芯聚威新品SW201x：24bti 8 通道同步 ADC，采样率最高可达 400K

国产半导体现在的打法就是P2P，想要取胜就是两点，性能和价格的双赢，当然了价格这个原因很多，但是性能和参数确实是硬实力；其实今天这个也算老朋友了，在今年的三月份就介绍过他们一些东西了，经过几个月的打磨现在又拿出了不错的东西。

先来简单的回忆一下他们吧！

芯聚威:来自成都的信号链系统（围绕ADC展开）

聚芯微

聚芯微

也是一家专门做 ADC 的公司，基本上常见构架的都有产品：

主要还是分四个场景，工业过程，医疗测量，军工以及集成的 AFE 方案

主要还是分四个场景，工业过程，医疗测量，军工以及集成的 AFE 方案

精度和采样率

精度和采样率

在大的牌面上，是没有明显的短板的，基本上大对数应用都可以找到产品。

这次我拿到的是俩颗 SD 构架的 P2P 产品：SW201X是对标TI ADS1278的， SW201SX是在基础上升级的，最多可以到400K，8通道的输出。

特点就是通道多，采样率高以及真同步，在对相位敏感的场景是非常适合的

特点就是通道多，采样率高以及真同步，在对相位敏感的场景是非常适合的

看见框图确实是这样的

看见框图确实是这样的

一眼就知道是P2P 的

一眼就知道是P2P 的

想要完全把芯片的功能发挥出来，得 FPGA驱动，先来看一下官方的评估板：

布局是很美观的

布局是很美观的

完整测试图

完整测试图

这个渲染一眼嘉立创，为了完全评估其性能，里面的 LDO 都是 LT30xx 系列：

用料豪华

用料豪华

这个评估板的内容，可以再写一篇，这篇还是以本身的性能为主。

我先放一个实测图

我先放一个实测图

对，重点再强调一下带 S 的版本采样率是可以到 400K 的：

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带s的是升级款，主要就是在速率上做了扩展，其他是一样的。软硬件也是兼容1278的，在实测环节里面，看不带 S 和带 S 的版本温漂这些是差不多的，静态性能是一样的，动态性能差别比较大。

