在本部分,我们将对闪存和管线架构转换器进行分析;而在第 9 部分我们将对逐次逼近型和Δ-Σ型转换器器件进行探讨分析。
图 1 中的闪存转换器可能是拓扑结构最为简单的转换器。
图 1 3 位闪存 ADC
一款 N 位闪存转换器是由 2N-1 个转换器、2N 个寄存器以及一个可将结果分类成二进制代码的逻辑网络组成的。在此结构中,Vref 等于该转换器的满量程电压。
该电阻串的值是这样的:比较器 1 (COMP1) 反相输入端的电压为 LSB 的一半,而电阻阶跃的其他电压则与 LSB 相等。因此,COMP2 的反相输入电压为 LSB 的 1.5 倍。
- 当 Vin < ? LSB 时,所有输出均为 LOW
- 当 ? LSB < Vin < 1? LSB 时,COMP1 等于 HI
- 当 1? LSB < Vin < 2? LSB 时,COMP1 和 COMP2 均等于 HI
随着 Vin 振幅的增加,高输出比较器的输出数值也会增加。由二进制转换逻辑负责将本系列比较器输出变为单个二进制代码。
闪存转换器在速度方面颇具优势,其速度限制因素为比较器和逻辑网络的传输时间。其缺点主要体现在所需的高精电阻器 (2N) 和比较器 (2N-1) 的数量上,一款 8 位转换器需要 255 个比较器。
将管线转换器视为一个 1 位闪存转换器的串联电阻串,如图 2 所示。
图 2 简化的管线转换器架构
(点击图像可以放大)
该管线转换器为一个时钟拓扑,其每一个动作都是根据时钟计时周期进行的。在第一个时钟上,采样与保持模块 (S/H1) 对应用信号 Vin 进行采集。该电压 (V1) 被施加到比较器 B1 上。如果 V1< Vref,那么 SW1A 则处于关闭状态,V1 被放大 2 倍,且由此得出的结果被施加到下一级;如果 V1> Vref,那么 SW1B 则处于关闭状态,V1 - Vref 的值被放大 2 倍,且由此得出的结果被施加到下一级。
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