Atrakinti „Flash ADC“ potencialą greitajame skaitmeninėje eroje

Dėl greito skaitmeninės technologijos augimo buvo svarbu sukurti efektyvius analoginius-skaitmeninius keitiklius (ADC), kurie yra geriausi analoginiams ir skaitmeniniams pasauliams sujungti.Šiame straipsnyje nagrinėjama, kaip veikia „Flash ADC“, jų komponentai, kaip jie veikia ir kaip jie palyginti su kitais ADC tipais.Tai taip pat pabrėžia jų svarbą šiuolaikinėje elektronikoje, nagrinėjant ADC dizaino patobulinimus, pavyzdžiui, naudojant XOR vartus kodavimo ir diodų matricose, kurie padidina kodavimo greitį.

Katalogas

1 paveikslas: „Flash ADC“ grandinė

Ką pirmiausia turėtumėte žinoti apie „Flash ADC“?

„Flash ADC“ arba „Parallel“ (analoginiai-skaitmeniniai keitikliai) yra paprasčiausias analoginio-skaitmeninio keitiklio tipas.Jis naudoja lygintuvų eilutę, kad būtų galima palyginti gaunamą analoginį signalą su skirtingomis atskaitos įtampomis.Šių lygintuvų išėjimai patenka į prioritetinį kodavimo įrenginį, kuris tada pateikia skaitmeninę dvejetainę įvesties signalo versiją.Ši tiesi sąranka leidžia lengvai suprasti, kaip veikia ADC, ir leidžia greitai konvertuoti dėl tiesioginio palyginimo metodo.

„N-Bit Flash ADC“ sudaro N-1 lygintuvai, du suderintų rezistorių rinkiniai ir prioritetinis kodavimas.Diagrama, iliustruojanti šią koncepciją, parodyta žemiau:

2 paveikslas: „Flash ADC“ struktūra

Pagrindiniai „Flash ADC“ komponentai

Rezistoriaus įtampos daliklio grandinė

Rezistoriaus įtampos daliklio grandinė yra pagrindinė „Flash ADC“ dalis (analoginiai-skaitmeniniai keitikliai).Tai padeda paprasčiau sumažinti aukštą įvesties įtampą iki tinkamo lygio.Ši grandinė naudoja daugybę rezistorių, kad padalintų įtampą, todėl ją lengva valdyti išėjimo įtampą, koreguojant rezistoriaus vertes.Naudojant Kirchhoffo įtampos dėsnį, išėjimo įtampą galima tiksliai apskaičiuoti, o tai svarbu programoms, kurioms reikia tikslios atskaitos įtampos.

Pvz., Apsvarstykite daliklį su dviem rezistoriais, R1 ir R2, sujungtais iš eilės.Išėjimo įtampa (VOUT) jų sankryžoje pateikiama formule VOUT = (R2 × VIN) / (R1 + R2).Ši lygtis parodo ryšį tarp įvesties įtampos (VIN) ir varžos, parodant, kaip įtampos daliklis keičia įtampos išėjimą.Šis mechanizmas yra svarbus kuriant stabilią ir tikslią įtampą skirtingoms elektroninėms sistemoms, todėl rezistoriaus įtampos daliklis yra pagrindinė pažangių elektroninių dizainų dalis.

Palyginimas

„Flash ADC“ palyginimas yra pagrindinė dalis, padedanti pakeisti analoginius signalus į skaitmeninę formą.Tai veikia kaip paprastas stiprintuvas, palyginęs įvesties įtampą su etalonine įtampa ir pateikiant dvejetainį išėjimą, kuris parodo skirtumą tarp jų.Šis dvejetainis signalas yra svarbus skaitmeninti, nes jis nurodo, ar įvesties įtampa yra didesnė, ar mažesnė už etaloninę įtampą.

Lyginamasis įvesties įtampą užima teigiamą įvestį (V+) ir etaloninę įtampą, esant neigiamam įėjimui (V-).Išvestis (VOUT) padidėja (loginis lygis '1'), jei V+ yra didesnis už V- ir žemą (loginis lygis '0'), jei jo nėra.Šis veiksmas reikalingas ADC, nes jis sukuria skaitmeninę analoginių signalų versiją.Teisingai nustatydamas dvejetainę būseną, lygintuvas padeda ADC tvarkyti skirtingus analoginius signalus, tiksliai tinkančius aukštos kokybės skaitmeniniams rezultatams elektroniniuose įrenginiuose.

Prioritetinis kodavimo įrenginys

Prioritetinis kodavimo įrenginys daro „Flash ADC“ darbą geriau, nes analoginis-skaitmeninis konvertavimo procesas tampa tikslesnis ir patikimesnis.Skirtingai nuo įprastų kodavimo įrenginių, jis tvarko situacijas, kai kelios įėjimai tuo pačiu metu yra dideli be painiavos.Tai tai daro naudojant prioritetinę sistemą, kuri įvertina įvestis, įsitikindama, kad didžiausias prioriteto signalas visada rodomas išvesties metu.

