Введение

Тип аналого-цифрового преобразователя Вспышка АДС (также известный как прямой преобразователь АДС) является типом аналого-цифрового преобразователя, который использует линейную лестницу напряжения с компаратором на каждом "ручке" лестницы для сравнения входной напряжения с последовательными эталонными напряжениями. Часто эти эталонные лестницы построены из многих резисторов; однако современные реализации показывают, что возможно также разделение емкостного напряжения. Выход этих компараторов обычно подается в цифровой кодер, который преобразует входные данные в бинарное значение (собранные выходы из компараторов можно рассматривать как униарное значение).

Преимущества и недостатки

Флэш-конвертеры имеют высокую скорость по сравнению со многими другими ADC, которые обычно сужают правильный ответ на серии этапов. По сравнению с ними, преобразователь флэш-сигнала также довольно прост и, помимо аналоговых сравнителей, требует только логики для окончательного преобразования в двоичный. Для наилучшей точности перед входом ADC часто вставляется схема отслеживания и удержания. Это необходимо для многих типов АДК (например, последовательного приближения АДК), но для флеш АДК это не требуется, потому что сравнительные устройства являются устройствами отбора проб. Для преобразователя вспышки требуется много компараторов по сравнению с другими ADC, особенно по мере увеличения точности. Например, в флеш-конверторе требуются компараторы для n-битного преобразования. Размер, потребление энергии и стоимость всех этих компараторов делают преобразователи вспышки, как правило, непрактичными для точностей, намного больше 8 бит (255 компараторов). Вместо этих компараторов большинство других ADC заменяют более сложную логику и/или аналоговые схемы, которые могут быть более легко масштабированы для повышения точности.

Реализация

Флэш-АДЦ были реализованы во многих технологиях, начиная от технологий биполярных на основе кремния (BJT) и комплементарных металооксидных FET (CMOS) до редко используемых технологий III V. Этот тип АДЦ часто используется в качестве первой проверки аналоговых схем среднего размера. Самые ранние варианты включали в себя эталонную лестницу из хорошо совпадающих резисторов, подключенных к эталонному напряжению. Каждый кран на лестнице резистора используется для одного сравнительного устройства, возможно, предшествуемого стадией усиления, и таким образом генерирует логический 0 или 1, в зависимости от того, находится ли измеренное напряжение выше или ниже эталонного напряжения делителя напряжения. Причина добавления усилителя двоякая: он усиляет разницу напряжения. Таким образом, он подавляет смещение сравнительного устройства, а также сильно подавляет обратный шум сравнительного устройства по отношению к эталонной лестнице. Обычно производятся конструкции от 4 бит до 6 бит, а иногда и 7 бит. Были продемонстрированы конструкции с емкостными эталонными лестницами, экономит энергию. Помимо хронометража компаратора (s), эти системы также отбирают образец эталонного значения на этапе ввода. Поскольку отбор проб производится с очень высокой скоростью, утечка конденсаторов является незначительной. Недавно в дизайн флэш-АДК была введена калибровка офсета. Вместо высокоточных аналоговых схем (которые увеличивают размер компонента для подавления вариаций) измеряются и регулируются сравнительные устройства с относительно большими ошибками смещения. Затем применяется испытательный сигнал, и смещение каждого сравнительного устройства калибрируется до значения ниже LSB ADC. Еще одно улучшение многих флеш-ADC - включение цифровой коррекции ошибок. Когда АДК используется в суровых условиях или построен из очень маленьких интегральных схем, существует повышенный риск того, что один сравнитель случайным образом изменит состояние, в результате чего получится неправильный код. Коррекция пузырьковой ошибки - это цифровой механизм коррекции, который препятствует тому, чтобы сравнительный прибор, который, например, подскочил высоко, сообщал о логическом высоком, если он окружен сравнительными приборами, которые сообщают о логическом низком.

Складной АДЦ

Количество компараторов можно несколько уменьшить, добавив складную цепь спереди, создав так называемый складный ADC. Вместо использования компараторов в флеш-АДК только один раз, складной АДК использует компараторы несколько раз во время входного сигнала на рампе. Если в n-битном АДЦ используется скручивающаяся схема, фактическое количество компараторов может быть уменьшено с до (всегда нужно одно, чтобы обнаружить перекрестный диапазон). Типичными сгибающимися схемами являются мультипликатор Гилберта и аналоговые проводной ОР схемы.

Применение

Очень высокая частота отбора образцов этого типа АДЦ позволяет использовать высокочастотные приложения (обычно в диапазоне нескольких ГГц), такие как обнаружение радаров, широкополосные радиоприемники, электронное испытательное оборудование и оптические коммуникационные линии. Кроме того, флеш-ADC часто встраивается в большой интегральный блок, содержащий множество цифровых функций декодирования. Кроме того, внутри цикла модуляции дельта-сигма может присутствовать небольшая вспышка ADC. Флэш-ADC также используются в флэш-памяти NAND, где до 3 бит сохраняются на ячейке по мере того, как 8 уровней напряжения на плавающих воротах.