就模拟转换器系统而言,您会选择的初始设计方法可能是查看需要的精度,然后使用一个能够获得相应精度的 ADC。为了达到要求的准确度或精度,需要给系统加装一些必要的增益模块,以便让有效模拟范围覆盖 ADC 的动态范围。
 
但是,我们还可以选择另一种方法。您可以使用一个 24 位转换器来消除增益模块及其产生的补偿、漂移和噪声(您会在 12 位到 16 位系统中找到他们)。24 位转换器是一款更为简单的解决方案。另外,您还可以在相同或者更低成本的情况下获得更高的性能。
 
您或许可以只使用 24 ADC 范围的一部分便能够完成设计。是的,没错,您可能会去掉一些位!在这种情况下,您仍然能够达到或者提高原始 12 16 位系统的分辨率和精度。相比12 位 ADC,24 位转换器拥有 4096 的即时系统增益优势,以及一种附加的可编程增益 放大器 (PGA) 功能。Δ-Σ 转换器中的内置 PGA 功能,可以再增加 64 128 倍增益(具体情况根据产品不同而不同)。
 
作为设计过程的第一步,您常常会查看您将要使用的传感器,然后检查传感器的输出范围。之后,您会将传感器的输出范围同 A/D 转换器输入匹配。在这一过程中,您需要一个模拟增益单元来让传感器/ADC 匹配有效。或者,您可能会不加思考地试图找到一种能够匹配您传感器输出范围的 ADC。请不要这样做。尽量多考虑系统噪声影响,其中的实际系统分辨率和精度是两个重要的规范。
 
例如,如果一个 12 位的系统,您有一个 250 V/V 模拟增益的 5V 范围,则系统 LSB 等于 5V /250 / 212 ,即 4.88 mV 1.A 描述了这类系统。
 
1.A  12 SAR (A) 显示了一个通过放大器连接至转换器的传感器。一个 24 Δ-Σ (B) 显示了一个直接连接至转换器的传感器。
 
现在,将传感器信号放入一个没有增益的 24 位转换器中(请参见 1.b)。您可以这样做,因为 24 位系统的 LSB 大小相当于有一个 4096 的模拟增益。使用这种设计方法时,需通过使用 ADC 的差动输入去除模拟电平转换的影响。这样便让您可以在使用传感器输出定位您的正 ADC 输入时,向您的负 ADC 输入施加电压。尽管 24 ADC 的总范围是动态的,但您的传感器输出可能仅仅覆盖一部分 ADC 输出码。选择这部分 ADC 范围后,您可以将注意力集中于信号响应的较理想区域。使用一个具有 23 位有效精度的 24 ADC,就像是在转换器范围使用 2048 个单独的 12 位转换器。
 
在今后的一些文章中,我们将讨论在一个测力计和湿度传感器应用中如何实施这些想法。在这两种情况中,我们将比较系统的性能和成本。通过评估一些不同类型的低速电路,我们将对比 12 位应用和 24 位实施说明这种新设计方法的优势。