Ξεκλείδωμα του δυναμικού των ADC Flash στην γρήγορη ψηφιακή εποχή

Η γρήγορη ανάπτυξη της ψηφιακής τεχνολογίας έχει καταστήσει σημαντικό να αναπτυχθούν αποτελεσματικοί μετατροπείς αναλογικών προς ψηφιακό (ADC), οι οποίοι είναι καλύτεροι για τη σύνδεση των αναλογικών και ψηφιακών κόσμων.Αυτό το άρθρο διερευνά πώς λειτουργούν τα Flash ADCs, τα συστατικά τους, τον τρόπο λειτουργίας τους και πώς συγκρίνονται με άλλους τύπους ADC.Επισημαίνει επίσης τη σημασία τους στη σύγχρονη ηλεκτρονική, εξετάζει τις βελτιώσεις στο σχεδιασμό ADC, όπως η χρήση των πύλων XOR σε κωδικοποιητές και μήτρες διόδων, οι οποίες ενισχύουν την ταχύτητα κωδικοποίησης.

Κατάλογος

Εικόνα 1: Κύκλωμα Flash ADC

Τι πρέπει να γνωρίζετε πρώτα για το Flash ADC;

Ένα Flash ADC ή παράλληλα (αναλογικοί προς ψηφιακό μετατροπείς) είναι ο απλούστερος τύπος μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό.Χρησιμοποιεί μια σειρά συγκριτών για να συγκρίνει το εισερχόμενο αναλογικό σήμα με διαφορετικές τάσεις αναφοράς.Οι εξόδους από αυτούς τους συγκριτές πηγαίνουν σε έναν κωδικοποιητή προτεραιότητας, ο οποίος στη συνέχεια δίνει μια ψηφιακή δυαδική έκδοση του σήματος εισόδου.Αυτή η απλή ρύθμιση διευκολύνει την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του ADC και επιτρέπει γρήγορη μετατροπή λόγω της μεθόδου άμεσης σύγκρισης.

Ένα ADC Flash N-bit περιλαμβάνει συγκριτές Ν-1, δύο ομάδες αντιστάσεων και έναν κωδικοποιητή προτεραιότητας.Το διάγραμμα που απεικονίζει αυτή την έννοια φαίνεται παρακάτω:

Εικόνα 2: Δομή Flash ADC

Κύρια στοιχεία του Flash ADC

Κύκλωμα διαχωριστικής τάσης αντίστασης

Ένα κύκλωμα διαιρέτη τάσης αντίστασης είναι ένα βασικό μέρος των ADC Flash (αναλογικοί σε ψηφιακούς μετατροπείς).Βοηθά με τη μείωση των υψηλών τάσεων εισόδου σε χρήσιμα επίπεδα με απλό τρόπο.Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί μια σειρά αντιστάσεων για να χωρίσει την τάση, καθιστώντας εύκολο τον έλεγχο της τάσης εξόδου ρυθμίζοντας τις τιμές αντίστασης.Χρησιμοποιώντας τον νόμο περί τάσης του Kirchhoff, η τάση εξόδου μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια, η οποία είναι σημαντική για εφαρμογές που χρειάζονται ακριβείς τάσεις αναφοράς.

Για παράδειγμα, εξετάστε έναν διαιρέτη με δύο αντιστάσεις, R1 και R2, συνδεδεμένο σε σειρά.Η τάση εξόδου (vout) στη διασταύρωση τους δίνεται από τον τύπο vout = (r2 × vin) / (r1 + r2).Αυτή η εξίσωση δείχνει τη σχέση μεταξύ της τάσης εισόδου (VIN) και των αντιστάσεων, αποδεικνύοντας τον τρόπο με τον οποίο ο διαιρέτης τάσης αλλάζει την έξοδο τάσης.Αυτός ο μηχανισμός είναι σημαντικός για τη δημιουργία σταθερών και ακριβών τάσεων για διάφορα μέρη των ηλεκτρονικών συστημάτων, καθιστώντας τον διαιρέτη τάσης αντίστασης ένα κύριο μέρος των προηγμένων ηλεκτρονικών σχεδίων.

Συγκριτής

Ένας συγκριτής σε ένα Flash ADC είναι ένα κύριο μέρος που βοηθά στην αλλαγή αναλογικών σημάτων σε ψηφιακή μορφή.Λειτουργεί σαν ένας απλός ενισχυτής, συγκρίνοντας μια τάση εισόδου με μια τάση αναφοράς και δίνοντας μια δυαδική έξοδο που δείχνει τη διαφορά μεταξύ των δύο.Αυτό το δυαδικό σήμα είναι σημαντικό για την ψηφιοποίηση επειδή αναφέρει αν η τάση εισόδου είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη από την τάση αναφοράς.

Ο συγκριτής λαμβάνει την τάση εισόδου στη θετική του είσοδο (V+) και την τάση αναφοράς στην αρνητική του είσοδο (V-).Η έξοδος (vout) πηγαίνει υψηλή (Logic Level '1') εάν το V+ είναι μεγαλύτερο από το V- και το χαμηλό (Logic Level '0') αν δεν είναι.Αυτή η ενέργεια απαιτείται για το ADC επειδή δημιουργεί την ψηφιακή έκδοση των αναλογικών σημάτων.Με τον σωστό προσδιορισμό της δυαδικής κατάστασης, ο συγκριτής βοηθά το ADC να χειρίζεται διαφορετικά αναλογικά σήματα με ακρίβεια καλή για ψηφιακά αποτελέσματα υψηλής ποιότητας σε ηλεκτρονικές συσκευές.

Κωδικοποιητής προτεραιότητας

Ο κωδικοποιητής προτεραιότητας κάνει ένα Flash ADC να λειτουργεί καλύτερα κάνοντας τη διαδικασία μετατροπής αναλογικής έως ψηφιακής μετατροπής πιο ακριβής και αξιόπιστη.Σε αντίθεση με τους κανονικούς κωδικοποιητές, χειρίζεται καταστάσεις όπου οι πολλαπλές εισροές είναι υψηλές ταυτόχρονα χωρίς σύγχυση.Το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας ένα σύστημα προτεραιότητας που κατατάσσει τις εισόδους, διασφαλίζοντας ότι το σήμα υψηλότερης προτεραιότητας εμφανίζεται πάντα στην έξοδο.

