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ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）與DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）芯片是連接模擬世界與數(shù)字系統(tǒng)的核心元器件，廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、消費電子等領(lǐng)域。以下是它們的核心技術(shù)原理、類型及市場應(yīng)用解析：

一. 基本概念與作用

1、ADC（Analog-to-Digital Converter）

將連續(xù)的模擬信號（如聲音、溫度、電壓）轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，供數(shù)字系統(tǒng)（如MCU、FPGA）處理。

典型應(yīng)用：傳感器信號采集、音頻輸入、儀器測量。

2、DAC（Digital-to-Analog Converter）

將數(shù)字信號還原為模擬信號，用于驅(qū)動執(zhí)行器或輸出設(shè)備（如揚聲器、顯示屏）。

典型應(yīng)用：音頻輸出、電機(jī)控制、波形生成。

二. 核心技術(shù)指標(biāo)

1、分辨率：

ADC：以位數(shù)（bit）表示，如12-bit ADC可將輸入電壓分為2^12=4096級。

DAC：同理，位數(shù)越高，輸出模擬信號越精細(xì)。

高精度場景：工業(yè)儀表需24-bit ADC（如ADI的AD7768），音頻DAC需32-bit（如ESS Sabre系列）。

2、采樣率（ADC）與更新率（DAC）：

ADC采樣率（單位：SPS，每秒采樣次數(shù)）決定信號捕獲速度，如5G通信需1 GSPS以上高速ADC。

DAC更新率影響輸出信號實時性，視頻DAC需數(shù)百MHz速率。

3、信噪比（SNR）與總諧波失真（THD）：

關(guān)鍵音頻指標(biāo)，高端音頻DAC的SNR需＞120dB（如TI的PCM1794A）。

三 主要類型與架構(gòu)

1、ADC類型

（1）、逐次逼近型（SAR ADC）

中等速度與精度（12-18 bit，1 MSPS以下），低功耗，適合傳感器、電池供電設(shè)備。

代表型號：ADI的AD7980（16-bit, 1 MSPS）。

（2）、積分型（Delta-Sigma ADC）

高精度（16-32 bit）、低速度，適合工業(yè)測量、音頻。

代表型號：TI的ADS1262（32-bit, 38kSPS）。

（3）、流水線型（Pipeline ADC）

高速高精度（12-16 bit, 10 MSPS以上），用于通信、雷達(dá)。

代表型號：ADI的AD9213（12-bit, 10.25 GSPS）。

（4）、Flash ADC

超高速（GHz級）、低分辨率（6-8 bit），用于示波器、射頻采樣。

2、DAC類型

（1）、權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC

結(jié)構(gòu)簡單，精度受電阻匹配限制，適用于低速場景。

（2）、R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)DAC

成本低，抗干擾強(qiáng)，常見于音頻設(shè)備（如AKM的AK4499EQ）。

（3）、Σ-Δ型DAC

高分辨率（24-bit以上），用于高保真音頻（如ESS ES9038PRO）。

（4）、電流舵DAC

超高速（GHz級），用于通信基站、視頻信號生成。

四 關(guān)鍵應(yīng)用場景

1、通信系統(tǒng)：

5G基站：高速ADC（＞1 GSPS）用于射頻信號采樣，高速DAC生成調(diào)制波形。

光纖通信：相干光模塊需18-bit ADC（如ADI的AD9208）。

2、汽車電子：

電池管理系統(tǒng)（BMS）：16-bit ADC監(jiān)控電芯電壓（如TI的BQ34Z100）。

自動駕駛：激光雷達(dá)需12-bit 100 MSPS ADC處理點云信號。

3、消費電子：

智能手機(jī)：音頻編解碼器集成ADC/DAC（如高通WCD9385）。

相機(jī)：CMOS傳感器內(nèi)置ADC轉(zhuǎn)換光信號。

4、工業(yè)與醫(yī)療：

電力監(jiān)控：24-bit ADC測量電流/電壓（如ADI的AD7779）。

醫(yī)療成像：MRI設(shè)備需高動態(tài)范圍ADC（如TI的ADS1298）。

五. 市場趨勢與挑戰(zhàn)

1、技術(shù)升級：

AI邊緣計算：低功耗ADC/DAC需求增長（如智能傳感器）。

車規(guī)級芯片：AEC-Q100認(rèn)證的ADC/DAC成為車企剛需。

2、國產(chǎn)替代：

華為海思、矽力杰等企業(yè)發(fā)力中高端ADC（如海思Hi3559A內(nèi)置14-bit ADC）。

國際大廠（ADI、TI）仍壟斷高端市場（＞18-bit、＞1 GSPS）。

3、供應(yīng)鏈風(fēng)險：

車規(guī)級ADC（如NXP的MC33775）交期延長至40周以上，分銷商需備貨策略。

美國出口管制限制高性能ADC（如＞600 MSPS）對華銷售，推動國產(chǎn)化進(jìn)程。

六. 選型建議

1、精度與速度權(quán)衡：

工業(yè)測量選24-bit Delta-Sigma ADC，通信選高速流水線ADC。

2、功耗敏感場景：

物聯(lián)網(wǎng)終端優(yōu)先SAR ADC（如MAX11108）。

3、系統(tǒng)集成：

選擇內(nèi)置ADC/DAC的SoC（如STM32 MCU）以降低成本。

七、代表廠商

1、國際巨頭：ADI（領(lǐng)先高端市場）、TI、Maxim（現(xiàn)屬ADI）、Microchip。

2、國產(chǎn)廠商：上海貝嶺（BL1088 ADC）、晶華微（HSDC系列）、思瑞浦（TPC系列）。