Pvz., Jei prioritetinis kodavimo įrenginys, kurio įvestys yra nuo 1 iki N, aptinka kelis aukštus įvestis, tokiasatvejis.Šis prioritetų nustatymas išlaiko ADC išvestį, kuri yra svarbi atliekant užduotis, kurioms reikia tikslios skaitmeninės analoginių signalų versijų.Prioritetinis kodavimo įrenginys žymiai pagerina bendrą įrenginio našumą, efektyviai tvarkant įvesties konfliktus, užkirsdamas kelią klaidoms ir padedant ADC efektyviau ir patikimiau veikti.

„Flash ADC“ veiklos dinamika

„Flash ADC“ veikia konvertuodama analoginį įvesties signalą į atitinkamą skaitmeninį išėjimą realiuoju laiku.Šis procesas apima greitą įvesties signalo vertinimą per kelis palyginamuosius etapus, kurių kiekvienas buvo suderintas su skirtingais etaloniniais įtampos lygiais.Rezultatas yra tiesioginis skaitmeninis išvestis, tiesiogiai atitinkantis analoginį įvestį, parodantį būdingą „Flash ADC“ dizaino efektyvumą ir greitį.

3 paveikslas: „Flash ADC“ ir išėjimas

Lygiagretus palyginimas

„Flash“ analoginiai-skaitmeniniai keitikliai (ADC) veikia naudojant techniką, vadinamą lygiagrečiu palyginimu, kuris yra svarbiausias jų sugebėjimas greitai konvertuoti analoginius signalus į skaitmeninį formatą.Šis metodas atspindi „blykstės“ „Flash ADC“, panašų į greitą fotografijos ekspoziciją.Šio mechanizmo centre yra tuo pat metu įvertintas įvesties analoginė įtampa atsižvelgiant į daugialypę atskaitos įtampą, gautą iš rezistoriaus kopėčių.Šis komponentas yra iš dalies nustatant etaloninius etalonus ADC.

Kiekvienas lygintuvas masyve atlieka specifinį vaidmenį: palyginus gaunamą įtampą su nurodyta atskaitos įtampa.Šių palyginimų atlikimas tuo pat metu leidžia „Flash ADC“ veikti dideliu greičiu, o tai ryškus kontrastas su lėtesniais nuosekliais palyginimais, matomais kituose ADC tipuose.Šių vienalaikių palyginimų rezultatas yra termometro kodas, kuris yra ištisinių '1 seka, po kurios seka' 0.Pvz., Penkių išparduotuvų „Flash ADC“ įvesties įtampa, viršijanti trijų lygintuvų atskaitos įtampą, būtų 11100 termometro kodas. Šis kodo formatas tiesiogiai konvertuoja analoginį įvestį į skaitmeninį signalą, tiksliai atspindėdamas, kad yra amplitudė.Įvesties įtampa tolesniam skaitmeniniam apdorojimui.

Kodavimo procesas

Sukūrus termometro kodą „Flash ADC“, prasideda kodavimo fazė.Šis žingsnis yra svarbus, nes termometro kodą paverčia standartiniu dvejetainiu formatu.Tai sumažina reikalingų išvesties eilučių skaičių ir palengvina skaitmeninius duomenis valdyti ir apdoroti, pagerinant efektyvumą.

Prioritetinis kodavimas dažniausiai naudojamas šiai užduočiai.Tai veikia surandant aukščiausios „1“ padėtį termometro kode ir paverčiant šią padėtį dvejetainiu skaičiumi.Pavyzdžiui, „Code 11100“ aukščiausiasis „1“ yra trečioje padėtyje, kuri išverčia dvejetainį skaičių 011 3 bitų ADC.Šis metodas užtikrina, kad svarbiausias įvestis būtų tiksliai pavaizduotas ir pateikia kompaktišką įvesties įtampos skaitmeninę formą.Kartais klaidoms sumažinti signalo perdavimo ir apdorojimo metu naudojami kiti kodavimo metodai, tokie kaip pilkojo kodas.Kodavimas turi greitai vykti, kad atitiktų greitaeigių „Flash ADC“ galimybes.Norėdami tai pasiekti, „Flash ADC“ naudoja specialias kodavimo grandines, skirtas efektyviam veikimui.Šios grandinės leidžia greitai ir tiksliai koduoti, palaikant greitą įrenginio atsaką ir didelį duomenų pralaidumą.

„Flash ADC“ veikimas

4 paveikslas: „Flash ADC“

„Flash“ analoginiai-skaitmeniniai keitikliai (ADC) yra geriausi didelės spartos skaitmeninės programos, nes jie greitai konvertuoja analoginius signalus į skaitmeninius formatus.Siekiant greitai konvertuoti analoginius įvestis į skaitmeninius išėjimus, „Flash ADC“ sukonstruoti naudojant sudėtingą greitųjų palyginimų sistemą.Šis tinklas naudoja varžos įtampos daliklį, kad paskirstytų etaloninę įtampą visuose lygintuvuose.