Για παράδειγμα, εάν ένας κωδικοποιητής προτεραιότητας με εισόδους με αριθμό 1 έως n ανιχνεύει πολλαπλές υψηλές εισόδους όπως N-1, 4 και 2 ταυτόχρονα, θα εξάγει τον δυαδικό κώδικα για την υψηλότερη εισροή προτεραιότητας, η οποία είναι N-1 σε αυτόπερίπτωση.Αυτή η ιεράρχηση διατηρεί την έξοδο της ADC ακριβή, η οποία είναι σημαντική για εργασίες που χρειάζονται ακριβείς ψηφιακές εκδόσεις αναλογικών σημάτων.Ο κωδικοποιητής προτεραιότητας βελτιώνει σημαντικά τη συνολική απόδοση της συσκευής με την αποτελεσματική αντιμετώπιση των συγκρούσεων εισροών, την πρόληψη σφαλμάτων και την παροχή βοήθειας στην ADC στην αποτελεσματικότερη και αξιόπιστη λειτουργία.

Λειτουργική δυναμική του Flash ADC

Ένα ADC Flash λειτουργεί μετατρέποντας ένα αναλογικό σήμα εισόδου σε μια αντίστοιχη ψηφιακή έξοδο σε πραγματικό χρόνο.Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει ταχεία αξιολόγηση του σήματος εισόδου μέσω πολλαπλών σταδίων συγκριτών, καθένα συντονισμένο με διαφορετικά επίπεδα τάσης αναφοράς.Το αποτέλεσμα είναι μια άμεση ψηφιακή έξοδος που αντιστοιχεί άμεσα στην αναλογική είσοδο, παρουσιάζοντας την εγγενή απόδοση και την ταχύτητα του σχεδιασμού Flash ADC.

Εικόνα 3: Flash ADC και έξοδος

Παράλληλη σύγκριση

Οι μετατροπείς αναλογικών προς ψηφιακό φλας (ADCs) λειτουργούν χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται παράλληλη σύγκριση, η οποία είναι κεντρική στην ικανότητά τους να μετατρέπουν γρήγορα τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακή μορφή.Αυτή η μέθοδος αντικατοπτρίζει το "flash" στο Flash ADC, παρόμοια με τη γρήγορη έκθεση στη φωτογραφία.Στο επίκεντρο αυτού του μηχανισμού υπάρχει η ταυτόχρονη αξιολόγηση μιας αναλογικής τάσης εισόδου έναντι πολλαπλών τάσεων αναφοράς, που προέρχονται από μια σκάλα αντίστασης.Αυτό το στοιχείο αποτελεί μέρος για την καθιέρωση σημείων αναφοράς στο ADC.

Κάθε συγκριτής στον πίνακα εκτελεί έναν συγκεκριμένο ρόλο: σύγκριση της εισερχόμενης τάσης με μια καθορισμένη τάση αναφοράς.Η διεξαγωγή αυτών των συγκρίσεων επιτρέπει ταυτόχρονα τα Flash ADC να λειτουργούν με υψηλές ταχύτητες, μια έντονη αντίθεση με τις πιο αργές διαδοχικές συγκρίσεις που παρατηρούνται σε άλλους τύπους ADC.Το αποτέλεσμα αυτών των ταυτόχρονων συγκρίσεων είναι ένας κώδικας θερμόμετρου, ο οποίος είναι μια ακολουθία συνεχών '1 που ακολουθείται από' 0.Για παράδειγμα, σε ένα ADC Flash Flash πέντε συμπατριώτη, μια τάση εισόδου που υπερβαίνει τις τάσεις αναφοράς τριών συγκριτών θα οδηγούσε σε κωδικό θερμόμετρου 11100. Αυτή η μορφή κώδικα μετατρέπει άμεσα την αναλογική είσοδο σε ένα ψηφιακό σήμα, αντανακλώντας με ακρίβεια το εύρος τουΤάση εισόδου για περαιτέρω ψηφιακή επεξεργασία.

Διαδικασία κωδικοποίησης

Μετά τη δημιουργία του κώδικα θερμόμετρου σε ένα Flash ADC, αρχίζει η φάση κωδικοποίησης.Αυτό το βήμα είναι σημαντικό επειδή μετατρέπει τον κωδικό θερμόμετρου σε μια τυπική δυαδική μορφή.Αυτό μειώνει τον αριθμό των γραμμών εξόδου που απαιτούνται και καθιστά τα ψηφιακά δεδομένα ευκολότερα στη διαχείριση και επεξεργασία, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα.

Η κωδικοποίηση προτεραιότητας χρησιμοποιείται συνήθως για αυτήν την εργασία.Λειτουργεί με την εύρεση της θέσης του υψηλότερου '1' στον κώδικα θερμόμετρου και τη μετατροπή αυτής της θέσης σε δυαδικό αριθμό.Για παράδειγμα, στον κωδικό 11100, το υψηλότερο «1» βρίσκεται στην τρίτη θέση, η οποία μεταφράζεται στον δυαδικό αριθμό 011 σε ADC 3-bit.Αυτή η μέθοδος εξασφαλίζει ότι η πιο σημαντική είσοδος αντιπροσωπεύεται με ακρίβεια και παρέχει μια συμπαγής ψηφιακή μορφή της τάσης εισόδου.Μερικές φορές, άλλες μεθόδους κωδικοποίησης όπως ο γκρίζος κώδικας χρησιμοποιούνται για τη μείωση των σφαλμάτων κατά τη μεταφορά και την επεξεργασία σήματος.Η κωδικοποίηση πρέπει να μεταβεί γρήγορα για να ταιριάζει με τις δυνατότητες υψηλής ταχύτητας των ADC Flash.Για να επιτευχθεί αυτό, τα Flash ADC χρησιμοποιούν ειδικά κυκλώματα κωδικοποίησης που έχουν σχεδιαστεί για αποτελεσματική λειτουργία.Αυτά τα κυκλώματα επιτρέπουν την γρήγορη και ακριβή κωδικοποίηση, τη διατήρηση της γρήγορης απόκρισης της συσκευής και της υψηλής απόδοσης δεδομένων.

Εργασία των ADC Flash

Εικόνα 4: Flash ADC

Οι μετατροπείς αναλογικών προς ψηφιακό φλας (ADCs) είναι οι καλύτεροι σε ψηφιακές εφαρμογές υψηλής ταχύτητας επειδή μετατρέπουν γρήγορα αναλογικά σήματα σε ψηφιακές μορφές.Προκειμένου να μετατραπούν γρήγορα οι αναλογικές εισόδους σε ψηφιακές έξοδοι, τα ADC Flash κατασκευάζονται με ένα σύνθετο σύστημα συγκριτών υψηλής ταχύτητας.Αυτό το δίκτυο χρησιμοποιεί έναν διαιρέτη τάσης αντίστασης για τη διανομή τάσεων αναφοράς σε όλους τους συγκριτές.

