ELEMANIA
ADC e DAC - ADC Flash
ADC Flash (o parallelo)

L'ADC flash è il convertitore analogico-digitale più veloce in assoluto, capace di tempi di conversione dell'ordine del nanosecondo. La figura seguente mostra la struttura circuitale di un ADC flash a 3 bit:

 

Il circuito è composto da 9 resistenze, 7 comparatori e un encoder con 7 ingressi e 3 uscite.

Vr è la tensione di riferimento e Vi è la tensione analogica da convertire. La tensione Vi è collegata sull'ingresso non invertente di tutti i comparatori. L'ingresso invertente di ogni comparatore è collegato invece a un diverso nodo della rete resistiva.

La rete resistiva realizza un partitore di tensione che suddivide la tensione di riferimento Vr nel modo indicato in figura. I numeri scritti in rosso si riferiscono alla frazione di Vr presente su ogni nodo. Per esempio sull'ultimo nodo in basso la tensione vale:

In modo analogo la tensione V2 sul secondo nodo è data da

e così via per i nodi successivi.

L'uscita di ogni comparatore commuta a livello alto se la tensione analogica Vi supera la tensione di soglia presente sull'ingresso invertente. Per esempio U1 va a livello alto se Vi > 1/16 Vr. Analogamente U2 va a livello alto se Vi > 3/16 Vr e così via. Ma questi valori di tensione rappresentano i confini superiori di ciascun intervallo di quantizzazione (usando una quantizzazione silenziata). Infatti il primo intervallo si estende da 0 fino a Q/2, cioè, usando 3 bit, da 0 fino a Vr/23+1 (da 0 a Vr/16). Analogamente il secondo intervallo di quantizzazione inizia da Vr/16 e arriva fino a Vr/16 + Q = Vr/16 + Vr/8 = 3/16 Vr e così via per gli intervalli successivi.

In sostanza:

Le uscita dei comparatori sono collegate a un encoder a priorità (priority encoder), il cui scopo è quello di trasformare la sequenza di bit prodotta dai comparatori in un numero binario vero a 3 bit. La codifica prodotta dall'encoder è mostrata nella tabella seguente:

U7 U6 U5 U4 U3 U2 U1
Numero binario in uscita
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0
0 0 0 0 0 0 1
0 0 1
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0
0 0 0 0 1 1 1
0 1 1
0 0 0 1 1 1 1
1 0 0
0 0 1 1 1 1 1
1 0 1
0 1 1 1 1 1 1
1 1 0
1 1 1 1 1 1 1
1 1 1

Nonostante l'apparente semplicità circuitale e la grande velocità di conversione (limitata praticamente solo dalla velocità dei comparatori e dell'encoder), la realizzazione di un ADC flash diviene estremamente complessa all'aumentare della risoluzione (numero di bit) del convertitore. Basti pensare che con 8 bit di risoluzione, occorrerebbero 28 - 1 = 155 comparatori diversi e 256 resistenze. Per questa ragione gli ADC flash sono piuttosto costosi e il loro utilizzo è limitato a risoluzioni non troppo elevate (max 10-12 bit).

 

 

 

precedente - successiva

Sito realizzato in base al template offerto da

http://www.graphixmania.it