„Flash ADC“ kiekvienas palyginimas palygina įvesties įtampą su konkrečiu atskaitos lygiu.Kiekvieno lygintuvo etaloninis lygis nustatomas pagal jo padėtį seka.Pavyzdžiui, „N -Bit Flash ADC“ yra 2^n - 1 lyginamieji.Kiekvieno lygintuvo etaloninė įtampa yra šiek tiek (LSB) didesnė nei ankstesnė.Ši sąranka sukuria „termometro kodo“ išvesties modelį, kai dvejetainiai keičiasi į nulius toje vietoje, kur analoginė įvesties įtampa patenka žemiau lygintuvo etaloninės įtampos.Šis modelis yra panašus į tai, kaip gyvsidabris pakyla termometru, nuolat žymėdamas aukštesnes vertes, kol jis pasiekia tašką, kuriame jis sustoja.

„Flash ADC“ palyginamieji yra skirti valdyti aukšto dažnio signalus.Paprastai jie turi plačiajuosčio ryšio, mažo padidėjimo veiklos etapus, kad būtų subalansuoti pralaidumą ir įgyti.Norint palaikyti našumą ir užkirsti kelią problemoms, reikia mažo padidėjimo.Ir kiekvienas palyginimas yra suprojektuotas su labai mažu įtampos poslinkiu, mažesniu už LSB, kad būtų išvengta neteisingų rodmenų dėl nedidelių įtampos pokyčių, kurie nėra tikrojo signalo dalis.Siekdami užtikrinti, kad lyginamieji pateiktų patikimus išėjimus, „Flash ADC“ naudoja regeneracinius skląsčius kiekviename išvesties etape.Šie skląsčiuose naudojami teigiami grįžtamasis ryšys, kad išvesties būseną būtų užfiksuota iki 1 arba 0. Norint pašalinti neaiškius išėjimus, reikia šio aiškaus sprendimų priėmimo, ypač esant didelės spartos duomenų konvertavimui.

„Flash ADC“ optimizavimas reiškia, kad reikia patikslinti savo dizainą, koreguojant palyginamojo padidėjimą, sumažinant įtampos poslinkį ir pagerinant užrakto grįžtamąjį ryšį.Atliekant šiuos patobulinimus, „Flash ADC“ dar labiau įtakoja skaitmeninę elektroniką, padidindama jos tikslumą, greitį ir patikimumą.Naudodamiesi šiais patobulinimais, „Flash ADC“ atitinka aukštesnius našumo standartus, veiksmingai aptarnaujančius pažangias skaitmenines programas, kurioms reikia greito ir tikslaus analoginio-skaitmeninio konvertavimo.

3 bitų „Flash ADC“ grandinė

5 paveikslas: 3 bitų „Flash ADC“ grandinė

3 bitų „Flash ADC“ (analoginis-skaitmeninis keitiklis) grandinė yra elektroninė sistema, naudojama analoginiam signalui paversti skaitmeniniu.Įsivaizduokite, kad turite tikslią ir stabilią atskaitos įtampą, vadinamą VREF, kuri reikalinga ADC veikimui.Šį VREF pateikia aukšto tikslumo įtampos reguliatorius, užtikrinantis, kad įtampa išlieka pastovi ir tiksli.Šioje grandinėje yra keli palyginamieji.Kiekvienas palyginimas yra įrenginys, lyginantis įvesties analoginę įtampą su konkrečia atskaitos įtampos lygiu.Kai įvesties įtampa tampa aukštesnė už etaloninę įtampą esant tam tikram lygintuvui, palyginamojo išėjimas pereina į aukštą būseną, tai reiškia, kad ji tampa aktyvi.

Lyginamieji yra išdėstyti seka.Taigi, didėjant analoginei įvesties įtampai, daugiau palyginamųjų palyginimų tampa aktyvūs vienas po kito.Ši aktyvacijų seka rodo įvesties įtampos lygį.Tada visų šių palyginamųjų išėjimai siunčiami į prioritetinį kodavimo įrenginį.Prioritetinio kodavimo priemonės vaidmuo yra ištirti aktyvius lyginamuosius išėjimus ir paversti juos dvejetainiu skaičiumi.Šis dvejetainis skaičius yra aukščiausias palyginamasis, kuris šiuo metu yra aktyvus, efektyviai pateikdamas skaitmeninį analoginės įvesties įtampos vaizdą.Taigi 3 bitų „Flash ADC“ grandinė naudoja stabilią atskaitos įtampą, kad būtų galima palyginti su įvesties įtampa.Didėjant įvesties įtampai, daugiau lygintuvų pereina į aukštą būseną iš eilės.Tada šios aktyvios būsenos yra užkoduojamos į dvejetainį numerį prioritetiniu kodavimo priemone, suteikiant skaitmeninį išvestį, atitinkančią analoginę įvesties įtampą.Šis procesas įgalina greitą ir veiksmingą analoginių signalų konvertavimą į skaitmeninę formą.