Σε ένα ADC Flash, κάθε συγκριτικός συγκρίνει την τάση εισόδου σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο αναφοράς.Το επίπεδο αναφοράς για κάθε συγκριτικό ρυθμίζεται από τη θέση του στην ακολουθία.Για παράδειγμα, σε ένα N -bit flash ADC, υπάρχουν 2^n - 1 συγκριτές.Η τάση αναφοράς κάθε συγκριτικού είναι λίγο (LSB) υψηλότερη από την προηγούμενη.Αυτή η ρύθμιση δημιουργεί ένα πρότυπο εξόδου "κώδικα θερμόμετρου", όπου τα δυαδικά μεταβάλλονται στα μηδενικά στο σημείο όπου η τάση αναλογικής εισόδου πέφτει κάτω από την τάση αναφοράς του συγκριτή.Αυτό το μοτίβο είναι παρόμοιο με το πώς ο υδράργυρος αυξάνεται σε ένα θερμόμετρο, σημειώνοντας συνεχώς υψηλότερες τιμές μέχρι να φτάσει σε ένα σημείο όπου σταματά.

Οι συγκριτές σε ένα Flash ADC έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται σήματα υψηλής συχνότητας.Συνήθως έχουν ευρυζωνικά, χαμηλού κέρδους λειτουργικά στάδια για να εξισορροπήσουν το εύρος ζώνης και το κέρδος.Απαιτείται χαμηλό κέρδος σε υψηλότερες συχνότητες για να διατηρηθεί η απόδοση και να αποφευχθεί τα ζητήματα.Και, κάθε συγκριτής έχει σχεδιαστεί με μια πολύ μικρή μετατόπιση τάσης, μικρότερο από ένα LSB, για να αποφευχθούν εσφαλμένες αναγνώσεις λόγω των μικρών αλλαγών τάσης που δεν αποτελούν μέρος του πραγματικού σήματος.Για να διασφαλιστεί ότι οι συγκριτές παρέχουν αξιόπιστες εξόδους, τα Flash ADC χρησιμοποιούν αναγεννητικά μάνδαλα σε κάθε στάδιο εξόδου.Αυτά τα μάνδαλα χρησιμοποιούν θετική ανατροφοδότηση για να κλειδώσουν την κατάσταση εξόδου σε 1 ή 0. Η εξάλειψη τυχόν ασαφείς εξόδους απαιτεί αυτή τη ρητή λήψη αποφάσεων, ιδιαίτερα στη μετατροπή δεδομένων υψηλής ταχύτητας.

Η βελτιστοποίηση ενός Flash ADC σημαίνει τη βελτίωση του σχεδιασμού του, ρυθμίζοντας το κέρδος συγκριτή, μειώνοντας την αντιστάθμιση τάσης και βελτιώνοντας την ανατροφοδότηση του μανδάλου.Με αυτές τις βελτιώσεις, το Flash ADC γίνεται ακόμα μεγαλύτερη επιρροή στα ψηφιακά ηλεκτρονικά αυξάνοντας την ακρίβεια, την ταχύτητα και την αξιοπιστία του.Με αυτές τις βελτιώσεις, τα ADC Flash πληρούν τα πρότυπα υψηλότερων επιδόσεων, εξυπηρετώντας αποτελεσματικά τις προηγμένες ψηφιακές εφαρμογές που απαιτούν γρήγορη και ακριβή μετατροπή αναλογικής προς ψηφιακό.

Ένα κύκλωμα ADC Flash 3-bit

Εικόνα 5: Ένα κύκλωμα ADC Flash 3-bit

Ένα κύκλωμα ADC Flash 3-bit (αναλογικός σε ψηφιακό μετατροπέα) είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενός αναλογικού σήματος σε ψηφιακό.Φανταστείτε ότι έχετε μια ακριβή και σταθερή τάση αναφοράς, γνωστή ως VREF, η οποία απαιτείται για τη λειτουργία της ADC.Αυτό το VREF παρέχεται από έναν ρυθμιστή τάσης υψηλής ακρίβειας που εξασφαλίζει ότι η τάση παραμένει σταθερή και ακριβής.Σε αυτό το κύκλωμα, υπάρχουν αρκετοί συγκριτές.Κάθε συγκριτής είναι μια συσκευή που συγκρίνει την αναλογική τάση εισόδου με ένα συγκεκριμένο επίπεδο τάσης αναφοράς.Όταν η τάση εισόδου είναι υψηλότερη από την τάση αναφοράς σε μια συγκεκριμένη συγκριτή, η έξοδος του συγκριτή μεταβαίνει σε υψηλό κράτος, πράγμα που σημαίνει ότι γίνεται ενεργό.

Οι συγκριτές είναι διατεταγμένοι σε μια ακολουθία.Έτσι, καθώς η τάση αναλογικής εισόδου αυξάνεται, περισσότεροι συγκριτές γίνονται ενεργοί το ένα μετά το άλλο.Αυτή η ακολουθία ενεργοποιήσεων υποδεικνύει το επίπεδο της τάσης εισόδου.Οι εξόδους από όλους αυτούς τους συγκριτές αποστέλλονται στη συνέχεια σε έναν κωδικοποιητή προτεραιότητας.Ο ρόλος του κωδικοποιητή προτεραιότητας είναι να εξετάσει τις ενεργές εξόδους συγκριτή και να τις μετατρέψει σε δυαδικό αριθμό.Αυτός ο δυαδικός αριθμός αντιπροσωπεύει τον υψηλότερο συγκριτή που είναι επί του παρόντος ενεργός, παρέχοντας αποτελεσματικά μια ψηφιακή αναπαράσταση της αναλογικής τάσης εισόδου.Έτσι, ένα κύκλωμα ADC Flash 3-bit χρησιμοποιεί μια σταθερή τάση αναφοράς για να συγκριθεί με μια τάση εισόδου.Καθώς αυξάνεται η τάση εισόδου, περισσότεροι συγκριτές μεταβάλλονται σε υψηλής κατάστασης σε σειρά.Αυτές οι ενεργές καταστάσεις στη συνέχεια κωδικοποιούνται σε δυαδικό αριθμό από τον κωδικοποιητή προτεραιότητας, δίνοντας μια ψηφιακή έξοδο που αντιστοιχεί στην τάση αναλογικής εισόδου.Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την ταχεία και αποτελεσματική μετατροπή των αναλογικών σημάτων σε ψηφιακή μορφή.

