研尚科技的客户在一个项目中，向我们提出了这一问题，来看看研尚的技术专家是如何解答的。

客户问题描述

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我正在一个需要同时进行ADC / DAC的项目中。典型的微控制器中的板载ADC的规格非常薄弱，而具有良好规格的单独ADC则比音频编解码器贵得多。例如，比较以下三个选项：

• 某具有三个16位，最大50ksps的ADC，有效达到不到15位的水平。这可能是针对高分辨率ADC的最佳选择。它还具有一些高速12位ADC和一些DAC。价格：3.26美元
  

  
  

• 一个基于I2S的音频编解码器，它具有六个具有17.5有效位的24位，96ksps ADC（如果我对数据手册的阅读是正确的话）。它还具有八个规格相似的DAC。所有输入/输出均为全差分，并且可以关闭ADC上的高通滤波器。价格：4.90美元

  
  

• 具有类似规格的最便宜的TI ADC是，这是一款24位，105ksps ADC，还具有约17.5有效位。但是，这是$ 6.31的一部分，并且只有一个通道！四通道器件的价格为14.65美元。

因此，使用音频编解码器进行测量似乎很有吸引力。

为什么不这样做呢？使用音频编解码器进行测量是否有任何意外的缺点？

研尚专家解答

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音频编解码器的线性度很高且噪声极低，但是它们通常通过交流耦合消除直流偏移，并且它们的绝对精度（比例因子）不是很严格地控制，因为这些方面在音频工作中并不那么重要。这使得它们不太适合通用ADC / DAC应用。

我在下面介绍一般概念。当然，所提到的内容需要大量的工程设计-电路仅用于说明工作原理。选择校准算法，参考转换器，开关以及模拟缓冲和信号处理将决定设计的性能。

数模转换器

一般要求是要有一个多于n个输出通道的DAC通道。还需要参考ADC。每个输出通道都可以取自两个相邻DAC之一。ADC被馈送来自DAC之一的输出。当n个DAC馈入输出时，一个正在馈入ADC并进行校准。校准完成后，DAC返回其输出占空比，下一个DAC连接至ADC。

上面的示例显示了用于获得3个输出的4CH DAC。开关位置如下：

• CH1校准，CH2-4输出：SW1闭合，SW11下降，SW12下降，SW13下降。
  

• CH2校准，CH1,3-4输出：SW2关闭，SW11上升，SW12下降，SW13下降。
  

• CH3校准，CH1-2,4输出：SW3关闭，SW11向上，SW12向上，SW13向下。
  

• （如图所示）CH4校准，CH1-3输出：SW4关闭，SW11向上，SW12向上，SW13向上。
  

将测试波形施加到正在校准的通道，并使用“体面的” ADC捕获。有很多可负担得起的，DC精确度的ADC，甚至是sigma-delta的ADC。可以测量捕获的波形以得出校准系数-至少在偏移和增益方面。校准本身通过数字信号输入到DAC中进行。

为了使开关毛刺馈通最小，输出选择器开关可以是光致动MOSFET。包括一对SW1x的一对单极开关中的每一个都可以被定相以重叠操作。当SW1x的两个极都连接到输出时，输出实际上是平均值。只需一点点，您就需要为两个通道提供相同的输出数据。请注意，每个通道具有不同的校准，因此将相同的输出馈送到两个通道DAC需要馈入不同的二进制输入。

如果正确开发了此概念，则可以以非常合理的成本来产生非常准确的高性能输出。如果您小心的话，只需花几美元，就可以得到16位以上的准确通道。由于大多数音频DAC产生小幅度信号，因此需要对信号进行缩放和放大。除非它们具有足够的直流精度，否则任何信号处理阶段都应在校准环路内。该概念还固有地确保了每个通道的诊断。

模数转换器

可以反向应用相同的方法：具有一个额外的ADC通道和一个参考DAC。每个ADC的输入可以来自三个源：两个相邻输入通道之一或参考DAC。当n个ADC对输入进行采样时，一个对来自DAC的参考信号进行采样并进行校准。校准完成后，ADC返回其输入占空比，下一个ADC连接至DAC。

上面的示例显示了一个用于对3个输入进行采样的4CH ADC。开关位置如下：

CH1校准，CH2-4输入：SW1闭合，SW11下降，SW12下降，SW13下降。

CH2校准，CH1,3-4输入：SW2关闭，SW11向上，SW12向下，SW13向下。

CH3校准，CH1-2,4输入：SW3关闭，SW11向上，SW12向上，SW13向下。

（如图所示）CH4校准，CH1-3输入：SW4关闭，SW11向上，SW12向上，SW13向上。

多层次设计

可以将相同的概念应用于参考转换器。假设您有一个6通道音频编解码器，具有6个输入和6个输出。您可以将其应用于4通道模拟I / O设计，剩下5个DAC用于输出，一个DAC用于辅助基准，5个ADC用于输入，一个ADC用于辅助基准。最后，您只需要一个主要的基准ADC或DAC。一个可用于校准辅助参考，一个可用于校准另一个辅助参考，最后，辅助参考可用于校准用于I / O数据转换的ADC和DAC。这可以被称为是微型的标准实验室了

研尚科技可提供的部分产品列表

• 音频编解码器： Codec、 ADC、 DAC、 音频功放、 硅麦、 耳放

• 射频器件： 定位芯片、 定位模块、 LNA、 无线射频芯片、 NFC

• 电源转换： 升压芯片、 降压芯片、 LDO、 背光驱动

• 电源管理： 锂电池充电管理、 锂电池保护、 QC快充协议、 OVP/OCP、 电压检测、 复位芯片、 PMU、 显示屏电源芯片、 MOSFET、 ESD

• 存储器： SDRAM、 DDR、 Flash、 EEPROM

• 马达驱动： 步进电机/无刷&有刷

• MCU微控制器： MCU、 指纹芯片、 加密芯片

• 无线通信： 5G&4G通讯模组、 NB-IoT模组

• 其它芯片： 运算放大器、 OSD