„Flash ADC“ sistemų kodavimo dizaino supaprastinimas

6 paveikslas: „Flash ADC“

Prioritetinis kodavimo įrenginys apžvelgia kelis įvestis ir pasirenka aktyvų aukščiausią prioritetą.Šis atrankos procesas padeda sistemai suprasti, kurį signalą apdoroti.Tačiau kai kuriose programose mums gali prireikti visų standartinio prioritetinio kodavimo įrenginio funkcijų.Tokiose situacijose mes galime pasinaudoti natūralia palyginamųjų išėjimų bruožu „Flash ADC“.Lyginamieji yra įrenginiai, palyginantys dvi įtampas ir išveskite signalą, pagal kurį yra didesnis.„Flash ADC“ šie palyginamieji išėjimai iš eilės dažnai būna nuo žemos iki aukštos.Tai reiškia, kad išėjimai natūraliai užsakomi nuo žemiausio iki aukščiausio.

Naudodamiesi šiuo natūraliu užsakymu, galime supaprastinti dizainą.Užuot naudoję sudėtingą prioritetinį kodavimo įrenginį, mes galime naudoti išskirtinių arba (XOR) vartų seriją.„XOR“ vartai yra pagrindiniai loginiai vartai, kurie išeina teisingi tik tada, kai įėjimai skiriasi.Atidžiai sutvarkydami šiuos „Xor“ vartus, galime sukurti kodavimo mechanizmą, kuris iš tikrųjų pasirenka aukščiausią aktyvųjį įvestį, panašų į prioritetinį kodavimo įrenginį, tačiau su mažiau sudėtingesniu.

Šis paprastesnis kodavimo metodas veikia gerai, nes jis panaudoja nuoseklųjį „aukštą“ lyginamojo lygio prisotinimą.Iš esmės sistema natūraliai rūšiuoja save, o XOR vartai tiesiog padeda perskaityti šią rūšiuotą būseną.Tai sumažina bendrą ADC sistemos sudėtingumą, todėl ją kurti yra lengviau ir pigiau, kartu išlaikant greitą našumą.Tokiu būdu naudodami „Xor“ vartus, mes galime pasiekti tą patį efektą kaip ir prioritetinis kodavimo įrenginys, tačiau su mažiau dalimis ir mažiau sudėtingais projektavimo darbais.

Koderio grandinių konstrukcija su diodų matricomis

Vienas efektyvus ir paprastas būdas sukonstruoti kodavimo grandinę yra diodų matrica.Diodai yra elektroniniai komponentai, leidžiantys srovei tekėti viena kryptimi, tuo pačiu blokuojant ją priešinga kryptimi.Suderinę šiuos diodus matricoje, galite sukurti sistemą, kuri interpretuoja skirtingus įvesties signalus ir sukuria atitinkamus skaitmeninius kodus.Šis metodas yra ir minimalistinis, ir efektyvus, todėl tai yra populiarus pasirinkimas kuriant keitiklių grandines.

Diodų matricų naudojimo paprastumas reiškia, kad jums nereikia sudėtingų ar brangių komponentų.Vietoj to, norėdami pasiekti norimą funkcionalumą, galite naudoti pagrindines elektronines dalis.Šis praktinis požiūris yra naudingas tiems, kurie mokosi apie elektroniką ar dirba prie projektų, turinčių ribotus išteklius.

„Flash ADC“ greitis yra svarbus.Koderio grandinė turi greitai ir tiksliai konvertuoti analoginį signalą į skaitmeninį formatą.Diodų matricos yra tinkamos šiai užduočiai, nes jos gali veikti dideliu greičiu, užtikrinant bendrą ADC sistemos efektyvumą.Koderio grandinės su diodų matricomis konstrukcija yra praktinis ir efektyvus metodas.Tai leidžia surinkti ADC sistemas naudojant pagrindinius komponentus, todėl tai yra prieinama galimybė daugeliui elektroninių entuziastų ir profesionalų.

7 paveikslas: „Flash ADC“ su diodų matricomis

„Flash ADC“, palyginti su kitais ADC

8 paveikslas: N-bit Flash ADC

9 paveikslas: SAR struktūra

„Flash“ ir SAR ADC

„Flash ADC“ ir SAR ADC labai skiriasi greičiu, energijos efektyvumu ir kaina.SAR ADC veikia nustatant kiekvieną bitą po vieną, pradedant nuo svarbiausio bito (MSB) iki mažiausiai svarbaus bitų (LSB).Jie naudoja didelio tikslumo lygintuvą, kuris nuolat lyginamas su DAC išėjimu, todėl procesas yra laipsniškas ir lėtesnis, ribodamas jų greitį iki kelių milijonų mėginių per sekundę (MSP).Kita vertus, „Flash ADC“ per vieną greitą žingsnį konvertuoja visą analoginį įvestį į skaitmeninį signalą.Tai suteikia jiems greitį, dažnai pasiekdamas greitį gigasample per sekundę (GSP) diapazoną.

