Σ-Δ型ADC（Sigma-Delta模数转换器）和DAC（数字模拟转换器）是一种利用过采样（oversampling）、噪声整形（noise shaping）、数字滤波（digital filtering）和抽取（decimation）技术的高性能模数和数模转换技术。它们广泛应用于高质量音频设备、仪器仪表等领域。 过采样是指比奈奎斯特频率更高的采样频率对模拟信号进行数字化。这种技术的应用可以降低对模拟抗混叠滤波器性能的要求。在Σ-Δ型ADC中，过采样使得信号在更高的采样频率下被采样，有效地将量化噪声从信号带宽内扩展到更高的频率区域，从而在后续的数字滤波过程中容易被滤除。而为了得到更高的信噪比，Σ-Δ型ADC中的量化噪声被整形到更高频率范围内，使得大部分噪声能量远离有用信号频段。 噪声整形是使用Σ-Δ调制器实现的，通过将1位量化器的输出反馈到调制器内部，形成一个反馈环路，控制量化噪声的频谱分布。Σ-Δ调制器通常包括一个积分器和一个比较器，以及一个反馈回路，使误差信号减小。调制器的噪声整形效果可以提高总信噪比，并且通过适当的数字滤波器可以消除大量量化噪声，从而改善ADC的动态范围。 数字滤波器在Σ-Δ型ADC中起到至关重要的作用，它可以去除过采样过程中产生的大部分量化噪声。由于噪声已经从有用信号带宽中整形到fS/2与kfS/2之间，数字滤波器可以在这个频段之外有效地滤除噪声。 抽取过程是降低Σ-Δ型ADC输出端的有效采样速率的过程。抽取器根据抽取因子降低数字输出的采样率，并且滤除采样过程中产生的镜像频率分量，使输出达到所需的采样频率。抽取过程与过采样相结合，可以使得最终信号的分辨率得到提升。 Σ-Δ架构在混合信号VLSI工艺中具有重要意义，因为它们允许实现高分辨率的ADC。随着1微米及更小的CMOS几何结构制造技术的成熟，Σ-Δ转换器能够更普遍地应用于混合信号集成电路中，如集成ADC、DAC和DSP功能的单芯片。Σ-Δ转换器本质上是过采样转换器，但由于它们也采用了噪声整形和数字滤波技术，因此可以实现比传统奈奎斯特采样架构更高的分辨率。 Σ-Δ型ADC使用分辨率极低（通常是1位）的ADC以极高采样率对模拟信号进行数字化处理，由于采用了过采样技术与噪声整形和数字滤波技术相结合，因此有效分辨率得以提高。通过抽取过程降低ADC输出端的有效采样速率，这样可以减少数据量并且在不影响信号质量的情况下减少计算负担。 Σ-Δ型ADC在实现高精度和高动态范围方面具有显著优势，尤其是在对微分和积分线性度要求极高的应用场景中。Σ-Δ型ADC的线性度很好，因而通常不需要像其他类型的ADC那样进行复杂校准和调整。Σ-Δ型ADC可以看作是同步电压频率转换器加计数器，通过对输出数据流中1的数量进行计数，以代表输入的数字值。 Σ-Δ调制器是Σ-Δ转换技术的核心组件，其设计复杂度极高。例如，一个五阶Σ-Δ调制器能够提供很好的噪声整形效果，但其设计和实现难度不小。Σ-Δ型ADC的实现对于模拟电路设计者来说是一项挑战，它需要精心设计的模拟部分和复杂的数字处理电路。 Σ-Δ型ADC和DAC利用过采样、噪声整形、数字滤波和抽取技术，可以实现高精度、高动态范围的模数和数模转换功能，尤其在音频和精密测量设备中有着广泛的应用前景。随着半导体技术的进步，预计Σ-Δ技术将被更广泛地应用在各种高科技电子设备中。

一、电路功能及优势 本电路为电子秤系统，采用超低噪声、低漂移、内置PGA的24位Σ-Δ型ADCAD7190。该器件将大多数系统构建模块置于芯片内，因此能够简化电子秤设计。 在4.7 Hz至4.8 kHz的完整输出数据速率范围内，AD7190均能保持良好的性能，可用于以较低速度工作的电子秤系统，以及料斗秤等较高速电子秤系统。 图1 二、电路描述 AD7190提供集成式电子秤解决方案，可以直接与称重传感器接口。只需在模拟输入端采用一些滤波器，在基准电压引脚上配置一些电容等外部元件，以满足电磁屏蔽(EMC)要求。来自称重传感器的低电平信号由AD7190的内置PGA放大。该PGA经过编程，以128的增益工作。AD7190的转换结果送至微控制器，将数字信息转换为重量并显示在LCD上。 图2所示为实际的测试设置。为实现最佳系统性能，该测试设置使用一个6线式称重传感器。除激励、接地和2个输出连接外，6线式称重传感器还有2个检测引脚。这些检测引脚分别与惠斯登电桥的高端和低端相连。因此，尽管线路电阻会引起压降，但仍能精确测量该电桥上产生的电压。此外，AD7190具有差分模拟输入，接受差分基准电压。称重传感器差分SENSE线路与AD7190基准电压输入端相连，可构成一个比率式配置，既不受电源激励电压的低频变化影响，也无需精密基准电压源。如果采用4线式称重传感器，则不存在检测引脚，ADC基准电压引脚将与激励电压和地相连。这种配置中，由于存在线路电阻，激励电压与SENSE+之间将有压降，因此系统不是完全比率式。另外，低端上也会有线路电阻引起的压降。 图2

电路功能及优点 　　该电路是一个电子秤系统，它使用AD7190，超低噪声，与内部PGA的24位Σ-Δ型ADC。在AD7190简化了电子秤的设计，因为该系统的大部分组成部分，包括在芯片上。 　　在AD7190保持了完整的输出数据率范围从4.7赫兹的良好表现，至4.8千赫，这使得它能够被用来在权衡，在更高的速度随着经营规模的低速称重系统，如图 　　电路描述 　　由于AD7190提供了一个集成解决方案，电子磅秤，它可直接向负载细胞。所需的外部元件的模拟输入和EMC的目的，参考引脚电容一些过滤器。从称重传感器的低电平信号被放大了AD7190的内部，操作与128增益。从AD7190的转换，然

介绍一些更高级的概念，包括空闲音、多位Σ-Δ、MASH、带通Σ-Δ，并提出一些示例应用。

针对高精度Σ-Δ型ADC，详细分析了基础架构，并推导其高精度的理论基础