这是 S 版本性能汇总，可以看到在高精度 SINC 开启的情况下噪音最低可以到 4.5

这是 S 版本性能汇总，可以看到在高精度 SINC 开启的情况下噪音最低可以到 4.5

除了喜闻乐见的参数呈现和一些仿真以外，这次也是拿到了原厂的测试结果，数据保真，欢迎测试使用～

开始！

就是这样

就是这样

这个参数的呈现不是最好看的，我选择了一些易读的表达方式。

这个数据取自特性

这个数据取自特性

展示了 SW201x（SW2014/SW2018）芯片在不同模式（HS、HR、LP、LS）下的关键性能指标：

第 1 图：SNR 与 THD（dB）

HR 模式 SNR 达到 111.7 dB，THD 低至 -122.9 dB

LP 模式 THD 表现最佳（-124.3 dB）

所有模式 THD 均低于 -118 dB，线性失真极低

第 2 图：噪声性能（μVrms）

对比 FIR 与 SINC 滤波器在各模式下的噪声表现

SINC 滤波器总是更低噪声

最佳配置为：HR + SINC（4.5 μVrms）

第 3 图：功耗（mW/通道）

功耗从 HS 的 34 mW 降至 LS 的仅 2.7 mW

LP 模式 仅用一半功耗维持接近 HR 的性能

好的，现在开始给大家喂饭，少安毋躁～

因为是数据手册参数好多，那我就直接抽取出来我平时感兴趣的东西。

工作模式与性能指标

支持4/8通道同步采样

最高数据速率：144kSps

滤波器可选：高带宽 FIR / 低延迟 SINC

增益误差：< 1‰

增益温漂：1.08 ppm/°C

Offset：< ±60 μV

Offset drift：0.67 μV/°C

模拟输入与参考参数

电源参数与功耗

滤波器参数与延迟

SW201x 提供两种数字滤波器选项，通过 FILTER 引脚切换：

FIR 的纹波控制在 ±0.005dB，建议加前级 RC 抗混叠滤波器

SINC 适合测量直流或低频（更低延迟、更低噪声）

注：滤波器带宽随 ODR / 模式动态变化，手册建议用 decimation rate 设置调节带宽。

其他参数

噪声性能（短路输入）：

HS/SINC：5.6 μVrms

HR/SINC：4.5 μVrms（性能最好）

把我抽取出来的参数都可视化

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图表共分为六个板块，涵盖关键指标：

性能类指标

SNR & THD 折线图：HR 模式 SNR 最佳（111.7 dB），LP 模式 THD 最小（-124.3 dB）。

输入噪声柱状图：SINC 滤波器普遍噪声更低，HR+SINC 为最佳配置。

每通道功耗柱状图：HS 模式最高（34 mW），LS 模式最省电（2.7 mW）。

模拟 / 电源类参数

模拟输入 & 参考参数雷达图：展示输入阻抗、电流、参考电流、共模范围等关键特性。

供电电压柱状图：AVDD（3.3V）、DVDD（1.8V）、IOVDD（3.3V）均为标准供电。

滤波器对比图

FIR vs SINC 滤波器性能图（带宽 vs 延迟）：FIR 延迟大但带宽高；SINC 适合低延迟场景。

SW201x 中两种数字滤波器结构的特性差异

SW201x 中两种数字滤波器结构的特性差异

手册里面有着 4 种模式下的动态测试：

如图所示

如图所示

我这里只写高速和高精度模式，感觉很有代表性。

图是 SW201x 系列 ADC 在 HS（High Speed）模式下的典型频谱测试结果，展示了不同输入幅度、不同滤波器（FIR/SINC）配置下的输出频谱和关键性能参数。

共分为六个子图，左侧为 FIR 滤波器，右侧为 SINC 滤波器，每列对应不同的输入幅度（-0.5 dBFS、-20 dBFS、-40 dBFS）。

总体测试条件说明

温度：25 °C

工作模式：HS 模式（高速）

电源电压：

AVDD = +5 V

DVDD = +1.8 V

IOVDD = +3.3 V

参考电压：VREFP = 2.5 V，VREFN = 0 V

时钟：fCLK = 27 MHz

采样率：105.47 kSps

样本点数：32768 points

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FIR vs SINC 滤波器特性对比（在 HS 模式下）

若追求最高分辨率与准确度：使用 HS + FIR + 满幅输入。

若低幅信号更常见（如微弱传感）：建议使用 SINC 滤波器。

若关注带宽与实时响应：使用 FIR，可与 HR 模式结合。

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将 SW201x 在 HS 模式下的频谱特性按输入幅度逐级展示（-0.5 dBFS、-20 dBFS、-40 dBFS），对比了 FIR 滤波器 与 SINC 滤波器 的性能：

1. SNR（信噪比）:SINC 始终优于 FIR，尤其在高输入下差距可达 2.6 dB。
2. THD（总谐波失真）:FIR 在 THD 表现上略优（尤其在高信号时），但差距不大。
3. SFDR（杂散动态范围）:FIR 滤波器略优，说明其对杂散分量抑制更好。
4. 输入幅度越低时，系统噪声主导，指标整体下降明显。

来绘制一下相位噪声谱、频域纹波变化：

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FIR 与 SINC 滤波器在 频域性能 上的差异对比：

上图：相位噪声谱（Phase Noise, dBc/Hz）

FIR 滤波器

低频段（<1 kHz）表现优越，近端噪声低；远端（>10 kHz）噪声滚降略慢。

SINC 滤波器

在远端具有更平滑的衰减，适合对高频噪声更敏感的应用，但在近端相位噪声略高于 FIR。

下图：幅频响应（Ripple & Rolloff）

FIR 滤波器：通带内有轻微波纹（passband ripple）；截止频率处滚降更陡峭，提供更好抑制。

SINC 滤波器：通带较平滑，纹波小，适合高保真应用；截止区过渡带更宽，rolloff 较缓。

第二张

第二张

测试条件和上面是一样的。

图 7 vs 图 9：时域噪声波形对比

图 8 vs 图 10：噪声分布直方图对比

FIR 滤波器：虽然能提供更高的 SNR（见前页频谱），但其通带更宽、抗混叠能力略逊 → 噪声积分范围大 → 输出 RMS 噪声更高。

SINC 滤波器：虽然 SNR 稍逊，但带宽受限 + 滤波平滑 → 显著降低 RMS/峰-峰 噪声，更适合 高稳定度直流测量。

用用 Python 重现一下直方图以及叠加高斯拟合：

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FIR 和 SINC 滤波器在典型测试条件下输出噪声的直方图分布，并叠加了高斯拟合曲线，用于比较两种滤波器对随机噪声的抑制能力。

FIR 滤波器：

RMS 噪声（Noiserms）：约 6.07 μV

直方图分布：呈现近似对称的高斯分布

高斯拟合标准差（σ）：约为 6.07 μV，与图中标注的 6.08 μV 极为接近

FIR 滤波器具有更宽的输出噪声分布，意味着其对带外噪声的衰减可能不如 SINC 滤波器

SINC 滤波器：

RMS 噪声（Noiserms）：约 4.48 μV

直方图分布：同样接近高斯分布，中心集中度更高

高斯拟合标准差（σ）：约为 4.48 μV，拟合良好

SINC 滤波器在相同采样率下能实现更低输出噪声，说明其低通特性更加陡峭，有效抑制了高频噪声

最后一个

最后一个

在 HS 模式、fCLK = 37 MHz、不同输入电平（-0.5dBFS、-20dBFS、-40dBFS）下，分别使用 FIR 滤波器 与 SINC 滤波器 后的输出频谱图（共 6 张图，图11~图16），目的是评估在不同信号幅度下滤波器的频域性能表现。