Pavyzdžiui, SAR ADC, kaip ir „MAX1132“, gali pasiūlyti iki 16 bitų.Palyginimui, „Flash ADC“ paprastai suteikia apie 8 bitus skiriamąją gebą.Tačiau šis greitis yra su kompromisu.8 bitų SAR ADC, pavyzdžiui, „Max1106“, naudoja tik apie 100 mikroamperų (µA) srovės esant 3,3 voltams ir veikia 25 kilosampleksų per sekundę greičiu (KSP).Atvirkščiai, „Flash ADC MAX104“ sunaudoja 5,25 vatus, tai yra 16 000 kartų padidėjęs energijos suvartojimas.

Be to, SAR ADC yra daug ekonomiškesni ir yra mažesniuose pakuotėse.Jie yra paprastesni ir pigesni gaminti, todėl yra geresnis pasirinkimas daugeliui programų.„Flash ADC“ dėl didelių galios poreikių reikia didesnių paketų, kad būtų galima valdyti šilumos išsklaidymą ir išlaikyti signalo vientisumą.Pavyzdžiui, „Max104“ paketas yra daugiau nei 50 kartų didesnis nei „MAX1106“.Šis dydžio ir energijos efektyvumo skirtumas dažnai daro SAR ADC pasirinkimą tokiose situacijose kaip kaina ir galia.

„Flash“ ir „Pipelined ADC“

10 paveikslas: 12 bitų vamzdyno ADC

Kiekvienas iš jų turi unikalų dizainą ir savybes, patenkina skirtingus poreikius, atsižvelgiant į greitį, energijos suvartojimą ir skiriamąją gebą.Vamzdynai ADC veikia naudojant lygiagrečią apdorojimo struktūrą.Tai reiškia, kad jie vienu metu gali valdyti kelis pavyzdžius iš kelių pavyzdžių skirtinguose etapuose.Kiekvienas etapas apdoroja mėginio dalį, prieš perduodant jį į kitą, leidžiant nuolat srauti duomenis.Šis dizainas skirtas padidinti bendrą apdorojimo greitį.Tačiau šis lygiagretus apdorojimas kainuoja: vamzdynai ADC paprastai sunaudoja daugiau energijos ir įveda tam tikrą vėlavimą dėl laiko, kurio kiekvienam etapui reikia atlikti savo užduotį.Pavyzdžiui, „MAX1449“, tam tikro tipo vamzdyno ADC, gali pasiekti iki 100 milijonų mėginių per sekundę greitį (MSP), o skiriamoji geba svyruoja nuo 8 iki 14 bitų.Tai daro vamzdynus ADC, tinkančias programoms, reikalaujančioms vidutinio sunkumo ar didelio greičio ir skiriamosios gebos.

Kita vertus, „Flash ADC“ naudoja paprastesnį požiūrį su tiesmukiškais palyginimais.Jie beveik akimirksniu gali konvertuoti analoginį signalą į skaitmeninį, todėl jie yra daug greitesni nei vamzdynų ADC.„Flash ADC“ gali pasiekti labai didelį greitį, dažnai kelis šimtus MSP, tačiau paprastai jie siūlo mažesnę skiriamąją gebą - iki 10 bitų.Dėl jų paprastumo ir greičio jie yra idealūs programoms, tokioms kaip skaitmeniniuose osciloskopuose ir aukšto dažnio ryšių sistemose.

Nepaisant jų skirtumų, „Flash ADC“ ir vamzdynai ADC gali papildyti vienas kitą hibridinėse struktūrose.Tokiose konfigūracijose „Flash ADC“ yra integruotos į kitas sistemas, kad padidintų greitį, išlaikant norimą skiriamąją gebą ir tikslumą.Ši sinergija leidžia patobulinti našumą, parodant, kaip kiekvieno tipo stipriosios pusės gali būti panaudotos, kad atitiktų konkrečius taikymo reikalavimus.Nors vamzdynai yra skirti didesnei skiriamąja geba su vidutiniu greičiu ir apima sudėtingesnį apdorojimą, „Flash ADC“ yra „Excel“ siekiant labai didelio greičio, naudojant paprastesnį dizainą, bet mažesnę skiriamąją gebą.Suprasti jų atskiras savybes ir programas padeda pasirinkti tinkamą ADC tam tikroje užduotyje.

„Flash“ ir ADC integravimas

11 paveikslas: ADC integravimas

„Flash ADC“ yra neįtikėtinai greitai konvertuodami analoginius signalus į skaitmeninę formą, todėl jie yra idealūs užduotims, kurioms reikia apdoroti realiuoju laiku.Šios užduotys apima skaitmeninius osciloskopus, vaizdo signalo apdorojimą ir radaro sistemas.Tačiau „Flash ADC“ skiriamoji geba yra mažesnė, dažnai svyruoja nuo 6 iki 8 bitų, nors didesnės skiriamosios gebos yra prieinamos didesnėmis sąnaudomis ir padidėja.Dėl didelio greičio „Flash ADC“ sunaudoja daugiau galios, o tai gali būti trūkumas programose, kai svarbus energijos apsauga.Be to, jų sudėtinga struktūra, apimanti daugybę lygintuvų ir rezistorių, daro juos brangesnius.

