连续时间 Σ‑Δ ADC：拓宽精密工业采集带宽的新选择

Σ‑Δ 型 ADC 可实现 24 位及以上有效位数，广泛用于电子秤、RTD / 热电偶测温、生理信号采集等高精度微弱信号测量场景。传统离散时间（DT）Σ‑Δ ADC 依靠过采样换取高分辨率，但输出速率仅数百 SPS，带宽受限。连续时间（CT）Σ‑Δ ADC 的出现，将输出采样率提升至 MSPS 级别，为工业精密采集带来全新架构选项。本文结合 ADI 信号链设计器仿真，以ADI/亚德诺的 AD4134（CT）、AD7768‑1（DT）为代表器件，剖析两种 Σ‑Δ 架构差异、性能表现与工程取舍。

离散时间 DT Σ‑Δ 调制器前端配置采样保持电路，输入信号经采样捕获后送入环路，依靠过采样、噪声整形、数字抽取滤波实现高精度。调制器通过噪声传递函数 NTF 将量化噪声推往高频，基带噪声被抑制；提升调制器阶数与过采样率 OSR，可进一步改善信噪比 SNR。过采样能够扩宽噪声分布频谱，降低带内噪声，同时简化抗混叠滤波器 AAF 设计，后续 sinc 数字滤波器配合抽取完成降噪降速处理，是 DT Σ‑Δ 的核心工作逻辑。

CT Σ‑Δ 架构最大变化是取消前端采样‑保持单元，采样动作转移至后端量化器。DT 方案为容性输入阻抗，采样电容要求前端运放具备高速高精度建立能力，增加 BOM 成本与布板压力；CT 架构呈现阻性输入阻抗，信号源驱动难度大幅下降，多数低输出阻抗信号可直连 ADC，简化信号链。CT 调制器同样包含积分器、量化器与反馈环路，数字滤波、抽取流程与 DT 架构保持一致。

借助 ADI 信号链设计器搭建仿真环境，针对直流电压、中高频交流信号、压力传感器、电流检测四类典型工业场景完成对比验证。在直连信号源的直流、交流电压测试条件下，AD4134（CT）拥有更优 SNR 与有效位数 ENOB；对于压力传感、电流检测等高源阻抗场景，CT‑ADC 依旧需要仪表放大器做前端信号调理，规避负载效应引发信号衰减，该工况下 CT 架构仍维持性能优势。

综合 CT‑Σ‑Δ、DT‑Σ‑Δ 与 SAR ADC 横向对比，CT‑Σ‑Δ 核心优势体现在更高信号带宽、简化前端驱动、同步采样实现简便、抗 EMI 性能更好；但也存在输入共模电压范围受限等短板。

工程选型层面，CT Σ‑Δ ADC 可降低对高阶抗混叠滤波器的依赖，省去高速驱动运放，缩减 PCB 面积与物料成本，适配多通道同步采集工业系统。但遇到传感器高源阻抗条件，不可省略仪表放大器。工程师需要结合带宽、源阻抗、共模范围、系统成本综合评估，选取适配的 ADC 架构。

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