Απλοποίηση σχεδιασμού κωδικοποιητή σε συστήματα Flash ADC

Εικόνα 6: Flash ADC

Ένας κωδικοποιητής προτεραιότητας εξετάζει αρκετές εισόδους και επιλέγει την υψηλότερη προτεραιότητα που είναι ενεργή.Αυτή η διαδικασία επιλογής βοηθά το σύστημα να κατανοήσει ποιο σήμα θα επεξεργαστεί.Ωστόσο, σε ορισμένες εφαρμογές, ίσως να μην χρειαζόμαστε όλα τα χαρακτηριστικά ενός τυποποιημένου κωδικοποιητή προτεραιότητας.Σε αυτές τις περιπτώσεις, μπορούμε να επωφεληθούμε από ένα φυσικό χαρακτηριστικό των εξόδων συγκριτή σε ένα Flash ADC.Οι συγκριτές είναι συσκευές που συγκρίνουν δύο τάσεις και εξάγουν ένα σήμα με βάση το οποίο είναι υψηλότερο.Σε ένα Flash ADC, αυτές οι εξόδους συγκριτή συχνά πηγαίνουν από χαμηλό σε υψηλό με διαδοχικό τρόπο.Αυτό σημαίνει ότι οι εξόδους είναι φυσικά διατεταγμένες από το χαμηλότερο έως το υψηλότερο.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη φυσική παραγγελία, μπορούμε να απλοποιήσουμε το σχέδιο.Αντί να χρησιμοποιήσουμε έναν σύνθετο κωδικοποιητή προτεραιότητας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια σειρά από πύλες αποκλειστικής ή ή XOR.Οι πύλες XOR είναι βασικές πύλες λογικής που εξάγουν αληθινά μόνο όταν οι εισόδους είναι διαφορετικές.Με την προσεκτική διευθέτηση αυτών των πύλων XOR, μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν μηχανισμό κωδικοποίησης που επιλέγει αποτελεσματικά την υψηλότερη ενεργή είσοδο, σαν έναν κωδικοποιητή προτεραιότητας αλλά με λιγότερη πολυπλοκότητα.

Αυτή η απλούστερη μέθοδος κωδικοποίησης λειτουργεί καλά επειδή αξιοποιεί τον διαδοχικό "υψηλό" κρατικό κορεσμό των εξόδων συγκριτή.Στην ουσία, το σύστημα φυσικά ταξινομείται και οι πύλες XOR βοηθούν απλώς να διαβάσουν αυτό το ταξινομημένο κράτος.Αυτό μειώνει τη συνολική πολυπλοκότητα του συστήματος ADC, καθιστώντας ευκολότερη και φθηνότερη την κατασκευή, διατηρώντας παράλληλα τη γρήγορη απόδοσή του.Χρησιμοποιώντας τις πύλες XOR με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να επιτύχουμε το ίδιο αποτέλεσμα με έναν κωδικοποιητή προτεραιότητας, αλλά με λιγότερα μέρη και λιγότερο περίπλοκο σχεδιασμό.

Κατασκευή κυκλωμάτων κωδικοποιητή με μήτρες διόδου

Ένας αποτελεσματικός και απλός τρόπος για την κατασκευή ενός κυκλώματος κωδικοποιητή είναι η χρήση μιας μήτρας των δίοδοι.Οι δίοδοι είναι ηλεκτρονικά εξαρτήματα που επιτρέπουν το ρεύμα να ρέει προς μία κατεύθυνση ενώ το εμποδίζει προς την αντίθετη κατεύθυνση.Με την οργάνωση αυτών των δίοδοι σε μια μήτρα, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα σύστημα που ερμηνεύει διαφορετικά σήματα εισόδου και παράγει αντίστοιχους ψηφιακούς κωδικούς.Αυτή η μέθοδος είναι τόσο μινιμαλιστική όσο και αποτελεσματική, καθιστώντας την δημοφιλή επιλογή για τα κυκλώματα μετατροπέα κατασκευής.

Η απλότητα της χρήσης πινάκων διόδων σημαίνει ότι δεν χρειάζεστε πολύπλοκα ή ακριβά εξαρτήματα.Αντ 'αυτού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα για να επιτύχετε την επιθυμητή λειτουργικότητα.Αυτή η πρακτική προσέγγιση είναι επωφελής για όσους μαθαίνουν για ηλεκτρονικά ή εργάζονται σε έργα με περιορισμένους πόρους.

Σε ένα Flash ADC, η ταχύτητα είναι σημαντική.Το κύκλωμα κωδικοποιητή πρέπει να μετατρέψει γρήγορα και με ακρίβεια το αναλογικό σήμα σε ψηφιακή μορφή.Οι πίνακες διόδων είναι κατάλληλες για αυτό το έργο, επειδή μπορούν να λειτουργούν με υψηλές ταχύτητες, εξασφαλίζοντας τη συνολική αποτελεσματικότητα του συστήματος ADC.Η κατασκευή κυκλωμάτων κωδικοποιητή με μήτρες διόδων είναι μια πρακτική και αποτελεσματική μέθοδος.Επιτρέπει τη συναρμολόγηση συστημάτων ADC που χρησιμοποιούν βασικά εξαρτήματα, καθιστώντας την προσβάσιμη επιλογή για πολλούς ηλεκτρονικούς λάτρεις και επαγγελματίες.

Εικόνα 7: Flash ADC με πίνακες διόδου

Flash ADC έναντι άλλων ADCs

Εικόνα 8: ADC Flash N-bit

Εικόνα 9: Δομή SAR

Flash εναντίον SAR ADCs

Τα ADCs Flash και τα SAR ADC διαφέρουν πολύ από την άποψη της ταχύτητας, της απόδοσης ισχύος και του κόστους.Το SAR ADCs λειτουργεί καθορίζοντας κάθε bit ένα προς ένα, ξεκινώντας από το πιο σημαντικό bit (MSB) στο λιγότερο σημαντικό bit (LSB).Χρησιμοποιούν συγκριτή υψηλής ακρίβειας που συγκρίνει συνεχώς με μια έξοδο DAC, καθιστώντας τη διαδικασία σταδιακή και βραδύτερη, περιορίζοντας την ταχύτητά τους σε μερικά εκατομμύρια δείγματα ανά δευτερόλεπτο (MSPs).Από την άλλη πλευρά, τα ADC Flash μετατρέπουν ολόκληρη την αναλογική είσοδο σε ένα ψηφιακό σήμα σε ένα γρήγορο βήμα.Αυτό τους δίνει ένα πλεονέκτημα στην ταχύτητα, συχνά επιτυγχάνοντας ταχύτητες στο εύρος gigasamples ανά δευτερόλεπτο (GSPs).