Kita vertus, ADC integravimas yra lėtesnis, veikia kelis šimtus mėginių per sekundę ar mažiau.Šis lėtesnis greitis reiškia, kad jie nėra tinkami apdoroti realiuoju laiku.Vietoj to, jie puikiai tinka programoms, kai signalai keičiasi lėtai arba reikalauja aukšto tikslumo laikui bėgant, pavyzdžiui, stebėti nuolatinės srovės signalus pramoninėje aplinkoje.ADC integravimas siūlo labai didelę skiriamąją gebą, paprastai 16 ir daugiau bitų, todėl jie leidžia labai tiksliai nustatyti signalo lygio pokyčius.Jie taip pat sunaudoja labai mažai energijos, todėl jie puikiai tinka naudoti akumuliatorių ir mažos galios.Be to, ADC integravimas paprastai yra labiau prieinamas nei „Flash ADC“, nes jų paprastesnė struktūra apima mažiau komponentų.

„Flash ADC“ yra geriausia greitųjų programų, kurioms reikia realiojo laiko duomenų konvertavimo, nepaisant didesnio energijos suvartojimo ir išlaidų.Tuo tarpu ADC integravimas yra idealus didelės skiriamosios gebos, mažo greičio pritaikymui, kai svarbu energijos efektyvumas ir ekonominis efektyvumas.

„Flash“ ir „Sigma-Delta“ ADC

12 paveikslas: „Sigma-Delta ADC“

„Sigma-Delta“ ADC yra žinomos dėl savo didelės skiriamosios gebos.Jie yra skirti geriausiai veikti tais atvejais, kai tikslumas yra svarbesnis už greitį.Šie ADC paprastai naudojami tam, kad būtų mažas pralaidumas, paprastai mažesnis nei 1 MHz.Jie gali pasiekti labai aukštą skiriamąją gebą, svyruojančią nuo 12 iki 24 bitų, naudodamiesi procesu, vadinamu pertekliaus mėginimu.Šis procesas apima daugybę pavyzdžių ir triukšmo mažinimo filtravimo metodų naudojimą, kad būtų galima labai tiksliai skaitmeniniu būdu parodyti analoginį signalą.Tačiau „Sigma-Delta ADC“ turi trūkumų: jie yra gana lėti.Dėl to jie yra mažiau tinkami programoms, kurioms reikalingas greitas duomenų konvertavimas, ypač daugiakanaliuose sąrankose, kur reikia greitai apdoroti daugybę signalų.Nepaisant šio apribojimo, nuolat vyksta nuolatinio laiko „Sigma-Delta ADC“ pokyčiai.Šiais pasiekimais siekiama pagerinti jų greitį, o tai gali padaryti juos gyvybingus konkurentus, kad būtų galima mirksėti ADC scenarijuose, kuriems reikalingas mažesnis duomenų perdavimo sparta, tačiau didesnė skiriamoji geba.

Kita vertus, „Flash ADC“ yra sukurti greičiui.Jie gali konvertuoti analoginius signalus į skaitmeninius greičius, todėl jie yra idealūs aukšto dažnio aplinkai.Tačiau paprastai jie turi mažesnę skiriamąją gebą, palyginti su „Sigma-Delta“ ADC.Norėdami įveikti „Sigma-Delta ADC“ greičio apribojimus, inžinieriai tiria būdus, kaip integruoti „Flash ADC“ modulius „Sigma-Delta“ sistemose.Šiuo hibridiniu metodu siekiama sujungti didelį „Flash ADC“ greitį su didele „Sigma-Delta ADC“ skiriamąja geba, todėl sistema, kuri suteikia abiejų technologijų stipriąsias puses, siekiant pagerinti bendrą našumą.

„Flash ADC“ pranašumai ir trūkumai

Aspektas	Detalės
Greitis	„Flash ADC“ yra žinomi dėl savo pasninko Spektaklis.Jie palygina įvesties įtampą su keliomis nuorodomis Tuo pačiu metu praleidžiant pakartotinius veiksmus, naudojamus kituose ADC.Tai leidžia „Flash“ ADC, gaminančios išėjimus milisekundėmis, todėl jie yra tinkami tiesioginiams duomenims Apdorojimo poreikiai.
Paprastumas	„Flash“ ADC lengva valdyti.Jie turi Tik du etapai: lygiagretus palyginimas ir kodavimas.Šis paprastumas juos daro Lengva suprasti ir valdyti, mažinant dizaino sudėtingumą ir gamybą išlaidos.Tačiau didėjant skiriamąja geba, reikia daugiau palyginimų, apsunkina dizaino ir galios valdymą.
Mastelio ir energijos suvartojimas	„Flash ADC“ nėra gerai mastelio.Skaičius Reikalingi lygintojai padidėja eksponentiškai, kai didesnė skiriamoji geba, todėl tai tampa Suprojektuokite sudėtingesnius ir reikalaujate daugiau galios.Ši didelė energijos suvartojimas yra Problemiška nešiojamiems įrenginiams ir aplinkoms, kur yra šilumos valdymas būtinas.
Aukštesnių rezoliucijų sudėtingumas	Esant didesnėms rezoliucijoms, „Flash ADC“ tampa labai kompleksas.Daugiau bitų reiškia daugiau palyginamųjų ir sudėtingesnio rezistoriaus Kopėčios, todėl galios valdymas ir išdėstymas yra sudėtingesnis.Šis sudėtingumas gali sumažinti efektyvumą, tikslumą ir tiesiškumą, ir reikalauja tikslios Kalibravimas, padidindamas tiek sudėtingumą, tiek išlaidas.Daugiau komponentų taip pat reiškia Daugiau lustų srities, o tai nėra idealu, kad būtų ribojamos erdvės programos.Už Aukštos skiriamosios gebos poreikiai, kitos ADC technologijos, tokios kaip vienas po kito arba „Sigma-Delta“ keitikliai dažnai būna ekonomiškesni ir keičiami.

