高精度数据采集SoC方案

高精度Σ-Δ调制器。高精度ADC，特别是嵌入了处理器的SoC芯片，噪声模拟模型非常复杂，除了量化噪声及模拟部分各种器件的热噪声、 1/f噪声外，还有数字电路随时钟节拍运行时产生的衬底噪声和电源噪声。这些噪声源都严重地影响了高精度Σ-Δ调制器的性能。为此，芯海科技公司技术专家们在模拟部分设计时，充分考虑了这些噪声的调制和成型，创新性地使用了四阶随机斩波Σ-Δ调制器。从图1中可以得到四阶Z域的传输函数为：

可以看出，经过这个调制器后，输入信号X(Z)没有什么变化，仅仅是增加了延迟，但是量化噪声被函数H(Z)=(1-Z-1)4所加权，成为高频成分，这个函数我们称为噪声成型函数。利用调制器后面的降采样滤波器，我们可以将高频部分（基带以外）的量化噪声滤除，这样我们就得到了信噪声比极高的量化信号。

高性能的DSP信号处理模块。高精度的ADC除了低噪声的模拟调制器外，高性能的DSP模块同样起着至关重要的作用。这个滤波器，既要保证足够高的信噪比，又要考虑系统对信号的延迟。现在的测量系统，通常都要求"One Cycle Settle"，即单周期建立。为此，在此类SoC设计中采用了先进行高速高阶滤波器，再加一阶滤波输出的方式，来同时达到高的性噪比和高的响应速度。

高性能PGA实现方式。由于高精度ADC所探测的信号非常微弱，必须要通过前置放大器对信号进行放大，提高信噪比。前置放大器在放大信号的同时，自身也会产生噪声，并且会限制系统的共模输入范围，增加系统成本及功耗。芯海科技采用了特有的低功耗、低噪声、低成本PGA实现方式，设计出了高性能的SoC方案，大大提高了产品的市场竞争力。

小结

基于上述创新设计思路和技术的SoC产品如CSU12xx及CSU1101B，与同类竞争产品相比主要优势特性一是精度高，二是低功耗。基于这些优势特性，目前该类多系列的SoC已经成功应用于包括高性能太阳能自动上位人体秤、电子血压计等应用，实现了超过50万片的累积销量，成功地帮助芯海科技在国内数据采集器件市场占有了一席之地。