Σ‑Δ 模数转换器也就是 Sigma-Delta ADC，不靠高精度模拟电路直接做多位量化，核心是用过采样、噪声整形、数字抽取滤波这套组合思路，先用简单的 1bit 调制器跑出高速比特流，再靠后端数字电路把低速、高信噪比、高分辨率的信号提取出来，非常适合低频精密测量、音频采集场景，也是仪表、称重、医疗心电、音频芯片里最常用的高分辨率 ADC 架构。常规奈奎斯特 ADC 想要提升分辨率，需要不断提高模拟电路精度，对运放、电容匹配、版图设计要求很高，成本和难度都会快速上升；Σ‑Δ ADC 把大部分压力转移到数字侧，模拟部分只需要积分器、比较器、简单反馈 DAC，电路结构简单，对器件匹配度要求低，同时通过噪声整形，把低频有用带宽里面的量化噪声推到高频区域，再用数字滤波器直接滤掉高频噪声，从而在不依赖高精度模拟器件的前提下拿到 20~24bit 甚至更高的有效分辨率。整套 ADC 分成 Σ‑Δ 调制器、数字抽取滤波器两大模块，调制器做模拟闭环运算输出高速 1bit 数据流，数字滤波模块负责降噪、降采样，最终输出符合奈奎斯特速率的多 bit 数字信号，常见滤波器是 SINC 类滤波器，还可以配置陷波点抑制 50Hz/60Hz 工频干扰。
Σ‑Δ ADC 核心模块清单
| 模块名称 | 内部组成 | 核心作用 |
|---|---|---|
| Σ‑Δ 调制器 | 积分器、求和节点、1bit 比较器、反馈 DAC | 闭环差分运算，完成过采样 + 噪声整形，输出高速 1bit 比特流 |
| 数字抽取滤波器 | SINC 低通滤波器、降采样电路 | 滤除整形到高频的量化噪声，降低数据速率，输出高分辨率多 bit 码 |
Σ‑Δ ADC 信号处理执行步骤
- 输入模拟信号送入调制器求和节点，和反馈 DAC 回送的信号做差值运算。
- 差值送入积分器累积，积分结果送到 1bit 比较器做判决，输出 0 或 1 的高速比特流。
- 比特流一路作为调制器输出送到后端数字滤波器，另一路给到反馈 DAC 转回模拟电压形成闭环。
- 高速 1bit 数据流送入 SINC 抽取滤波器，滤除高频量化噪声，同时按过采样倍率降采样。
- 滤波抽取后输出低速、高 SNR 的多 bit 数字采样结果，供给 MCU 或者 DSP 做后续运算。
- 根据应用配置滤波器阶数、陷波频率、输出速率，在噪声、带宽、建立时延之间做权衡。
整体来看，Σ‑Δ ADC 的本质是把量化噪声从信号带宽里 “推到高频” 再滤除，用数字电路优势换取高分辨率，代价是带宽不高、存在滤波带来的建立延迟，选型上适合慢变精密信号和音频，不适合超高速宽带采集。
【相关 FAQ】
问题 1：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）和普通 SAR ADC 在原理上最大差别是什么？
回答 1：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）依靠过采样和噪声整形、数字抽取滤波实现高分辨率，模拟电路简单；SAR ADC 直接在奈奎斯特速率下逐次比较量化，靠高精度模拟电容阵列，速度更快、分辨率上限更容易受模拟器件限制。
问题 2：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）里面噪声整形是什么意思，在原理中起到什么作用？
回答 2：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）的噪声整形是调制器闭环积分的效果，把量化噪声从低频有效信号频段搬移到高频，后续数字滤波器就能直接滤除这部分噪声，是它实现高信噪比的核心原理。
问题 3：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）适合哪些场景，原理带来的短板是什么？
回答 3：Σ‑Δ 模数转换器（ADC）原理决定它适合精密传感、称重、测温、心电、音频这类低频高信噪比场景；短板是信号带宽有限，数字滤波引入建立延迟，不适合高速、低延迟闭环控制场景。
【参考资料】
[2026-03-15]（sigma delta adc 原理与应用讲解）电子发烧友网
[2025-12-05]（详解 Σ-Δ 型 ADC 拓扑结构的基本原理）电子工程专辑
[2025-07-20]（Σ-Δ ADC 拓扑的基本原理：第一部分）电子工程专辑
[2024-09-01]（MT-022：Sigma-Delta ADC 基础）ADI 官方技术文档
[2023-08-10]（ΔΣ ADC 工作原理）德州仪器 TI 应用笔记
【免责声明】
本文内容仅为 Σ‑Δ 模数转换器（ADC）原理科普整理，不构成芯片选型、硬件电路设计方案依据；Σ‑Δ ADC 实际信噪比、带宽、延时指标取决于器件阶数、过采样率、滤波器配置与前端模拟电路，电路设计、器件选型风险由设计者自行承担。
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评论列表（4条）
我是乌兰科技网的签约作者“硅簇脉冲人”！
希望本篇文章《Σ‑Δ 模数转换器（ADC）技术原理解读》能对你有所帮助！
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本文概览：Σ‑Δ 模数转换器也就是 Sigma-Delta ADC，不靠高精度模拟电路直接做多位量化，核心是用过采样、噪声整形、数字抽取滤波这套组合思路，先用简单的 1bit 调制器跑出高速比特流，再靠后端数字电路把低速、高信噪比、高分辨率的信号提取出来，非常适合低频精密测量、音频采集场景，也是仪表、称重、医疗心电、音频芯片里最常用的高分辨率 ADC 架构。常规奈奎斯特 ADC 想要提升分辨率，需要不断提高模拟电路精度，对运放、电容匹配、版图设计要求很高，成本和难度都会快速上升；Σ‑Δ ADC 把大部分压力转移到数字侧，模拟部分只需要积分器、比较器、简单反馈 DAC，电路结构简单，对器件匹配度要求低，同时通过噪声整形，把低频有用带宽里面的量化噪声推到高频区域，再用数字滤波器直接滤掉高频噪声，从而在不依赖高精度模拟器件的前提下拿到 20~24bit 甚至更高的有效分辨率。整套 ADC 分成 Σ‑Δ 调制器、数字抽取滤波器两大模块，调制器做模拟闭环运算输出高速 1bit 数据流，数字滤波模块负责降噪、降采样，最终输出符合奈奎斯特速率的多 bit 数字信号，常见滤波器是 SINC 类滤波器，还可以配置陷波点抑制 50Hz 60Hz 工频干扰。