„Flash ADC“ programos

Ryšių sistemos: „Flash ADC“ atlieka funkciją greitaeigiuose tinkluose, tokiuose kaip optinis pluoštas ir palydovinis ryšys.Jie efektyviai konvertuoja analoginius signalus į skaitmeninę formą, įgalindami greitą apdorojimą ir perdavimą dideliais atstumais.Šis greitas konvertavimas padeda išlaikyti aukštą komunikacijos kokybę, tinkamą tokioms programoms kaip transliavimas realiuoju laiku ir aukšto dažnio prekyba.

Medicininiai vaizdai: Blykstės ADC taip pat reikalingi medicininėse vaizdavimo technologijose, tokiose kaip MRT ir CT skaitytuvai.Šie ADC greitai konvertuoja analoginius signalus, kuriuos sukuria organizmas į skaitmeninius duomenis, ir tai leidžia realiu laiku sukurti aukštos skiriamosios gebos vaizdus.Šis greitas ir tikslus duomenų konvertavimas yra geriausias diagnozuojant ir gydant sveikatos būklę, ypač skubių situacijų.

Elektroninis karas: Elektroninio karo lauke reikalingi „Flash ADC“, norint signalo žvalgybai ir elektroninėms atsakomosioms priemonėms.Šie keitikliai greitai paverčia sudėtingus analoginius signalus skaitmeniniais formatais, leidžiančiais kariuomenei nustatyti ir neutralizuoti grėsmes realiu laiku.Ši galimybė padidina karinių padalinių strateginį ir operatyvinį reagavimą.

Skaitmeniniai osciloskopai: norint tiksliai stebėti elektrinio signalo bangos formą, skaitmeniniams osciloskopams reikia blykstės ADC.Šie ADC beveik akimirksniu paverčia aukšto dažnio analoginius signalus į skaitmeninę formą.Šis greitas konvertavimas yra svarbus, nes užtikrina, kad „Osciloscope“ skaitmeninis ekranas yra tiksli analoginio signalo kopija.Tai padeda tiksliai analizuoti ir išmatuoti bangos formas, todėl „Flash ADC“ yra būtinas realaus laiko signalo apdorojimui.

RADAR SISTEMOS: RADAR Technologija labai priklauso nuo „Flash ADC“.Radarų sistemos remiasi šiais keitikliais, kad greitai pakeistų analoginius signalus, kurie grįžta iš objektų į skaitmeninius duomenis.„Flash ADC“ vaidina svarbų vaidmenį elektroninio karo signalo intelekto ir elektroninių atsakomųjų priemonių vaidmenyje.Radaro sistemos reikalauja, kad būtų galima aptikti ir stebėti objektus, tiksliai tiksliai, gynybos ir stebėjimo operacijas.„Flash ADC“ siūlo šią galimybę greitai konvertuodami signalus.

Didelės spartos duomenų rinkimas: „Flash ADC“ yra esminė srityse, kuriose reikia greitai rinkti duomenis, pavyzdžiui, mokslinius tyrimus, pramonės stebėjimą ir automatinius bandymus.Šie keitikliai yra skirti greitai keičiant signalus, neprarandant svarbios informacijos.Šis greitas duomenų rinkimas reikalingas norint tiksliai analizuoti ir stebėti programas, kuriose svarbus signalo vientisumas.

Išvada

„Flash ADC“ parodo greičio smailę analoginės ir skaitmeninės konversijos technologijos metu su paprastu, tačiau galingu dizainu, leidžiančia greitai apdoroti signalą.Šis straipsnis parodė skirtingą jų vaidmenį greitaeigių, realaus laiko programose, kai reikia greito konvertavimo iš analoginio į skaitmeninį.Nors „Flash“ ADC yra tiesmukiški, jie susiduria su iššūkiais didinant skiriamąją gebą, todėl reikia sudėtingesnių dizainų ir didesnės energijos naudojimo.Šis balansas tarp greičio ir energijos efektyvumo kompromisų ir dizaino sudėtingumo yra svarbi ADC technologijoje.Augant greitesnio ir efektyvesnio elektronikos poreikiui, „Flash ADC“ vaidins svarbų vaidmenį skaitmeninės elektronikos ateityje, balansavimo greitį, skiriamąją gebą ir energijos efektyvumą, kad patenkintų tiek pramonės, tiek vartotojų technologijų poreikius.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kodėl „Flash ADC“ greičiau?

