我們都知道 ΔΣ (Delta-Sigma)  ADC 是有延遲的，對于實時性要求強的還是要選 SAR，那問題來了，有沒有一種沒有延遲的  ΔΣ (Delta-Sigma) ADC 呢？有的，就是我今天說的：

是的就是這個型號：

參數(shù)很好看，其實最大的問題還是在整體的布局上，其實大多數(shù)時候大家沒有本事讓它的超低噪音發(fā)揮。

噪聲實測與怎么“把噪聲壓到 200 nV”

帖子給出了從“能跑”到“跑到標稱”的實測路徑，比較有參考價值：

要“超低阻地”，模擬與數(shù)字分區(qū)，多 GND 腳全部直落地面；作者在轉(zhuǎn)接板上用銅箔做地平面，模擬側(cè)盡量不接面包板彈片；因為面包板接觸的微動與寄生，讓噪聲卡在 ~3 μV_RMS。換成“模擬區(qū)獨立地平面 + 硬連”后，降到 ~200 nV_RMS。

作者一開始 >1 μV_RMS，懷疑某些旁路電容把電流“傾倒”進敏感地，移除/重擺位后 ~250 nV_RMS，最終到 198 nV_RMS；使用好基準（例：LT1021B 5 V）和干凈 VCC 很關(guān)鍵；作者用過 USB 5 V 時噪聲回到 ~3 μV_RMS，說明 VCC 會串入噪聲。

電阻件本底噪聲（1/f “余噪”）：大尺寸金屬膜電阻更安靜，小貼片阻可明顯更吵。

測試的時候用 ±VREF 上的 1 k/1 k 分壓，在 IN+ 與 IN? 之間串 10 Ω，得到 ~25 mV 差分、2.5 V 共模 的小信號做測試；放在盒裝避氣流，金屬屏蔽可更進一步。

結(jié)論：要拿到 200 nV 量級，電氣與機械的“潔凈度” 一樣重要；面包板不行，轉(zhuǎn)接板也要分模擬/數(shù)字地面，地與參考的回流路徑必須可控。

LTC2440 是一款 24 位高速 ΔΣ (Delta-Sigma) ADC，支持 可編程速度/分辨率，主要特點是：

無延遲 (No Latency)：切換速率或輸入時不需要等待濾波器穩(wěn)定。

高精度：積分非線性 (INL) 僅 5 ppm，失調(diào)小于 5 μV。

可編程速率/分辨率：10 種模式，從 6.9 Hz / 200 nV RMS 到 3.5 kHz / 25 μV RMS。

差分輸入與差分參考，輸入范圍 ±0.5 × VREF。

內(nèi)部自動校準：每次轉(zhuǎn)換都會自動修正失調(diào)與滿量程誤差。

自動睡眠功能：低速時平均功耗可降到 20 μA。

主要電氣指標

分辨率：24-bit (無缺碼)。

噪聲性能：

6.9 Hz 模式：200 nV RMS (同時抑制 50/60 Hz)。

880 Hz 模式：2 μV RMS。

最高速 3.5 kHz：25 μV RMS。

線性度：5 ppm of VREF。

輸入范圍：±0.5 × VREF，參考電壓 0.1 V ~ VCC。

電源電壓：4.5 V ~ 5.5 V。

電流消耗：

轉(zhuǎn)換時 8~11 mA。

休眠 < 30 μA24。

轉(zhuǎn)換過程

ADC 工作周期分為三步：

1. Conversion (轉(zhuǎn)換)：ΔΣ 采樣 + FIR 濾波。
2. Sleep (休眠)：轉(zhuǎn)換結(jié)束后自動進入低功耗狀態(tài)。
3. Data Output (輸出)：通過 SPI 讀出 32 位結(jié)果。

特點：

每次輸出數(shù)據(jù)與剛完成的轉(zhuǎn)換嚴格對應(yīng)，沒有延遲；支持高速多路復(fù)用，因為切換通道后無需等待穩(wěn)定。

速率/分辨率配置

通過 SDI 管腳可選擇十種 OSR (過采樣比) 模式：

1. OSR = 256 (880 Hz, 2 μV RMS, ~21 bit ENOB)。

2. OSR = 32768 (6.9 Hz, 200 nV RMS, ~24.6 bit ENOB)。

其它中間值：55 Hz、110 Hz、220 Hz、440 Hz 等；切換速率 無延遲，即新一幀數(shù)據(jù)立即生效。

噪聲與精度特性

RMS 噪聲隨速率變化：速率越低，噪聲越小，分辨率越高。

溫度漂移：

失調(diào)漂移 20 nV/°C。

滿量程漂移 0.2 ppm/°C。

共模抑制 (CMRR)：120 dB。

輸入電容：采樣電容約 3.5 pF

關(guān)于無延遲構(gòu)架

“無延遲 (No Latency)” 是 LTC2440 的核心優(yōu)勢之一，它解決了傳統(tǒng) ΔΣ (Delta-Sigma) ADC 在 濾波器延遲 上的痛點。

