Flash并行转换器的工作原理

ADC架构_Flash

比较器做1位ADC

Vin > Vref Vout = High(1)

Vin < Vref Vout = Low(0)

比较器是组建集成ADC的内部基本而又关键的模块;在比较器应用在ADC中一般要求很高的分辨率，也就是很小的差分输入信号，这就要求比较器的增益要非常的大，很小的差分输入信号会容易使比较器输出震荡，这就需要给比较器加入少量正反馈来做迟滞，滞回的电路如下图所示，通过调整反馈电阻R3的值就可以控制滞回电压的大小了，一般比较内部已经做了滞回，滞回的电压一般只有1~2mV，这个滞回的电压大小是不能超过比较器的分辨率的，所以不能为了抗干扰就用较大的滞回电压。

比较器的亚稳态问题

亚稳态问题如图3所示。其中展示了三种差分输入电压条件：(1) 大差分输入电压; (2)小差分输入电压; (3) 零差分输入电压。

对于小的差分电压输入时，亚稳态存在时间较长，如果读取数据在logic 0和logic 1之间读取数据时，数据很可能时错误的。解决这个问题可以提高增益(A)，增加锁存的增益带宽以减小再生时间常数(τ)，并为比较器输出达到有效逻辑电平给出充足的时间(t)。这个亚稳态对ADC的影响体现在误码率上，也叫做：闪码，飞码，跳码。

参考资料：ADC的MT-020

仿真没有看到这个亚稳态问题。

Flash并行转换器

Flash ADC的输入为一个并行比较的结构，下图为一个3位的Flash ADC，需要2N个电阻，2^N-1个比较器。

优点：输入输出的时延只是比较器，优先编码器(74HC148)，锁存器的器件传输时延，所以从输入到输出的转换速度比较的快。

缺点：可以看出3位ADC已经用了7个比较器了，如果时8位ADC，就要用255个比较器，这个在工艺上是比较复杂，而且这么多的高速比较器同时工作，功耗也非常大，所以直接用2^N-1个比较器实现N位ADC不实际。

减少比较器数量的方法

利用差分输出的比较器，选择差分的两个输出端，这样就把2个采样点变成了3个，比较器的数量就减少了一半。

下面仿真可以看出两个差分输出的比较器实现了3个决策点的输出，实现了在两个采样点中间插值。

下图中把输出再用电阻分压，可以是比较器的数量进一步的减少。