Για παράδειγμα, οι SAR ADCs, όπως το MAX1132, μπορούν να προσφέρουν ψηφίσματα μέχρι 16 bits.Σε σύγκριση, τα ADC Flash συνήθως παρέχουν περίπου 8 bits ανάλυσης.Ωστόσο, αυτή η ταχύτητα έρχεται με ένα συμβιβασμό.Ένα ADC SAR 8-bit, όπως το MAX1106, χρησιμοποιεί μόνο περίπου 100 μικροαμύσματα (μa) ρεύματος σε 3,3 βολτ και λειτουργεί με ρυθμό 25 kilosamples ανά δευτερόλεπτο (KSPs).Σε έντονη αντίθεση, το Flash ADC MAX104 καταναλώνει ένα βαρύ 5,25 watts, το οποίο είναι 16.000 φορές αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας.

Επιπλέον, οι ADC SAR είναι πολύ πιο αποδοτικές και έρχονται σε μικρότερα πακέτα.Είναι απλούστερα και φθηνότερα να παράγουν, καθιστώντας τους μια καλύτερη επιλογή για πολλές εφαρμογές.Τα ADC Flash, λόγω των αναγκών υψηλής ισχύος τους, απαιτούν μεγαλύτερα πακέτα για τη διαχείριση της διάχυσης θερμότητας και τη διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος.Για παράδειγμα, το πακέτο MAX104 είναι πάνω από 50 φορές μεγαλύτερο από αυτό του MAX1106.Αυτή η διαφορά μεγέθους και απόδοσης ισχύος συχνά καθιστά την SAR ADCS την προτιμώμενη επιλογή σε καταστάσεις όπως το κόστος και η ισχύς.

Flash vs. Pipelined ADCs

Εικόνα 10: ADC Pipelined 12-bit

Ο καθένας έχει τον μοναδικό σχεδιασμό και τα χαρακτηριστικά του, τροφοδοτώντας διαφορετικές ανάγκες με βάση την ταχύτητα, την κατανάλωση ενέργειας και την ανάλυση.Τα ADC με σωλήνες λειτουργούν χρησιμοποιώντας μια παράλληλη δομή επεξεργασίας.Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να χειριστούν τα κομμάτια από πολλαπλά δείγματα ταυτόχρονα σε διαφορετικά στάδια.Κάθε στάδιο επεξεργάζεται ένα τμήμα του δείγματος πριν το περάσει στο επόμενο, επιτρέποντας μια πιο συνεχή ροή δεδομένων.Αυτός ο σχεδιασμός προορίζεται να αυξήσει τη συνολική ταχύτητα επεξεργασίας.Ωστόσο, αυτή η παράλληλη επεξεργασία έρχεται με κόστος: οι ADC με αγωγούς τείνουν να καταναλώνουν περισσότερη ισχύ και να εισάγουν κάποια λανθάνουσα κατάσταση λόγω του χρόνου που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί η εργασία του.Για παράδειγμα, το MAX1449, ένας τύπος Pipelined ADC, μπορεί να επιτύχει ταχύτητες έως και 100 εκατομμυρίων δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο (MSPs) με ψηφίσματα που κυμαίνονται από 8 έως 14 bits.Αυτό καθιστά τα ADC που είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν μέτριες έως υψηλές ταχύτητες και αναλύσεις.

Από την άλλη πλευρά, οι ADC Flash χρησιμοποιούν μια απλούστερη προσέγγιση με απλούς συγκριτές.Μπορούν να μετατρέψουν ένα αναλογικό σήμα σε ένα ψηφιακό σχεδόν στιγμιαία, καθιστώντας τα πολύ ταχύτερα από τα ADC με αγωγούς.Οι ADC Flash είναι σε θέση να επιτύχουν πολύ υψηλές ταχύτητες, συχνά αρκετές εκατοντάδες MSPs, αλλά συνήθως προσφέρουν χαμηλότερες αναλύσεις, μέχρι 10 bits.Η απλότητα και η ταχύτητά τους καθιστούν ιδανικά για εφαρμογές όπως σε ψηφιακά παλμκόπια και συστήματα επικοινωνίας υψηλής συχνότητας.

Παρά τις διαφορές τους, οι ADCs Flash και τα ADC που έχουν υποστεί σωληνώσεις μπορούν να αλληλοσυμπληρώνονται σε υβριδικές δομές.Σε τέτοιες διαμορφώσεις, τα ADC Flash ενσωματώνονται σε άλλα συστήματα για να ενισχύσουν την ταχύτητα διατηρώντας παράλληλα την επιθυμητή ανάλυση και ακρίβεια.Αυτή η συνέργεια επιτρέπει βελτιωμένη απόδοση, αποδεικνύοντας πώς τα πλεονεκτήματα κάθε τύπου μπορούν να αξιοποιηθούν για να ικανοποιήσουν συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής.Ενώ οι ADC με σωλήνες έχουν σχεδιαστεί για υψηλότερες αναλύσεις με μέτριες ταχύτητες και περιλαμβάνουν πιο σύνθετη επεξεργασία, οι ADCs Flash Excel για την επίτευξη πολύ υψηλών ταχύτητων με απλούστερο σχεδιασμό αλλά χαμηλότερη ανάλυση.Η κατανόηση των ξεχωριστών χαρακτηριστικών και εφαρμογών τους βοηθά στην επιλογή του σωστού ADC για μια δεδομένη εργασία.

Flash vs. Ενσωμάτωση ADCs

Εικόνα 11: Ενσωμάτωση ADCs

Τα ADC Flash είναι απίστευτα γρήγορα στη μετατροπή αναλογικών σημάτων σε ψηφιακή μορφή, καθιστώντας τα ιδανικά για εργασίες που απαιτούν επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο.Αυτές οι εργασίες περιλαμβάνουν ψηφιακά παλμώματα, επεξεργασία σήματος βίντεο και συστήματα ραντάρ.Ωστόσο, οι ADC Flash έχουν χαμηλότερη ανάλυση, που συχνά κυμαίνονται από 6 έως 8 bits, αν και οι υψηλότερες αναλύσεις είναι διαθέσιμες με υψηλότερο κόστος και με αυξημένη πολυπλοκότητα.Λόγω της υψηλής ταχύτητας τους, οι ADC Flash καταναλώνουν περισσότερη ισχύ, η οποία μπορεί να είναι ένα μειονέκτημα σε εφαρμογές όπου η διατήρηση της ενέργειας είναι σημαντική.Επίσης, η πολύπλοκη δομή τους, που περιλαμβάνει πολλούς συγκριτές και αντιστάσεις, τους καθιστά πιο ακριβά.

