz-3.4kHz）與警報聲（8kHz-16kHz）；

• 方案：ADAU1466（集成無混疊ADC的音頻DSP）通過動態濾波器切換，實現雙頻段無損處理，信噪比達108dB。

三、技術對比與選型指南

1. 與傳統ADC+AAF方案對比

2. 選型關鍵參數

• 分辨率與帶寬：

• 高精度低速：AD7768（24位，100kHz帶寬），適合壓力/溫度傳感器；

• 高速中精度：AD9265（16位，125MSPS），適合雷達信號處理。

• 接口與功耗：

• 低功耗IoT：AD4020（18位，1.8V供電，50μW功耗），電池壽命延長5年；

• 高速同步：AD9680（14位，500MSPS，8通道同步），適配相控陣雷達。

• 特殊功能：

• 內置PGA：AD7124-8（24位，可編程增益1-128），簡化傳感器接口設計；

• 抗混疊保護：AD4134（內置50Hz/60Hz陷波器），專為電網監測優化。

四、客戶價值與實施路徑

1. 適用客戶類型

• 高優先級：

• 工業自動化、醫療設備、汽車電子等對精度、成本、開發周期敏感的行業；

• 需多通道同步采樣或動態帶寬調整的復雜系統。

• 低優先級：

• 僅需基礎信號采集的低速場景（如溫濕度監測）；

• 對功耗不敏感的大型設備（如服務器監控）。

2. 實施步驟

1. 需求定義：

• 明確關鍵指標（分辨率、帶寬、通道數、功耗）；

• 評估現有模擬濾波器對系統性能的影響（如相位失真、溫漂）。

2. 器件選型：

• 工業控制：AD4021（18位，200kSPS，內置診斷功能）；

• 醫療影像：ADAS3023（16位，8通道，符合IEC 60601標準）；

• 汽車雷達：AD9094（14位，1GSPS，支持JESD204B接口）。

3. 系統集成：

• 在MCU中配置ADC寄存器（如采樣率、濾波器系數）；

• 通過ADI CrossCore Embedded Studio調試數字信號處理算法。

4. 驗證與優化：

• 使用ADI提供的FFT分析工具驗證頻譜純凈度；

• 通過蒙特卡洛仿真評估器件參數變化對系統性能的影響。

3. 成本與收益測算

• 直接成本：

• 無混疊ADC芯片價格：5?50（依分辨率與帶寬）；

• 傳統方案總成本（含濾波器）：10?100。

• 隱性收益：

• 開發成本節省：減少濾波器仿真/調試時間，單項目節省20,000?50,000；

• 市場競爭力提升：產品上市時間縮短3-6個月，搶占市場先機。

五、未來展望：ADC技術的“三化”趨勢

1. 智能化：

• AI驅動的動態配置：通過機器學習自動優化濾波器參數，適應復雜電磁環境；

• 自診斷功能：檢測ADC內部故障（如時鐘失鎖、增益誤差）并觸發冗余備份。

2. 集成化：

• 傳感器+ADC+MCU單芯片：如ADuCM355（集成生物電勢ADC與ARM Cortex-M3），簡化可穿戴設備設計；

• 光子ADC：利用光子技術突破電子ADC的帶寬瓶頸（>100GHz），滿足6G通信需求。

3. 綠色化：

• 能量采集供電：從環境光、振動中獲取能量，支持ADC永久運行；

• 低電壓設計：0.5V供電下仍維持16位ENOB，適配納米級CMOS工藝。

六、總結：ADI無混疊ADC的三大核心價值

1. 性能顛覆：24位ADC實現112dB SNR與18.5位ENOB，定義高精度采集新標準；

2. 成本革命：單芯片替代復雜濾波電路，BOM成本降低40%，開發周期縮短10倍；

3. 場景全覆蓋：從工業物聯網到醫療電子，提供跨行業定制化解決方案。

直接結論：
對于高精度測量、多通道同步、嚴苛環境適應性等需求，ADI無混疊ADC是成本效益比最優的選擇，其性能、成本與易用性優勢遠超傳統方案。建議客戶根據自身需求選擇對應型號，并利用ADI提供的開發工具加速產品上市。