延长ADC使用寿命的节能技术

对于ADC #1而言，8.3mW的有功功率部分所对应的有功时间仅为5.3s(每次转换333ns，16次转换)，其6W的待机/关断功率所对应的关断时间为1ms的剩余部分(994.7s)。其平均功率为[(有功功率×有功时间) + (关断功率×关断时间)]/总周期时间，这个公式可以得出有效吞吐率为1ksample/s，平均功率为50W。

ADC #2与ADC #1类似，但是ADC #2的最高采样率为1Msample/s。有功功率为6mW，有功时间为16s(每次转换1s)，关断功率为6W，关断时间为984s，从而得出其平均功率为ADC #1的平均功率的两倍。

ADC #3采用低速内核，其最高采样率为300ksample/s。功耗只有4.65mW，但是16次采样转换的时间为53s(比ADC #1长10倍)，关断功率为15W，关断时间为947s。因此，ADC #3的平均功率为260.7W，比ADC #1的平均功率高5倍。

突发模式处理的一个潜在不足是可能需要具有更快时钟速率的微控制器或FPGA。另一个不足是需要关断和开启电压参考。如果ADC有内部基准，则需要一段时间(一般>100 s)上电和稳定，然后ADC才能提供其有保证的线性度规格。

对于以突发模式工作且ADC外接一个电压参考的应用，该基准源可以随时上电。这种电压参考仅耗费极小的功率，例如MAX6029的串联型电压参考，仅消耗5.25A(最大值)的功率。预置电压输出包含2.048、2.5、3、3.3、4.096和5V。这些基准电压几乎与所有的ADC都能很好地匹配。例如，2.048V的基准电压仅需要15.75W的额外平均功率。

较低的采样率

大多数ADC数据手册都指定了两种情况下的电源电流：最高采样率和断电模式。了解这些数据点很有好处，但是许多系统都是在低于最高采样率的情况下运行ADC。此时，研究电源电压如何随采样率变化很有帮助。

让我们研究一下图2中300ksample/s ADC采用3V电源供电(图3)时的电源电流与采样率关系图。采样率为300ksamples/s时的功耗为3V×0.62mA = 1.86mW，但采样率为100ksamples/s时仅为1.26mW，可以节省32%的功率。

SAR ADC通过在转换时上电并在转换之间掉电，可以在较低的采样率下大幅节能。大多数SAR ADC都有差不多的功耗，但是如果有些内部电路在转换之间保持有源工作状态，节能幅度就可能不那么显著。在任何情况下，最好都查看一下SAR ADC数据手册上的典型电源电流与采样率的曲线。

SAR ADC与ΔΣ ADC

较低的电源电流和采样率是SAR ADC独有的特性。主要用于精密应用的其它类型的ADC是ΔΣ ADC。这种ADC在较低的输出速率下通常不能实现节能，因为ΔΣ调制器可以通过对输出信号进行过采样然后将结果平均，从而实现高精度。另一方面，SAR ADC的采样电路并非连续运行。每一次采样时，它都获取一个模拟输入 “快照”。

以较低输出速率运行ΔΣ ADC无法实现节能(请参见“Lower-Power Delta-Sigma Design”) 。但是这种ADC可以提供较低的平均噪声和更好的有效分辨率。比如，MAX11200 24位ΔΣADC就可以提供最大值低于1mW的低功耗和23位以上的高有效分辨率。可以通过改变输出速率和过采样率，在较低输出速率下实现较高的有效分辨率。

MAX11200在2.4576MHz或2.048MHz内部振荡器上工作时，可以在120samples/s的采样率下实现21.7位有效分辨率，在10samples/s采样率下实现23.6位有效分辨率。不过，可以通过软件控制提供多个采样率以及最终的无噪声分辨率(NFR)、有效分辨率和RMS噪声(参见表1)。