„Flash ADC“, dar žinomas kaip lygiagretus ADC, yra greitesnis nei kitų tipų ADC, nes jis tuo pačiu metu apdoroja visus įvesties signalo bitus.Šis lygiagretus apdorojimas pasiekiamas naudojant daugybę palyginimų, kuriuos kiekvienas patikrina, ar įvesties įtampa yra aukščiau, ar žemiau tam tikrų atskaitos lygių.Kadangi jis atlieka visus palyginimus vienu metu ir tiesiogiai išveda skaitmeninę vertę, „Flash ADC“ pašalina nuosekliųjų apytikslių ar iteracinių konvertavimo procesų poreikį, randamą kituose ADC tipuose.Šis dizainas leidžia beveik akimirksniu konvertuoti, todėl greičiausias turimas „Flash ADC“ yra greičiausias.

2. Kas yra 2 bitų „Flash ADC“?

2 bitų „Flash ADC“ yra analoginio-skaitmeninio keitiklio tipas, kuris kiekybiškai išmatuoja analoginį įvesties signalą į vieną iš keturių galimų skaitmeninių išėjimų (00, 01, 10 arba 11).Jis naudoja tris lygintuvus, kiekvienas palygindamas įvesties signalą su skirtinga atskaitos įtampa.Tada šių lygintuvų išėjimai yra iššifruoti į 2 bitų skaitmeninę vertę.Šis ADC gali parodyti analoginį įvestį su keturių lygių skiriamąja geba.

3. Kas yra 3 bitų „Flash ADC“?

3 bitų „Flash ADC“ išplečiama 2 bitų versija, pateikdama dar smulkesnę skiriamąją gebą.Tai konvertuoja analoginį įvestį į vieną iš aštuonių galimų skaitmeninių išėjimų (svyruoja nuo 000 iki 111).Šio tipo ADC naudojami septyni lygintuvai, kiekvienas nustatomas kaip atskira atskaitos įtampa.Lyginamieji tuo pačiu metu įvertina, ar įvesties įtampa yra didesnė, ar mažesnė nei jų atitinkamos nuorodos, o rezultatai paverčiami 3 bitų skaitmeniniu kodu, leidžiančiu pavaizduoti analoginį įvestį aštuoniuose skirtinguose lygiuose.

4. Kur naudojamas „Flash ADC“?

Programos, kurioms reikalingas greitas duomenų konvertavimas ir didelis greitis, yra pagrindinės, kurios naudoja „Flash ADC“.Įprasti naudojimo atvejai yra skaitmeninis vaizdo transliavimas, radaro sistemos ir aukšto dažnio signalo apdorojimas.Jie puikiai tinka nustatymams, kai reagavimo laikas labai svarbus dėl jų beveik instancijos analoginių signalų konvertavimo į skaitmeninę formą.

5. Kaip analoginis signalas paverčiamas skaitmeniniu su „Flash Type ADC“?

„Flash ADC“ analoginis įvesties signalas tiekiamas į palyginamųjų serijas.Kiekvienas lygintuvas turi etaloninę įtampą, padalijančią įvesties įtampos diapazoną į vienodus segmentus.Visi palyginamieji veikia vienu metu, kiekvienas pateikia dvejetainį „1“ išėjimą, jei įvestis viršija jo atskaitos įtampą, o „0“ - kitaip.Tada šie dvejetainiai išėjimai sujungiami loginėje grandinėje, kuri komponatoriaus išėjimus paverčia dvejetainiu numeriu, kuris parodo analoginio įvesties skaitmeninį ekvivalentą.

6. Kiek bitų yra „Flash ADC“?

„Flash ADC“ bitų skaičius nusako jo skiriamąją gebą, t. Y. Kaip ji subtiliai gali padalyti analoginį įvesties diapazoną ir vaizduoti ją kaip skaitmeninę išvestį.„Flash ADC“ gali labai skirtis savo skiriamosios gebos, paprastai svyruojančios nuo 2 bitų iki 10 ar daugiau bitų, atsižvelgiant į konkrečią programą ir reikalaujamą tikslumą.

7. Koks yra „Flash ADC“ greitis?

„Flash ADC“ greitį pirmiausia lemia tai, kaip greitai jo palyginamieji gali nusistovėti, o loginė grandinė gali koduoti išvestį.Paprastai „Flash ADC“ gali pasiekti konversijos laiką nanosekundžių tvarka.Pavyzdžiui, spartos „Flash ADC“ gali pasiūlyti greitį nuo 500 megazamentų per sekundę (MSP) iki kelių gigasample per sekundę (GSP), todėl jie yra ypač greiti, palyginti su kitais ADC tipais.Programos, kurias reikia apdoroti realiuoju laiku ir mažą delsą, priklauso nuo šio našumo.