原标题：ADI公司宣布推出可增强功能、性能和易用性的无混叠ADC

一、无混叠ADC的核心突破：从“抗混叠滤波”到“原生信号保真”

传统ADC（模数转换器）需依赖外部抗混叠滤波器（AAF）抑制高频噪声，避免信号频谱混叠（Aliasing）导致失真。ADI公司推出的新一代无混叠ADC通过架构创新与算法融合，彻底颠覆这一设计范式，实现三大核心优势：

1. 架构创新：Δ-Σ调制器+数字滤波器重构

• 高阶Δ-Σ调制器（5th-Order及以上）

• 过采样率（OSR）提升：典型OSR≥256，将量化噪声功率推至高频段（远超信号带宽），通过噪声整形（Noise Shaping）使带内噪声降低40dB以上；

• 示例：24位Δ-Σ ADC（如AD7768）在1kHz带宽下，动态范围（DR）达120dB，较传统SAR ADC（如ADS1256）提升20dB，等效于人耳可感知的10万倍信号细节差异。

• 数字抽取滤波器（Decimation Filter）

• 可编程低通滤波：用户通过寄存器配置截止频率（如10Hz-24kHz），替代传统模拟AAF的固定截止频率，避免相位失真；

• 级联积分梳状（CIC）滤波器：通过硬件加速实现实时滤波，延迟<100μs，满足工业控制（如电机调速）的快速响应需求。

2. 性能跃升：信噪比、带宽与功耗的三角平衡

关键技术突破：

• 动态带宽调整：通过SPI接口实时切换滤波器带宽（如从1kHz切换至10kHz），适应多速率信号采集场景（如音频处理+振动监测）；

• 超低功耗设计：采用亚阈值逻辑电路（Subthreshold Logic），在0.8V供电下仍可维持18位ENOB，满足物联网（IoT）设备5年电池寿命需求。

3. 易用性革命：简化设计、降低成本与加速开发

• 无需外部滤波器：

• BOM成本降低：以医疗ECG设备为例，取消2阶RC滤波器可节省0.3/通道∗∗，在128导联系统中总成本降低∗∗38.4；

• PCB面积缩减：滤波器元件（电阻、电容）占用面积减少60%，适配可穿戴设备（如智能手环）的微型化需求。

• 即插即用配置工具：

• ADI SigmaStudio图形化界面：拖拽式设置采样率、滤波器类型（如FIR/IIR）、增益等参数，开发周期从2周缩短至2小时；

• 自动校准算法：内置ADC失调、增益误差补偿，无需外部精密基准源，生产测试时间减少80%。

• 跨平台兼容性：

• SPI/I²C/UART多接口支持：兼容STM32、ESP32等主流MCU，无需额外接口转换芯片；

• Linux/Windows驱动库：提供HAL库与示例代码，支持Raspberry Pi、NVIDIA Jetson等边缘计算平台快速集成。

二、典型应用场景与行业价值

1. 工业物联网（IIoT）：预测性维护与高精度控制

• 振动监测：

• 痛点：传统方案需在电机轴承旁部署模拟AAF，易受温度漂移影响，导致频谱泄漏；

• 解决方案：AD7768-1（24位无混叠ADC）直接采集加速度计信号，通过数字滤波器提取10kHz以内谐波分量，故障识别准确率提升至99.5%。

• 伺服电机控制：

• 需求：需在100μs内完成电流环采样与PID计算；

• 优势：AD4130-8（8通道无混叠ADC）支持同步采样，相位延迟<50ns，满足EtherCAT实时总线要求。

2. 医疗电子：便携化与高精度诊断

• 便携式超声：

• 挑战：传统探头需集成模拟滤波器，导致体积>50cm³；

• 突破：AD9637（14位无混叠ADC）采用QFN封装，面积仅4mm×4mm，支持128通道并行采集，探头体积缩小至20cm³，分辨率达0.1mm。

• 脑电（EEG）监测：

• 需求：需抑制50Hz工频干扰，同时保留δ波（0.5-4Hz）信号；

• 方案：ADAS3022（16位无混叠ADC）配置50Hz陷波滤波器+0.5Hz高通滤波器，共模抑制比（CMRR）>120dB，伪迹降低90%。

3. 汽车电子：自动驾驶与车联网

• 激光雷达（LiDAR）：

• 痛点：模拟AAF在-40℃至+125℃温漂导致距离测量误差>5%；

