Флэш-АЦП

Также называется параллельным АЦП, эта схема является самой простой для понимания. Он состоит из серии компараторов, каждый из которых сравнивает входной сигнал с уникальным опорным напряжением. Выходы компаратора подключаются к входам схемы шифратора приоритета, которая затем выдает двоичный выход. На следующем рисунке показана схема 3-битного флэш-АЦП:

V _ссылка - стабильное опорное напряжение, обеспечиваемое прецизионным регулятором напряжения как часть схемы преобразователя, не показанной на схеме. Когда аналоговое входное напряжение превышает опорное напряжение на каждом компараторе, выходы компаратора последовательно переходят в состояние насыщения до высокого состояния. Кодировщик приоритета генерирует двоичное число на основе активного входа наивысшего порядка, игнорируя все другие активные входы.

При работе флэш-АЦП выдает выходной сигнал, который выглядит примерно так:

Для этого конкретного приложения обычный приоритетный кодировщик со всей присущей ему сложностью не нужен. Из-за природы последовательных выходных состояний компаратора (каждый компаратор насыщается «высоким» в последовательности от самого низкого до самого высокого), тот же эффект «выбора входа наивысшего порядка» может быть реализован через набор вентилей Исключающее ИЛИ, позволяя использование более простого, неприоритетного кодировщика:

И, конечно же, сама схема кодировщика может быть сделана из матрицы диодов, демонстрируя, насколько просто может быть сконструирована эта конструкция преобразователя:

Флэш-преобразователь не только самый простой с точки зрения теории работы, но и самый эффективный из технологий АЦП с точки зрения скорости, ограниченный только задержками распространения компаратора и затвора. К сожалению, для любого заданного числа выходных битов это наиболее ресурсоемкий процесс.

Для этого трехразрядного АЦП с флэш-памятью требуется семь компараторов. Для четырехбитной версии потребуется 15 компараторов. С каждым дополнительным выходным битом количество требуемых компараторов удваивается.

Учитывая, что восемь бит обычно считаются минимумом, необходимым для любого практического АЦП (требуется 255 компараторов!), Методология флэш-памяти быстро показывает ее слабость. Дополнительным преимуществом флэш-конвертера, о котором часто забывают, является его способность производить нелинейный выходной сигнал.

С резисторами равного номинала в цепи опорного делителя напряжения каждый последующий двоичный счет представляет собой одинаковую величину увеличения аналогового сигнала, обеспечивая пропорциональный отклик. Однако для специальных приложений значения резисторов в цепи делителя могут быть разными.

Это дает АЦП нестандартный нелинейный отклик на аналоговый входной сигнал. Никакая другая конструкция АЦП не может обеспечить такое поведение согласования сигналов с помощью всего лишь нескольких изменений значений компонентов.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица аналого-цифрового преобразования