高级应用工程师
德州仪器(TI)
前面所探究的模数转换器 (ADC)（第 8 部分和第 9 部分）都是基于一个线性内插（闪存）或一个二进制搜索树（管线架构和 SAR 架构）。Δ-Σ 转换器是一款简单的、1 位 ADC，该 ADC 以极高的采样速率（该采样速率可以对一个大采样结果进行平均分配）运行，以获得高精度。输入信号的数字表现取决于 1 在高速位流中所占的百分比。这是由叫做抽取滤波器的电路来完成的，以确定最终的转换值。
Bill Klein
该电路可被称为 Δ-Σ 转换器，也可被称为 Σ-Δ 转换器。但是，人们更接受 Δ-Σ 转换器这个称谓，因为它描述了运行的顺序。该转换器的核心部件为调制器（请参见图1）。
图1： Δ-Σ 调制器。
前面所述的所有转换器均为开环系统。Δ-Σ 调制器为一个可使输出端数字 1 的平均数量与满量程输入信号的百分比保持一致的闭环系统。在环路为实现平衡而进行不断的搜索时，应考虑到事件发生的序列。
该循环不断进行并使位流中 1 的百分比相当于满量程电压 (Vfs) 的 Vin 百分比。如果 Vin 为 Vfs 的一半，那么位流将包含相等数量的 1 和 0。在其他一些应用中，这种输出流编码被称为脉冲比例调制 (PPM)。
在调制器输出中，理想 PPM 序列偏离是噪声的一种形式。积分器是一种单极、低通滤波器。因此，通过再添加一个积分器的方法（请参见图 2），可以降低噪声水平。
图2：二阶 Δ-Σ 调制器。
由于这是一个闭环系统，因此添加更多的输入积分器会引起稳定性的问题。
上面所描述的一些调制器都伴随有一个数字低通滤波器，以及一个抽取滤波器。这些数字电路建立了输出数据速率，该数据速率与输入信号进行采样的速率大不相同。设计这些滤波器的方法决定了数据延迟。从输入信号一个步阶改变到一个稳定数字输出所需的时间（反映该变化），将始终都至少为一个数据周期。不同的滤波器设计要求具有不同数目的数据周期来达到一个稳定的输出。
这种技术使转换噪声变为高输入采样频带，并远离相关的频带。
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