ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）可以按工作原理分为几大类，每一类的速度–精度–功耗–成本取向完全不同。下面按“原理 → 特点 → 典型场合”来讲。

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一、Flash ADC（快闪型 / 并行 ADC）

原理

• 用 2ⁿ−1 个比较器同时比较输入电压
• 每个比较器对应一个判决门限
• 输出直接编码成数字量

特点

• ✅ 速度最快（Gsps 级）
• ❌ 分辨率低（一般 ≤ 8 bit）
• ❌ 比较器多 → 面积大、功耗高

场合

• 射频采样、示波器前端
• 光通信接收端
• 雷达/宽带数字化

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二、Pipeline ADC（流水线 ADC）

原理

• 多级“采样+粗量化+余量放大”串联
• 每级完成几位，把残差放大给下一级

Stage1: 采样 → 3bit量化 → 余差×2³ → Stage2
Stage2: 同样操作 …

特点

• 速度：MSps～几百 MSps
• 精度：8～14 bit 常见
• 功耗/面积折中好

场合

• 通信基带（LTE/5G 中频采样）
• 高速数据采集卡
• 医疗影像（超声、CT）
• 工业高速 DAQ

是目前“高速中等精度”的主流选择。

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三、SAR ADC（逐次逼近型）

原理

• 内部 DAC + 比较器

• 从最高位开始，逐位试探：

  • 猜 MSB=1 → 比大小 → 保留或清 0
  • 再猜次高位……
  • N 位需要 N 个时钟周期

Vin vs DAC(Vref/2) → 定Bit1
Vin vs DAC(...)    → 定Bit2
...

特点

• ✅ 中速中高精度（12～18 bit 很常见）

• ✅ 功耗低、面积小

• 速度一般 < 10 MSps（高端可到几十 MSps）

场合

• 工业传感器（温度、压力、电流）
• MCU 内置 ADC
• 电池供电设备
• 精密测量、仪器仪表

“万金油型”，用得最多。

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四、Sigma-Delta ADC（Σ-Δ ADC）

原理

• 过采样 + 噪声整形 + 数字抽取滤波
• 1-bit 量化器跑很高频（如 64×、128× 过采样）
• 量化噪声被推到高频，再由数字滤波器滤掉

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模拟输入 → 积分器 → 比较器(1bit) → 反馈DAC
             ↑___________________↓
                  数字抽取滤波 → 高精度输出

特点

• ✅ 精度极高（16～24 bit 甚至 32 bit）
• ✅ 抗噪好、线性好
• ❌ 速度慢（Hz～几百 kSps）

场合

• 称重（电子秤）
• 音频 ADC（高保真）
• 热电偶、桥式传感器
• 电能计量、生物电信号（ECG/EEG）

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五、Dual-Slope / Integrating ADC（双积分型）

原理

• 先对输入电压积分固定时间
• 再对参考电压反向积分，测时间
• 转换时间 ∝ 输入电压

特点

• ✅ 抗工频干扰极强（选整数倍周期）
• ✅ 精度高、成本低
• ❌ 速度很慢（几十～几百 Sps）

场合

• 数字万用表（DMM）
• 面板表、低速高精度仪表

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六、Folding / Subranging / Time-Interleaved 等（衍生型）

• Time-Interleaved SAR/Pipeline：多路并行交替采样 → 提速度
• Folding ADC：Flash 的改进版，省比较器
• 本质都是上述几类的组合优化

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七、一张选型速查表

类型	速度	精度	功耗	典型应用
Flash	极快	低	高	射频、示波器
Pipeline	快	中高	中	通信、采集卡
SAR	中	中高	低	MCU、工业
Σ-Δ	慢	极高	低	称重、音频、传感
Dual-Slope	极慢	高	低	万用表

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八、工程上怎么选（经验法则）

• >100 MSps​ → Pipeline / Flash

• 1 kSps～5 MSps + 12~16bit​ → SAR

• <10 kSps + 16~24bit​ → Σ-Δ

• 抗 50/60 Hz 干扰仪表​ → Dual-Slope

• MCU 里随便采传感器​ → 内置 SAR