Από την άλλη πλευρά, η ενσωμάτωση ADC είναι πιο αργή, λειτουργώντας σε μερικές εκατοντάδες δείγματα ανά δευτερόλεπτο ή λιγότερο.Αυτή η βραδύτερη ταχύτητα σημαίνει ότι δεν είναι κατάλληλα για επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο.Αντ 'αυτού, είναι ιδανικά για εφαρμογές όπου τα σήματα αλλάζουν αργά ή απαιτούν υψηλή ακρίβεια με την πάροδο του χρόνου, όπως η παρακολούθηση σημάτων DC σε βιομηχανικά περιβάλλοντα.Η ενσωμάτωση των ADC προσφέρει πολύ υψηλή ανάλυση, συνήθως 16 bits και άνω, επιτρέποντάς τους να ανιχνεύσουν μικρές αλλαγές στα επίπεδα σήματος με μεγάλη ακρίβεια.Καταναλώνουν επίσης πολύ λίγη ισχύ, καθιστώντας τους εξαιρετικές για εφαρμογές που λειτουργούν με μπαταρίες και χαμηλής ισχύος.Επιπλέον, η ενσωμάτωση ADC είναι γενικά πιο προσιτή από τα Flash ADC, επειδή η απλούστερη δομή τους περιλαμβάνει λιγότερα εξαρτήματα.

Τα ADC Flash είναι καλύτερα για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας που χρειάζονται μετατροπή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, παρά την υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας και το κόστος τους.Η ενσωμάτωση των ADC, εν τω μεταξύ, είναι ιδανική για εφαρμογές υψηλής ανάλυσης, χαμηλής ταχύτητας, όπου η απόδοση ισχύος και η αποτελεσματικότητα κόστους είναι σημαντικές.

Flash εναντίον Sigma-Delta ADCs

Εικόνα 12: ADC Sigma-Delta

Τα ADC Sigma-Delta είναι γνωστά για την υψηλή ανάλυση τους.Έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν καλύτερα σε καταστάσεις όπου η ακρίβεια είναι πιο σημαντική από την ταχύτητα.Αυτές οι ADC χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές με χαμηλό εύρος ζώνης, συνήθως λιγότερο από 1 MHz.Μπορούν να επιτύχουν πολύ υψηλές αναλύσεις, που κυμαίνονται από 12 έως 24 bits, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται oversampling.Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη λήψη πολλών δειγμάτων και τη χρήση τεχνικών φιλτραρίσματος μείωσης του θορύβου για την παραγωγή μιας πολύ ακριβούς ψηφιακής αναπαράστασης του αναλογικού σήματος.Ωστόσο, οι ADCs Sigma-Delta έχουν μειονέκτημα: είναι σχετικά αργά.Αυτό τα καθιστά λιγότερο κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν μετατροπή δεδομένων υψηλής ταχύτητας, ειδικά σε ρυθμίσεις πολλαπλών καναλιών όπου πολλά σήματα πρέπει να επεξεργαστούν γρήγορα.Παρά τον περιορισμό αυτό, υπάρχουν συνεχείς εξελίξεις σε ADC Sigma-Delta συνεχούς χρόνου.Αυτές οι εξελίξεις στοχεύουν στη βελτίωση της ταχύτητας τους, ενδεχομένως τους να τους καθιστούν βιώσιμους ανταγωνιστές να αναβοσβήνουν ADC σε σενάρια που χρειάζονται χαμηλότερα ποσοστά δεδομένων, αλλά υψηλότερες αναλύσεις.

Τα Flash ADC, από την άλλη πλευρά, είναι κατασκευασμένα για ταχύτητα.Μπορούν να μετατρέψουν τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακά σε πολύ υψηλές τιμές, καθιστώντας τα ιδανικά για περιβάλλοντα υψηλής συχνότητας.Ωστόσο, συνήθως έχουν χαμηλότερη ανάλυση σε σύγκριση με τις ADC Sigma-Delta.Για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί ταχύτητας των ADC Sigma-Delta, οι μηχανικοί διερευνούν τρόπους για την ενσωμάτωση των μονάδων Flash ADC εντός των συστημάτων Sigma-Delta.Αυτή η υβριδική προσέγγιση στοχεύει να συνδυάσει την υψηλή ταχύτητα των ADC Flash με την υψηλή ανάλυση των ADC Sigma-Delta, με αποτέλεσμα ένα σύστημα που αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα και των δύο τεχνολογιών για βελτιωμένη συνολική απόδοση.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ADC Flash

Αποψη	Καθέκαστα
Ταχύτητα	Τα Flash ADC είναι γνωστά για το γρήγορο εκτέλεση.Συγκρίνουν τις τάσεις εισόδου έναντι πολλαπλών αναφορών στο Ταυτόχρονα, παρακάμπτοντας τα επαναλαμβανόμενα βήματα που χρησιμοποιούνται σε άλλα ADCs.Αυτό επιτρέπει το Flash ADCs για την παραγωγή εξόδων σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, καθιστώντας τα καλά για άμεσα δεδομένα ανάγκες επεξεργασίας.
Απλότητα	Τα ADC Flash είναι εύκολο να λειτουργούν.Έχουν Μόνο δύο στάδια: παράλληλη σύγκριση και κωδικοποίηση.Αυτή η απλότητα τα κάνει Εύκολο στην κατανόηση και λειτουργία, μειώνοντας την πολυπλοκότητα και την παραγωγή σχεδιασμού δικαστικά έξοδα.Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η ανάλυση, απαιτούνται περισσότεροι συγκριτές, Συμπληρωματικό σχεδιασμό και διαχείριση ενέργειας.
Η επεκτασιμότητα και η κατανάλωση ενέργειας	Τα ADC Flash δεν κλιμακώνονται καλά.Ο αριθμός του Οι απαιτούνται συγκριτές αυξάνονται εκθετικά με υψηλότερη ανάλυση, καθιστώντας το Σχεδιάστε πιο περίπλοκο και απαιτεί περισσότερη δύναμη.Αυτή η υψηλή κατανάλωση ενέργειας είναι προβληματικό για φορητές συσκευές και περιβάλλοντα όπου η διαχείριση της θερμότητας είναι υποχρεούμαι.
Πολυπλοκότητα για υψηλότερες αναλύσεις	Σε υψηλότερες αναλύσεις, οι ADC Flash γίνονται πολύ συγκρότημα.Περισσότερα bits σημαίνουν περισσότερους συγκριτές και μια πιο περίπλοκη αντίσταση σκάλα, καθιστώντας τη διαχείριση ενέργειας και τη διάταξη πιο προκλητική.Αυτή η πολυπλοκότητα μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα, την ακρίβεια και τη γραμμικότητα και απαιτεί ακριβή Βαθμονόμηση, αυξάνοντας τόσο την πολυπλοκότητα όσο και το κόστος.Περισσότερα στοιχεία σημαίνουν επίσης Περισσότερη περιοχή τσιπ, η οποία δεν είναι ιδανική για εφαρμογές περιορισμένου χώρου.Για ανάγκες υψηλής ανάλυσης, άλλες τεχνολογίες ADC όπως διαδοχική προσέγγιση ή οι μετατροπείς Sigma-Delta είναι συχνά πιο αποδοτικοί και κλιμακωτές.