傳統(tǒng) ΔΣ ADC 的問題

ΔΣ ADC 的輸出不是直接量化的結(jié)果，而是經(jīng)過 數(shù)字濾波器 (通常是 Sinc 濾波器) 處理后的結(jié)果；濾波器有一定階數(shù)（比如 Sinc3），意味著它需要積累多個采樣周期才能輸出穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

當 切換輸入通道 或 改變速率/OSR 時，前幾幀數(shù)據(jù)會被“污染”，需要丟棄，直到濾波器“沖刷”干凈；這就造成了延遲 (Latency)，常見在幾十毫秒到幾秒之間（取決于 OSR）。

例如：假設(shè)一個 ΔΣ ADC 工作在 10 Hz，濾波器長度為 256 點，切換通道后可能需要 1~2 秒才能輸出穩(wěn)定的新通道數(shù)據(jù)。

LTC2440 的無延遲架構(gòu)

LTC2440 采用了 特殊的 ΔΣ 架構(gòu)：

每次轉(zhuǎn)換都會做 完整的采樣 + 數(shù)字濾波，而不是依賴一個長 FIR 輸出流水線；每次轉(zhuǎn)換結(jié)果獨立，不會受前一幀影響；所以切換輸入通道、參考電壓，甚至速率 (OSR)，下一個轉(zhuǎn)換結(jié)果就是有效的；這就是 “No Latency ?Σ” 的由來。

傳統(tǒng) ΔΣ ADC：像一個“長水管”，剛換水龍頭（通道/速率），前幾秒流出來的水里還混著舊水，要等一段時間才能喝到干凈的新水。

LTC2440：像一個“獨立水杯”，每次都直接接一杯新水，立即就是正確的。

挖挖設(shè)計思路

理論原理

傳統(tǒng) ΔΣ + 濾波器的延遲

ΔΣ ADC 前端用 調(diào)制器 (Modulator) 把輸入信號轉(zhuǎn)成高頻 1/0 比特流；后端用 數(shù)字濾波器 (Sinc 濾波器) 做抽取 (Decimation)，輸出低速高分辨率結(jié)果

其中濾波器的長度 N 決定了延遲：輸出結(jié)果 = 當前輸入 + 前 N-1 個輸入的加權(quán)；在切換通道或輸入跳變時，濾波器“還沒清空舊數(shù)據(jù)”，所以輸出要過幾個周期才能穩(wěn)定。

數(shù)學上，傳統(tǒng) Sinc3 濾波器延遲大約是 1.5 × OSR 個采樣周期。

LTC2440 的特殊架構(gòu)

LTC2440 采用了一種 單次轉(zhuǎn)換 (single-shot) ΔΣ 架構(gòu)：

每次轉(zhuǎn)換時，調(diào)制器運行完整的 OSR 周期，并且數(shù)字濾波器 只對這一幀數(shù)據(jù)做計算；沒有歷史數(shù)據(jù)的“尾巴”，所以不存在濾波器延遲；這就是 No Latency ΔΣ 的核心思想。

架構(gòu)實現(xiàn)

LTC2440 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)手冊給的方框圖）包括：

調(diào)制器 (ADC)：產(chǎn)生比特流。

數(shù)字 FIR (Decimating Filter)：一次性計算完整輸出。

DAC + 校準電路：每次自動進行 offset/full-scale 校正。

狀態(tài)機：保證轉(zhuǎn)換、休眠、輸出三個階段互不干擾。

關(guān)鍵點在于：濾波器不做“流水線連續(xù)輸出”，而是 逐幀計算；因此切換速率 (OSR) 或輸入后，下一幀立即是新的結(jié)果。

豎線“通道切換”處：輸入從舊通道跳到新通道。

傳統(tǒng) ΔΣ：先經(jīng)歷一段“濾波器延遲”（第二條豎線），之后才開始向新值收斂（示意性用指數(shù)過渡表示）。這段延遲對應(yīng) FIR 濾波器的群時延/流水線長度。

LTC2440：在下一幀采樣點就立即更新到新通道的真實值（無延遲），標記在圖中的“LTC2440 下一幀即更新”。