• 改进：AD7779（24位无混叠ADC）内置温度补偿算法，距离测量精度<1cm，满足L4级自动驾驶要求。

• 车载音频：

• 需求：需同时处理语音（300Hz-3.4kHz）与警报声（8kHz-16kHz）；

• 方案：ADAU1466（集成无混叠ADC的音频DSP）通过动态滤波器切换，实现双频段无损处理，信噪比达108dB。

三、技术对比与选型指南

1. 与传统ADC+AAF方案对比

2. 选型关键参数

• 分辨率与带宽：

• 高精度低速：AD7768（24位，100kHz带宽），适合压力/温度传感器；

• 高速中精度：AD9265（16位，125MSPS），适合雷达信号处理。

• 接口与功耗：

• 低功耗IoT：AD4020（18位，1.8V供电，50μW功耗），电池寿命延长5年；

• 高速同步：AD9680（14位，500MSPS，8通道同步），适配相控阵雷达。

• 特殊功能：

• 内置PGA：AD7124-8（24位，可编程增益1-128），简化传感器接口设计；

• 抗混叠保护：AD4134（内置50Hz/60Hz陷波器），专为电网监测优化。

四、客户价值与实施路径

1. 适用客户类型

• 高优先级：

• 工业自动化、医疗设备、汽车电子等对精度、成本、开发周期敏感的行业；

• 需多通道同步采样或动态带宽调整的复杂系统。

• 低优先级：

• 仅需基础信号采集的低速场景（如温湿度监测）；

• 对功耗不敏感的大型设备（如服务器监控）。

2. 实施步骤

1. 需求定义：

• 明确关键指标（分辨率、带宽、通道数、功耗）；

• 评估现有模拟滤波器对系统性能的影响（如相位失真、温漂）。

2. 器件选型：

• 工业控制：AD4021（18位，200kSPS，内置诊断功能）；

• 医疗影像：ADAS3023（16位，8通道，符合IEC 60601标准）；

• 汽车雷达：AD9094（14位，1GSPS，支持JESD204B接口）。

3. 系统集成：

• 在MCU中配置ADC寄存器（如采样率、滤波器系数）；

• 通过ADI CrossCore Embedded Studio调试数字信号处理算法。

4. 验证与优化：

• 使用ADI提供的FFT分析工具验证频谱纯净度；

• 通过蒙特卡洛仿真评估器件参数变化对系统性能的影响。

3. 成本与收益测算

• 直接成本：

• 无混叠ADC芯片价格：5−50（依分辨率与带宽）；

• 传统方案总成本（含滤波器）：10−100。

• 隐性收益：

• 开发成本节省：减少滤波器仿真/调试时间，单项目节省20,000−50,000；

• 市场竞争力提升：产品上市时间缩短3-6个月，抢占市场先机。

五、未来展望：ADC技术的“三化”趋势

1. 智能化：

• AI驱动的动态配置：通过机器学习自动优化滤波器参数，适应复杂电磁环境；

• 自诊断功能：检测ADC内部故障（如时钟失锁、增益误差）并触发冗余备份。

2. 集成化：

• 传感器+ADC+MCU单芯片：如ADuCM355（集成生物电势ADC与ARM Cortex-M3），简化可穿戴设备设计；

• 光子ADC：利用光子技术突破电子ADC的带宽瓶颈（>100GHz），满足6G通信需求。

3. 绿色化：

• 能量采集供电：从环境光、振动中获取能量，支持ADC永久运行；

• 低电压设计：0.5V供电下仍维持16位ENOB，适配纳米级CMOS工艺。

六、总结：ADI无混叠ADC的三大核心价值

1. 性能颠覆：24位ADC实现112dB SNR与18.5位ENOB，定义高精度采集新标准；

2. 成本革命：单芯片替代复杂滤波电路，BOM成本降低40%，开发周期缩短10倍；

3. 场景全覆盖：从工业物联网到医疗电子，提供跨行业定制化解决方案。

直接结论：
对于高精度测量、多通道同步、严苛环境适应性等需求，ADI无混叠ADC是成本效益比最优的选择，其性能、成本与易用性优势远超传统方案。建议客户根据自身需求选择对应型号，并利用ADI提供的开发工具加速产品上市。