面积等实现最优化。表1对比了几种常见结构ADC的速度、分辨率和功耗情况及各自的应用领域。
其中,流水线型模数转换器能在较低的功耗和较小的面积下实现较高的速度、较高分辨精度,同时便于系统集成。流水线模数转换器的转换速率能够达到200MSPs以上,分辨率能够达到14bit,在视频领域应用非常广泛。
流水线ADC,英文释义为pipeline ADC,是利用流水线信号处理的思路发展起来的,流水线是快速大量处理某项任务的一种方法,当采用流水线的概念流程完成一项任务时,该任务被分成若干个步骤,每一步骤需要大约相等的时间来执行,每一步需要一个执行器来完成。这若干个步骤组成一个队列,对于每一个要生产的产品或要处理的采样数据,这些步骤都要按顺序来执行。当执行器1完成了步骤1后,它把产品或采样数据送到流水线开始对下一个产品或采样数据执行步骤1;这样各个不同的处理步骤可以一起进行,这在信号处理系统中,极大地提高了采样处理的速率。
流水线结构ADC的工作示意图如图1所示,在流水线ADC中,输入信号经过采样之后,顺序地沿着流水线移动,一步一步地进行数字转换,每一步转换得到少数的数字输出位,最高有效位最先得到,最低有效位最后得到。
它实质上是一个多级幅值量化器,它的数字化过程由级联的多个结构相似的低精度模数转换器完成。它的主要优点是:第一,流水线结构中各级处于并行工作状态,提高了转换速率;第二,与全并行结构ADC相比极大地节约了芯片面积并降低了功耗,例如一个N-bit的并行结构的ADC,需2的N次方减1个比较器,若为10bit的全并行ADC,则需要高达1023个比较器,而以1.5bit每级的流水线bit高速pipeline ADC的结构如图2所示。
设计效率的重要手段。建立精确的行为级模型是进行行为级仿真的关键。本文采用基于电路宏模型技术的运算放大器模型,构建了
的行为级仿真 /
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是指在程序执行时多条指令重叠做相关操作的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不一样指令而言的,他们可同时为多条指令的不同部分进行
设计方式 /
是采样速率从几Msps到100Msps+的首选架构。设计复杂性仅随位数线性(非指数)增加,因此同时为转换器提供高速、高分辨率和低功耗。