测试环境是一样的，内容继续解读。

FIR vs SINC 滤波器

SINC 滤波器整体在 SNR、SINAD 指标上优于 FIR，尤其在低输入电平时（图15, 图16）表现更稳定。

FIR 滤波器在 -0.5dBFS 时具有略更低的 THD，噪声底也较干净，但随着信号幅度降低，SNR/SFDR 降低更快。

动态范围（Dynamic Range）

从 -0.5 → -40 dBFS：SNR 从约 106 → 68（FIR），109 → 72（SINC），这体现了 ADC 在低电平下的本底噪声限制。

动态范围估算：

FIR: ≈ 106.2 - 68.1 = 38.1 dB

SINC: ≈ 109.3 - 72.4 = 36.9 dB

即在高带宽配置下，动态范围约为 37–38 dB

THD 与 SFDR

两种滤波器在 -0.5 dBFS 时 THD < -121 dB，极为优秀，适合高保真应用。

在 -40 dB；FS 时，FIR 的 SFDR 降至 ~96 dB，而 SINC 仍保持 ~100 dB。

总结一下：HS 模式下 FIR/SINC 滤波器在不同输入幅度下的性能

滤波器性能对比（FIR vs SINC）

输入幅度对动态指标影响

随着输入幅度从 -0.5 dBFS 降至 -40 dBFS：

SNR/SFDR 全线下降约 30–40 dB，说明在弱信号下噪声主导。

THD 几乎保持一致，说明非线性失真主要由内部电路而非输入信号主导。

SINC 相比 FIR 在低输入幅度下保持更高的 SNR 和 SFDR。

时钟频率影响（27 MHz vs 37 MHz）

数据速率从 ~105.5 kS/s 提升到 ~144.5 kS/s，**提升约 37%**。

所有指标（SNR, SINAD, THD, SFDR）差异极小，说明滤波器的频率响应可很好适应主时钟变动。

频谱图中主频信号仍保持在 1 kHz 左右，带外噪声纹波保持一致，时钟切换对谱形无明显影响。

时域噪声图 & 分布直方图（图7~图10）

以上就是所有 HS 模式的测试图的详细解读，接下来就总结一下：

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在 HS 模式下，不同输入电平（-0.5 dBFS、-20 dBFS、-40 dBFS）和时钟频率（27 MHz / 37 MHz）下，FIR 与 SINC 滤波器的性能表现，包括：

SNR vs 输入电平

SINC 滤波器在所有电平下 SNR 更优，尤其是在较高输入幅度时差距最大（约 +2~3 dB）。

随输入电平减小，SNR 等比例下降，呈线性趋势；提高 fCLK（从 27 → 37 MHz）对 SNR 提升有限。

SFDR vs 输入电平

SFDR 同样随输入电平下降而降低，但下降趋势比 SNR 更陡；在 -0.5 dBFS 处，SINC 滤波器 SFDR 稍优（+1~2 dB）。

FIR 滤波器在 -20 dBFS、-40 dBFS 时表现出更强的底噪抑制稳定性（部分因为主次谐波位置不同，SINC 会保留更多旁瓣）。

数据丰富，可以继续研究：

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HS 模式下，FIR 与 SINC 滤波器在不同输入电平（dBFS）和主时钟频率（fCLK = 27 MHz / 37 MHz）下的 SINAD 与 THD 性能对比，分为两个子图：

上图：SINAD vs 输入电平

SINAD（信噪失真比）随着输入电平增加而上升

SINC 滤波器整体优于 FIR 滤波器，约提升 2~3 dB

fCLK = 37 MHz 时，SINAD 稍优于 27 MHz，特别是在中等输入电平（-20 dBFS）时更明显

下图：THD vs 输入电平

THD（总谐波失真）在高输入电平下更优（数值更高表示失真更小）

SINC 滤波器在低输入电平（-20, -40 dBFS）下明显优于 FIR，尤其在 27 MHz 时差异更大，两种滤波器在接近满幅输入时性能差异缩小

上面也说了足够多的频域的数据分析，相信大家之后也可以自己评估一个数据手册的数据怎么样，但是还有一个 HR 模式没有写，这里就简单的写一下。

HR 模式下数据率为 52.73kS/s（由 fCLK=27 MHz 经抽取后得到），比 HS 模式下的 105~144kS/s 更低，换来了更优的噪声性能。

这个抽取率直接在这个图上面

这个抽取率直接在这个图上面

有需要的朋友可以拿数据手册自己看从图17~图22 和 图27图32 提取：

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图表分别展示了 HR 模式下 FIR 和 SINC 两类数字滤波器的关键性能参数（所有的数据都是两个滤波器下的比较）：

