SAR ADC的一些简单介绍

《壹》我为什么这么火

大家都说我火，既然这样子，我抛砖引玉，自己试着剖析下。

大家好，我学名叫逐次逼近型模数转换器，出生于上世纪七八十年代，而我真正火起来也就这十年左右。

近些年，好多在企业做产品或者在高校搞科研的人设计的电路，性能有很大的提升。他们把一大部分的功劳都归功于我。

我了解了一下，感觉这是有问题的。这里面我只做了一点点的工作，大部分的原因，还要归结于这个时代。

这就要从摩尔定律说起了。

举个简单的例子。一个长跑运动员，假设它匀速跑。跑100米和10000米，所花费的时间有数量级的差异。

在电路里，可以进行类似的比较。电子是匀速的运动员，特征尺寸是运动员跑的距离。

注意，特征尺寸是极其重要的一个概念，某种意义上，它主导了近半个世纪半导体的发展和算力的发展。

电路里面，特征尺寸已经由十年前左右的180nm发展到最近的7nm。正如运动员跑100米和10000米，所需的时间的差异是数量级的差异一样。电子通过这两个距离所花费的时间，也是有数量级的差异。

数字电路中，特征尺寸的晶体管是基本单元，犹如生物的细胞一样，由它组成了丰富的大千世界。

特征尺寸的显著降低，导致电子耗费时间的极大缩短，宏观层面看到的就是各种类型电路速度的极大提升。而我火起来，根本源于此。

我身体百分之六七十的部分，是由数字电路组成的。这是与其它小伙伴们一个最显著的差异。

所以，你看，还是要归功于这个时代吧。要不是人类的智慧，促成的技术进步，达到如此小的特征尺寸，我的优势怎么能发挥的这样淋漓尽致。

一个东西火起来，往往不是一个因素导致，而是多个合力共同作用的结果，我当然也不例外。

设计计算机的初衷是解决计算能力的。然而，当计算机拥有每秒万亿次的超强算力后，它的潜力会逐渐被各行业挖掘。

工科，商科，社会，经济，管理等都向它靠拢。基于计算机的，各种模拟仿真软件潮水般涌现，并显著提升了效率。

因特征尺寸而导致的速度数量级的提升，也使我受到了广泛的关注和应用。Flash、Pipeline、Delta Sigma等小伙伴时不时找我来取经，然后回去就把我融入到它们中。

你看，近几年的ISSCC转换器好多文章，实质上就是它们与我的混合体。甚至比我小的多的放大器，竟然都能把我的一部分嵌入它里面，得到更好的性能，世界真是太神奇。

这是范围层面的解释。

你若盛开，清风自来。

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《贰》逐次逼近思想

好多人都认为我很陌生，是一个误解。

逐次逼近思想，千百年来，已经渗入到每一个角落。

将一粒石子扔进平静的湖里，在石子落水的点，水会上下振动，而这个振动是以水平面为参照物的。振动的幅度越来越小，直至又恢复平静。这是自然界逐次逼近的实例。

对宇宙的探索，也是这样的过程。

一开始，古人认为天圆地方，地球是宇宙的中心，倡导地心说。随着认识的深入，发现地球围绕太阳转这一事实，认为太阳是宇宙的中心，提出了日心说。这样就对宇宙有了相对正确的认识。

而后来，我们知道太阳系属于银河系，相比于日心说有了进一步的认识。那银河系是宇宙中心？我们知道当然也不能这样说。随着科技的进步，人类会越来越逼近客观事实。

再如，你和女朋友由认识到在一起，也可看作是逐次逼近的过程。

一开始认识，你们关系淡，也就是距离远。然后，聊天，互送礼物，吃饭，看电影等等，一次次的互动了解，加深彼此的认识。

每一次，关系相比于上一次都有不同。多数的时候，好感度是上升的，距离是变近的。而当中总会有这样的插曲：你没给我买礼物，我沮丧时你没有关心我，怀疑你跟另一个人搞暧昧等等。

每一次接触，都会对两个人的关系形成影响，这个影响或者是正面的，或者是负面的。你们最终在一起了。回首认识到相恋的整个过程，你俩的关系，趋势向好。其中的挫折，是必不可少的磨合而已。

好多人，一开始接触股票，很可能因为朋友的一句话，或者偶然的个股供需失衡事件。大概率上，前几次都会赔钱。

原来掌握的信息太片面，还是自己太naive。

交了学费之后，我们开始反思，学习。收集客观事实，进行整理加工，对未来的走向进行判断。我们发现，相比一开始接触股票，已经有了很大的进步。然而发现还是难以赚到钱。

再进一步，除了分析客观事实，包括基本面宏观政策等，我们仍不满足。所有参与者对于行情的预期，情绪等这些主观因素，我们把这些基于主观的客观，也放到客观里，据此形成个性化主观。

此基础上再作出判断，相比于之前的认识，就又深了一层。

警官通过对证据的收集，分析案件，确定嫌疑人，发现真相等也一样。律师，考古学家，生物学家，物理学家，数学家等等，在不同领域分析研究，都是一步步逼近真相的过程。

逐次逼近思想，一把打开新世界大门的钥匙。

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《叁》构成

为了大家更深入的了解我，讲一下我的组成。

有四个部分，采样，基准，量化，逻辑控制。 下面逐一进行分析。

采样，类似于拍照过程，化动态为静态。比如要抓取一个运动员跳水整个过程。每隔1微秒拍一次，将多次的记录点连起来，就是整个跳水过程。

一个个的点就是采样的过程。 但这个点要想被计算机识别，要找到它距离水平面的具体尺寸。也就是后面的逐次逼近的过程。

逐次逼近的过程本质上是测量方法的一种。

基准，顾名思义，一个用来比较的标准。

量化的本质是比较。 还是湖水投石的例子。投入石子那个点的振动，每次都是与水平面作比较，高于水平面时，有向下落趋势，低于水平面时，会有向上的趋势。

判断的过程就是量化。

我的名字里面有逐次逼近两个词，既然是逐次，就有多次的过程。而逼近，意味着一次比一次近。逐次意味着逻辑控制，逼近意味着趋势。

整个的工作过程是怎样的？还是用运动员跳水的例子来类比。每隔1微秒拍照（采样）一次运动员离水面的高度。然后对这一长度（高度）进行测定。

那长度测定怎么实现呢？

逐次逼近的原理。

假设是十米跳台，将这个长度与五米作比较，如果长于五米，计数1，长度减去五米。如果短于五米，计数0，长度加上五米。这就完成了一次的逼近过程。之后同样与五米作比较，并计数，增减两点五米，以此类推。直到长度无限趋近于五米。

通过计数结果与增减系数相乘，加总，就是一次的高度。

把所有长度连接成线，就恢复了运动员跳水的过程，也就是我的整个工作过程。