Εφαρμογές Flash ADC

Συστήματα επικοινωνίας: Τα ADC Flash εξυπηρετούν μια λειτουργία σε δίκτυα υψηλής ταχύτητας, όπως οπτικές ίνες και δορυφορικές επικοινωνίες.Μετατρέπουν αποτελεσματικά τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακή μορφή, επιτρέποντας τη γρήγορη επεξεργασία και μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις.Αυτή η ταχεία μετατροπή βοηθά στη διατήρηση της υψηλής ποιότητας επικοινωνίας, καλής για εφαρμογές όπως η μετάδοση σε πραγματικό χρόνο και η συναλλαγή υψηλής συχνότητας.

Ιατρική απεικόνιση: Οι ADC Flash χρειάζονται επίσης τεχνολογίες ιατρικής απεικόνισης όπως οι σαρωτές MRI και CT.Αυτά τα ADC μετατρέπουν ταχέως τα αναλογικά σήματα που παράγονται από το σώμα σε ψηφιακά δεδομένα, επιτρέποντας τη δημιουργία εικόνων υψηλής ανάλυσης σε πραγματικό χρόνο.Αυτή η γρήγορη και ακριβής μετατροπή δεδομένων είναι η καλύτερη για τη διάγνωση και τη θεραπεία των ιατρικών καταστάσεων, ειδικά σε επείγουσες καταστάσεις.

Ηλεκτρονικός πόλεμος: Στον τομέα του ηλεκτρονικού πολέμου, απαιτούνται ADC Flash για τη νοημοσύνη σήματος και τα ηλεκτρονικά αντίμετρα.Αυτοί οι μετατροπείς μετατρέπουν γρήγορα σύνθετα αναλογικά σήματα σε ψηφιακές μορφές, επιτρέποντας στον στρατό να εντοπίσει και να εξουδετερώσει τις απειλές σε πραγματικό χρόνο.Αυτή η δυνατότητα ενισχύει τη στρατηγική και λειτουργική ανταπόκριση των στρατιωτικών μονάδων.

Ψηφιακοί παλμοί: Με σκοπό την ακριβή παρατήρηση της μορφής κύματος ενός ηλεκτρικού σήματος, οι ψηφιακοί παλμώσεις απαιτούν Flash ADCs.Αυτά τα ADC μετατρέπουν τα αναλογικά σήματα υψηλής συχνότητας σε ψηφιακή μορφή σχεδόν αμέσως.Αυτή η ταχεία μετατροπή έχει σημασία επειδή εξασφαλίζει ότι η ψηφιακή οθόνη του παλμογράφου είναι ένα ακριβές αντίγραφο του αναλογικού σήματος.Αυτό βοηθά στην ακριβή ανάλυση και μέτρηση των κυματομορφών, καθιστώντας τα Flash ADC που είναι απαραίτητα για την επεξεργασία σήματος σε πραγματικό χρόνο.

Συστήματα ραντάρ: Η τεχνολογία ραντάρ βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στις ADC Flash.Τα συστήματα ραντάρ βασίζονται σε αυτούς τους μετατροπείς για να αλλάξουν γρήγορα τα αναλογικά σήματα, τα οποία αναπηδούν πίσω από αντικείμενα, σε ψηφιακά δεδομένα.Τα ADC Flash διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ηλεκτρονική νοημοσύνη σήματος πολέμου και τα ηλεκτρονικά αντίμετρα.Τα συστήματα ραντάρ απαιτούν την ικανότητα ανίχνευσης και παρακολούθησης αντικειμένων με υψηλή ακρίβεια, ανάγκη άμυνας και επιτήρησης.Τα ADC Flash προσφέρουν αυτήν την ικανότητα μετατρέποντας γρήγορα σήματα.

Λειτουργία δεδομένων υψηλής ταχύτητας: Τα ADC Flash είναι θεμελιώδη σε πεδία που απαιτούν γρήγορη συλλογή δεδομένων, όπως η επιστημονική έρευνα, η βιομηχανική παρακολούθηση και οι αυτοματοποιημένες δοκιμές.Αυτοί οι μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί για να συλλάβουν γρήγορα μεταβαλλόμενα σήματα χωρίς να χάσουν σημαντικές πληροφορίες.Αυτή η απόκτηση δεδομένων υψηλής ταχύτητας απαιτείται για ακριβή ανάλυση και παρακολούθηση σε εφαρμογές όπου η ακεραιότητα του σήματος είναι σημαντική.

Σύναψη

Τα ADC Flash αντιπροσωπεύουν την κορυφή της ταχύτητας στην τεχνολογία αναλογικής έως ψηφιακής μετατροπής με τον απλό αλλά ισχυρό σχεδιασμό τους που επιτρέπει την ταχεία επεξεργασία σήματος.Αυτό το άρθρο έχει δείξει τον διαφορετικό ρόλο τους σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, σε πραγματικό χρόνο, όπου απαιτείται γρήγορη μετατροπή από αναλογικό σε ψηφιακό.Ενώ τα ADC Flash είναι απλά στη λειτουργία τους, αντιμετωπίζουν προκλήσεις κατά την κλιμάκωση της ανάλυσης, απαιτώντας πιο σύνθετα σχέδια και υψηλότερη χρήση ενέργειας.Αυτή η ισορροπία μεταξύ της ταχύτητας και των συμβιβασμών στην αποδοτικότητα της ενέργειας και στην πολυπλοκότητα του σχεδιασμού είναι σημαντική στην τεχνολογία ADC.Καθώς αυξάνεται η ανάγκη για ταχύτερη και αποτελεσματικότερη ηλεκτρονική, η Flash ADC θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στο μέλλον της ψηφιακής ηλεκτρονικής, της ταχύτητας εξισορρόπησης, της ανάλυσης και της απόδοσης ισχύος για την κάλυψη των αναγκών της βιομηχανικής και της καταναλωτικής τεχνολογίας.

