信号功率与噪声谐波功率的比值，用于衡量ADC转换时信号被噪声影响了多少，为了强调谐波失真。值得注意的是，SNDR=SNR+THD。
4)无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range)
SFDR=10xlg(PS/max(PK)) (13)
表示在一定的输出范围内，基波信号功率和最大谐波功率的比值，值越大，ADC的动态性能越好，转换越接近线性。
2.3 ADC吞吐速度
1)转换时间(Conversion Time，tC)，指ADC器件完成一次模拟到数字的转换所需要的时间。积分型AD的转换时间为毫秒级，属低速AD;逐次比较型AD的转换时间为微秒级，属中速AD;全并行/串并行型AD的转换时间达纳秒级，属高速AD。
2)转换率(Conversion Rate，tR)，转换时间的倒数。对于低速A/D转换器，用转换时间表征A/D的运行速度;而对于高速A/D转换器，则采用转换率去表征A/D的运行速度。
为保证AD转换的正确完成，转换率必须大于或等于采样速率(Sample Rate)。通常将转换率在数值上等同于采样速率，常用单位是kSPS和MSPS，每秒采样千/百万次(kilo/Million Samples per Second)。
3 ADC选型原则
为配合项目需求，设计与实现应用于微小井眼下随钻测量系统中的工程参数测量短节中A/D部分的电路，制定以下选型原则。
3.1 合适的温度范围
井下环境复杂多变，对器件有着严格的要求，所以环境因素是重要考虑的因素之一。温度是影响器件正常工作的重要因素，也是限制器件选型的关键因素。井下温度在150℃左右，最大不会超过200℃。随着温度的升高，ADC的参数，诸如信噪比、无杂动态范围、总谐波失真等参数都会随之变化。这些参数若受温度影响的不大，保持相对稳定的变化范围，对整个系统的稳定性起着至关重要的作用。具有较好温度特性的器件，属于特殊器件，先选择合适的工作温度，可以缩小器件选择的范围。
3.2 合适的接口选择
ADC的选择，不单单是对器件的选型，更是对整体电路的设计过程，需要考虑从信号的产生到计算机的数据输入整个过程，也就是数据采集的过程，如图3所示。
在ADC与FPGA/单片机之间存在着接口选型的问题，ADC按接口类型，可以分为串行与并行。串行接口。只有一个数据传输通道，传送一个字节(8位)时，一次传输1位，传输错误后重新发送一位即可。并行接口，有八个数据传输通道，传输数据时一次将一个字节的所有8位同时传输出去，通道间互相干扰，传输错误时，8个传输数据传输通道需同时重新传输。所以，只有一个通道的串行传输方式不存在同步的问题，串行的传输速率也不存在限制，可以达到1 Gb/s，而并行传输速率最高只可以达到100 Mb/s。同时，串行传输也不存在干扰问题，所以串行接口逐渐取代并行接口成为主要的接口方式。
串行常见的有串行外设接口(SPI)、队列串行接口(QSPI)、MICROWIRE接口、芯片间总线(I2C)等。其中，SPI、QSPI、MICROWIRE是三线制，I2C是二线制。各种接口各有优点缺点，如表1所示。
三线接口包括：片选线、时钟线和数据输入/主机输出线。三线接口时钟的工作频率更高，不去要上拉电阻;数据可以在同一时间发送和接收，接口工作在全双工模式;边沿触发，更强的抗干扰能力。
二线接口：包括数据线和时钟线。二线制使用更少的连线，所以可以用于结构紧凑的设计;它为每个从设备分配位移的地址，故不需要片选信号;只有一条数据线的二线制接口，只能工作在半双工模式;电平触发，在嘈杂环境中容易产生数据错位，造成问题。
3.3 合适的ADC类型选择
ADC按结构可以分为：逐次逼近型(SAR)、流水线型(Pipeline)、∑-△型(Delta—Sigma)、插值折叠型(FoldingInterpolating)和双步行(Two—Step)等。各种ADC的性能比较如表2所示。
根据实际项目需要，如果对精度要求高，可以选择∑-△型ADC。如果对转换速度有特别要求，可以选择流水线、差值折叠或者两步型。对功耗有要求的，可以选择逐次逼近型。
3.4 精度与分辨率要求
综合考虑输入通道信号的特征及总误差要求，选择A/D转换精度与分辨率，符合数据采集精度要求。这里的精度要求还要同时考虑传感器、信号调节电路的精度。精度的选择，可以参照静态参数与动态参数。确认精度要求后，确定分辨率。
3.5 A/D转换速度的确定
为保证整个井下系统工作的实时性，需要根据采集信号的变化率以及转换精度的要求，去确定A/D转换速度。
3.6 输入参数的确定
ADC的输入参数主要包括电压的输入范围，参考电压，供电等。在信号采集的过程，信号源产生的信号不是标准电信号，通过传感器、信号调理、放大等转换过程，原始信号被转换为标准的模拟电压信号。根据模拟电压信号，选择具有合适电压输入范围的ADC器件，同时考虑ADC的供电要求。在使用ADC时，需要输入电压满量程使用以保证转换精度的要求。若输入电压的动态范围较小，需要调节参考电压保证小信号输入时ADC芯片满足最大的转换精度。
除以上原则，成本、芯片的利用效率等其他因素也是需要考虑的，选择的ADC器件符合整个系统的实际应用。
4 微小井眼测量系统ADC的选型
通过对整个项目中的要求分析和选型原则，选择Texas Instruments的ADS8590-HT，适用于井下钻井和高温环境下的应用，其具有SSOP封装的28个管脚.在温度-40～175℃范围内，各个参数均具有良好的稳定性。其能承受的最高温度为190℃，满足温度条件。从接口方式和结构考虑，其是具有串行接口的逐次逼近型芯片，在抵抗噪声、转换速度和低功耗方面有着良好的性能表现。精度方面，具有16位的分辨率并且转换速率达到250 kHz，属于中速中精度的芯片，完全适用于井下信号采集的精度要求。各主要参数如表3所示。
从表3可以看出，ADS8590-HT无论在精度还是在转换速度上都符合井下随钻测量系统的要求，尤其具有良好的温度特性。当然，在对于芯片的选择上没有唯一的选择，本文提出的选型原则为项目选择合适的A/D芯片具有指导作用。
5 结束语
A/D转换器作为微小井眼井下随钻测量系统中采集外界数据的必不可少的器件，影响着整个系统的稳定性与兼容性。对由于井下环境的特殊性，器件的工作温度范围是选型的一个必要参考条件;其次，ADC的接口与结构的正确选择，影响着ADC器件的精度与速度，以及对噪声的抗干扰性。最后，还需要综合考虑合适的精度、转换速度、供电、参考电压、功耗、成本等多项因素。本文基于项目提出的ADC的选型原则，也具有通用的指导性。
