Flash并行轉(zhuǎn)換器的工作原理

ADC架構(gòu)_Flash

比較器做1位ADC

Vin > Vref Vout = High(1)

Vin < Vref Vout = Low(0)

比較器是組建集成ADC的內(nèi)部基本而又關(guān)鍵的模塊;在比較器應(yīng)用在ADC中一般要求很高的分辨率，也就是很小的差分輸入信號(hào)，這就要求比較器的增益要非常的大，很小的差分輸入信號(hào)會(huì)容易使比較器輸出震蕩，這就需要給比較器加入少量正反饋來(lái)做遲滯，滯回的電路如下圖所示，通過(guò)調(diào)整反饋電阻R3的值就可以控制滯回電壓的大小了，一般比較內(nèi)部已經(jīng)做了滯回，滯回的電壓一般只有1~2mV，這個(gè)滯回的電壓大小是不能超過(guò)比較器的分辨率的，所以不能為了抗干擾就用較大的滯回電壓。

比較器的亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題

亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題如圖3所示。其中展示了三種差分輸入電壓條件：(1) 大差分輸入電壓; (2)小差分輸入電壓; (3) 零差分輸入電壓。

對(duì)于小的差分電壓輸入時(shí)，亞穩(wěn)態(tài)存在時(shí)間較長(zhǎng)，如果讀取數(shù)據(jù)在logic 0和logic 1之間讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)很可能時(shí)錯(cuò)誤的。解決這個(gè)問(wèn)題可以提高增益(A)，增加鎖存的增益帶寬以減小再生時(shí)間常數(shù)(τ)，并為比較器輸出達(dá)到有效邏輯電平給出充足的時(shí)間(t)。這個(gè)亞穩(wěn)態(tài)對(duì)ADC的影響體現(xiàn)在誤碼率上，也叫做：閃碼，飛碼，跳碼。

參考資料：ADC的MT-020

仿真沒(méi)有看到這個(gè)亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題。

Flash并行轉(zhuǎn)換器

Flash ADC的輸入為一個(gè)并行比較的結(jié)構(gòu)，下圖為一個(gè)3位的Flash ADC，需要2N個(gè)電阻，2^N-1個(gè)比較器。

優(yōu)點(diǎn)：輸入輸出的時(shí)延只是比較器，優(yōu)先編碼器(74HC148)，鎖存器的器件傳輸時(shí)延，所以從輸入到輸出的轉(zhuǎn)換速度比較的快。

缺點(diǎn)：可以看出3位ADC已經(jīng)用了7個(gè)比較器了，如果時(shí)8位ADC，就要用255個(gè)比較器，這個(gè)在工藝上是比較復(fù)雜，而且這么多的高速比較器同時(shí)工作，功耗也非常大，所以直接用2^N-1個(gè)比較器實(shí)現(xiàn)N位ADC不實(shí)際。

減少比較器數(shù)量的方法

利用差分輸出的比較器，選擇差分的兩個(gè)輸出端，這樣就把2個(gè)采樣點(diǎn)變成了3個(gè)，比較器的數(shù)量就減少了一半。

下面仿真可以看出兩個(gè)差分輸出的比較器實(shí)現(xiàn)了3個(gè)決策點(diǎn)的輸出，實(shí)現(xiàn)了在兩個(gè)采樣點(diǎn)中間插值。

下圖中把輸出再用電阻分壓，可以是比較器的數(shù)量進(jìn)一步的減少。