ADC的四種拓樸結(jié)構(gòu)
在開(kāi)發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的過(guò)程中,人們嘗試了許多電路。這些轉(zhuǎn)換器已經(jīng)被歸納為四種基本拓樸:閃爍、逐次逼近(SAR)、流水線以及Σ-△轉(zhuǎn)換器。每一種拓?fù)渚衅鋬?yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
針對(duì)一個(gè)特殊系統(tǒng)的最合適器件取決于應(yīng)用。更為確切地說(shuō),最合適的器件依賴于數(shù)據(jù)處理 的需要。根據(jù)執(zhí)行各種計(jì)算的那些應(yīng)用或者基于抓圖讀數(shù)的決策,需要波形重構(gòu)的各種應(yīng)用 具有不同的要求。
上述四種最流行的轉(zhuǎn)換器類型的速度—分辨率比較如圖1 所示。隨著新的電路技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái),這些轉(zhuǎn)換器之間的性能邊界已經(jīng)變得有點(diǎn)模糊。
除了速度—分辨率的差異之外,下一個(gè)性能點(diǎn)就是讀取時(shí)間。閃爍轉(zhuǎn)換器是一種非??焖俚?器件,且時(shí)間同步通常不是問(wèn)題。相比之下,SAR 轉(zhuǎn)換器采用一種啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào),利用這一能力,兩個(gè)或兩個(gè)以上的轉(zhuǎn)換器可以被同步到一個(gè)外部事件。在轉(zhuǎn)換指令之后,數(shù)據(jù)在若干時(shí)鐘周期后出現(xiàn)。
流水線以及具有Σ-△拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換器均是連續(xù)轉(zhuǎn)換器件。這使之幾乎不可能同步多個(gè)器件以實(shí)現(xiàn)同時(shí)讀取,或者,在預(yù)先定義的時(shí)刻抓取讀數(shù)。在模擬輸入上的一個(gè)事件與在數(shù)字流中的事件外在表現(xiàn)之間存在時(shí)間上的偏離。那個(gè)時(shí)間延遲被稱為數(shù)據(jù)反應(yīng)時(shí)間(延遲)。數(shù)據(jù)延遲不應(yīng)該與SAR 轉(zhuǎn)換器相關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)間混淆,其中,在處理過(guò)程中不存在其它的轉(zhuǎn)換操作。Σ-△轉(zhuǎn)換器可以被比作執(zhí)行一種連續(xù)的平均。然而,流水線轉(zhuǎn)換器可以被比作一條裝配線,在一個(gè)工位對(duì)最終結(jié)果做出貢獻(xiàn)之后,信號(hào)繼續(xù)往下走,給那個(gè)位置處理下一個(gè)采樣點(diǎn)讓路。
這種差異的結(jié)果之一就是Σ-△轉(zhuǎn)換器有效地把噪聲能量調(diào)換至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有用頻帶之外。流水線型轉(zhuǎn)換器以中到高的分辨率實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率。
各種新技術(shù)所帶來(lái)的另一個(gè)重大變化就是,分立的采樣保持放大器消失了。為了獲得有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果,在轉(zhuǎn)換時(shí)間期間,模擬輸入必須穩(wěn)定在最小有效比特(LSB)之內(nèi)。在轉(zhuǎn)換器性能上的若干進(jìn)展包括:分辨率、更短的轉(zhuǎn)換時(shí)間以及更小的滿量程電壓,所有這些性能均需要更高性能的采樣保持放大器,而先進(jìn)的電路拓?fù)湟呀?jīng)容許把采樣保持放大器構(gòu)建在轉(zhuǎn)換器之中。