1. 低电平信号（-40 dBFS）应用场景：若系统需采集微弱信号，FIR 滤波器在 SNR 和 SINAD 上略优，可提供更低噪声地线性表现；但 THD、SFDR 略有下降，需权衡。
2. 满量程或大信号输入场景：SINC 滤波器在 -0.5 dBFS 时 THD、SFDR 表现更佳，适合高动态范围或高保真采样需求。 若需一致性的噪声性能：倾向 FIR。 若需极致 THD/SFDR（如音频/通信类 ADC）：倾向 SINC。

如同 HS 模式一下，再总结一下 HR 模式的特点：

HR 模式总体定义

HR 模式（High Resolution）：顾名思义，该模式优化高精度、低噪声采样，适合对信号保真度与低噪声要求极高的场景。

测试条件（如无特别说明）：

温度：+25 °C

AVDD = 5V，DVDD = 1.8V，IOVDD = 3.3V

f_CLK = 27 MHz（部分图页为 37 MHz）

VREFP = 2.5V or 3V, VREFN = 0V

性能总览表（FIR vs SINC）

从图 17～32 中做出对比表：

频域表现分析

FIR 滤波器：频谱中高频衰减更平缓，transition band 较宽，杂散成分控制良好；低电平时（-40 dBFS）噪声基底上升更明显。

SINC 滤波器：杂散抑制能力最强（SFDR 最高达 129.3 dB），THD 也低，频率响应 sharper，截止带陡峭。

时域噪声表现

通过图 23–26 提供的时间波形 + 噪声直方图：

SINC 噪声密度更集中、总幅度更小，更适合用于低频、微弱信号采集。

1. 参考电压影响：图 27~32 所示使用 VREFP = 3V 而非 2.5V，能有效提升 SNR 与动态范围。
2. 时钟频率变化：部分 HR 性能与 f_CLK = 27MHz 或 37MHz 密切相关，应在系统中确保时钟源稳定。
3. 滤波器选择权衡：FIR 在过渡带频率上控制更灵活；SINC 适合对杂散、镜像要求高的系统（如 ECG、音频等）。

HR 模式提供低速高分辨率采样能力，配合 FIR / SINC 可分别优化带宽或噪声性能，是高精度低频应用场景（如医疗、电化学、精密测量）中的首选配置。

把 HR 和 HS 的数据对比一下：

 Mode Filter Input_Level     SNR   SINAD     THD   SFDR  Noise_RMS  \
0   HR    FIR    -0.5dBFS  109.00  108.90 -124.30  127.4       4.92   
1   HR    FIR     -20dBFS   91.65   91.60 -111.60  117.9        NaN   
2   HR    FIR     -40dBFS   71.55   71.53  -93.61  100.1        NaN   
3   HS    FIR    -0.5dBFS  106.20  106.10 -122.30  124.6        NaN   
4   HS    FIR     -20dBFS   88.70   88.72 -107.60  111.6        NaN   

   Noise_Peak  
0        40.5  
1         NaN  
2         NaN  
3         NaN  
4         NaN  

图标好看一些

图标好看一些

HR 模式与 HS 模式在不同输入电平（-0.5dBFS、-20dBFS、-40dBFS）下，FIR 与 SINC 滤波器对应的关键性能参数对比表，包括：

SNR（信噪比），SINAD（总谐波+噪声失真比），THD（总谐波失真），SFDR（杂散动态范围），RMS 噪声与峰峰值（仅适用于噪声图对应输入电平）。

图表的形式不好看，可以画成雷达图统一对比，图为 HR 与 HS 模式在不同输入电平（-0.5dBFS、-20dBFS、-40dBFS）下的性能雷达图，覆盖以上除了 RMS 以外的四个核心指标：

-0.5dBFS

-0.5dBFS

HR 模式（尤其 SINC 滤波器）在所有维度上全面优于 HS 模式；THD 方面 HR_SINC 达到 -125 dB，优于其它所有配置。

-20dBFS

-20dBFS

所有配置的性能略有下降，HR 模式依旧保持优势；HR_SINC 的 SFDR 明显高于 HS 模式，表现稳定。

-40dBFS

-40dBFS

差距进一步拉大，HS 模式性能衰减明显，尤其在 SFDR 和 THD 上；HR_SINC 依然保持稳定的高性能，是低电平输入下的优选模式。

这篇文章够长了，欢迎留言关于这个芯片感兴趣的内容，可以作为之后写作的主题。