Συχνές ερωτήσεις [FAQ]

1. Γιατί ένα Flash ADC είναι πιο γρήγορο;

Ένα Flash ADC, επίσης γνωστό ως παράλληλο ADC, είναι ταχύτερο από άλλους τύπους ADC, επειδή επεξεργάζεται όλα τα bits του σήματος εισόδου ταυτόχρονα.Αυτή η παράλληλη επεξεργασία επιτυγχάνεται με τη χρήση μιας σειράς συγκριτών που κάθε ελέγχει αν η τάση εισόδου είναι πάνω ή κάτω από ορισμένα επίπεδα αναφοράς.Δεδομένου ότι εκτελεί όλες τις συγκρίσεις ταυτόχρονα και απευθείας εξάγει την ψηφιακή τιμή, ένα Flash ADC εξαλείφει την ανάγκη για διαδοχική προσέγγιση ή επαναληπτικές διαδικασίες μετατροπής που βρίσκονται σε άλλους τύπους ADC.Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει σχεδόν στιγμιαία μετατροπή, καθιστώντας τα Flash ADC τον ταχύτερο διαθέσιμο τύπο.

2. Τι είναι το ADC Flash 2-bit;

Ένα ADC Flash 2-bit είναι ένας τύπος αναλογικού προς ψηφιακό μετατροπέα που ποσοτικοποιεί ένα αναλογικό σήμα εισόδου σε μία από τις τέσσερις πιθανές ψηφιακές έξοδοι (00, 01, 10 ή 11).Χρησιμοποιεί τρεις συγκριτές, καθένα από τα οποία συγκρίνει το σήμα εισόδου σε διαφορετική τάση αναφοράς.Οι εξόδους αυτών των συγκριτών στη συνέχεια αποκωδικοποιούνται σε ψηφιακή τιμή 2 bit.Αυτή η ADC είναι σε θέση να αντιπροσωπεύει την αναλογική είσοδο με ανάλυση τεσσάρων επιπέδων.

3. Τι είναι το ADC Flash 3-bit;

Ένα ADC Flash 3-bit επεκτείνεται στην έκδοση 2-bit παρέχοντας μια ακόμη λεπτότερη ανάλυση.Μετατρέπει μια αναλογική είσοδο σε μία από τις οκτώ πιθανές ψηφιακές εξόδους (που κυμαίνονται από 000 σε 111).Αυτός ο τύπος ADC χρησιμοποιεί επτά συγκριτές, κάθε καθένα σε μια ξεχωριστή τάση αναφοράς.Οι συγκριτές αξιολογούν ταυτόχρονα εάν η τάση εισόδου είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη από τις αντίστοιχες αναφορές τους και τα αποτελέσματα στη συνέχεια μετατρέπονται σε ψηφιακό κώδικα 3-bit, επιτρέποντας την αναπαράσταση της αναλογικής εισόδου σε οκτώ διαφορετικά επίπεδα.

4. Πού χρησιμοποιείται το Flash ADC;

Οι εφαρμογές που απαιτούν γρήγορη μετατροπή δεδομένων και υψηλή ταχύτητα είναι οι κύριες που χρησιμοποιούν ADC Flash.Οι περιπτώσεις κοινής χρήσης περιλαμβάνουν την ψηφιακή εκπομπή βίντεο, τα συστήματα ραντάρ και την επεξεργασία σήματος υψηλής συχνότητας.Είναι ιδανικά για τις ρυθμίσεις όπου ο χρόνος απόκρισης έχει μεγάλη σημασία λόγω της σχεδόν ασταθούς μετατροπής τους αναλογικών σημάτων σε ψηφιακή μορφή.

5. Πώς μετατρέπεται ένα αναλογικό σήμα σε ψηφιακό με ADC τύπου Flash;

Σε ένα Flash ADC, το αναλογικό σήμα εισόδου τροφοδοτείται σε μια σειρά συγκριτών.Κάθε συγκριτής έχει τάση αναφοράς που διαιρεί την περιοχή τάσης εισόδου σε ίσα τμήματα.Όλοι οι συγκριτές λειτουργούν ταυτόχρονα, καθένα από τα οποία παρέχει μια δυαδική έξοδο του '1' εάν η είσοδος υπερβαίνει την τάση αναφοράς και το '0' διαφορετικά.Αυτές οι δυαδικές εξόδους συνδυάζονται στη συνέχεια σε ένα λογικό κύκλωμα, το οποίο μεταφράζει τις εξόδους συγκριτή σε έναν δυαδικό αριθμό που αντιπροσωπεύει το ψηφιακό ισοδύναμο της αναλογικής εισόδου.

6. Πόσα bits είναι ένα Flash ADC;

Ο αριθμός των bits σε ένα Flash ADC ορίζει την ανάλυση του, δηλ. Πόσο λεπτό μπορεί να διαιρέσει το εύρος αναλογικής εισόδου και να το αντιπροσωπεύει ως ψηφιακή έξοδο.Τα Flash ADC μπορούν να ποικίλουν ευρέως στην ανάλυση τους, συνήθως από 2 bits έως και 10 bits ή περισσότερο, ανάλογα με τη συγκεκριμένη εφαρμογή και την απαιτούμενη ακρίβεια.

7. Ποια είναι η ταχύτητα του Flash ADC;

Η ταχύτητα ενός Flash ADC καθορίζεται κυρίως από το πόσο γρήγορα μπορούν να εγκατασταθούν οι συγκριτές και το λογικό του κύκλωμα μπορεί να κωδικοποιήσει την έξοδο.Συνήθως, οι ADC Flash μπορούν να επιτύχουν χρόνους μετατροπής με τη σειρά των νανοδευτερόλεπτων.Για παράδειγμα, ένα ADC υψηλής ταχύτητας Flash μπορεί να προσφέρει ταχύτητες που κυμαίνονται από 500 megasamples ανά δευτερόλεπτο (MSPs) σε πάνω από διάφορα gigasamples ανά δευτερόλεπτο (GSPs), καθιστώντας τα εξαιρετικά γρήγορα σε σύγκριση με άλλους τύπους ADC.Οι εφαρμογές που χρειάζονται επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο και χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση εξαρτώνται από αυτήν την απόδοση.