بخشی از مقاله
چکیده
مبدل آنالوگ به دیجیتال یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی است که امروزه کاربرد زیادی دارد. در این مقاله به طراحی و شبیه سازی یک مبدل Flash ADC1 با توان مصرفی پایین پرداخته میشود. رزولوشن این مبدل 3 بیت و ولتاژ تغذیه آن 1,8 ولت می باشد. این مبدل در تکنولوژی 180 نانومتر CMOS توسط نرم افزار ADS2 طراحی و شبیه سازی شده است. ابتدا ساختار Flash ADC بررسی و مطالعه می شود، سپس پروسه شبیه سازی اجرا می گردد و نتایج حاصله ارائه می گردد.
مقدمه
مبدل آنالوگ به دیجیتال قطعهای است که سیگنالهای پیوسته ورودی را تبدیل به سیگنال دیجیتال در خروجی میکند. در ساختار Flash ADC تعدادی مقایسهگر و یک Encoder با اولویت وجود دارد که برای هر رنج ولتاژ یک کد تولید میکند - ADC . - Chavan , 2013 هایی که امروزه تولید میشوند، سرعت عملکرد بالا و توان مصرفی پایینی دارند. یک ADC این قابلیت را ندارد که تمامی امکانات از قبیل سرعت نمونهبرداری بالا، توان مصرفی پایین و دقت بالا را داشته باشد؛ بنابراین مهم است که هنگام انتخاب ADC کاربرد مورد نظر لحاظ شود و انتخاب ADC بر اساس آن انجام شود.
انواع مختلفی از ADC ها وجود دارد. از جمله SAR ADC، Dual Slope ADC، Sigma Delta ADC و .Flash ADC البته بین این قطعات پرکاربردترین قطعه Flash ADC است. Flash ADC عموما برای کاربردهای سرعت بالا و رزولوشن پایین استفاده میشود. این نمونه دارای بیشترین سرعت در بین تمام انواع ADC ها میباشد. دلیل سرعت بالای آن ساختار موازی آن است و از این رو بعنوان parallel ADC نیز شناخته میشود . - Yadav et al , 2016 -
در ساختار Flash ADC تعداد زیادی مقایسهگر وجود دارد. سیگنال ورودی به کلیه مقایسهگرها یک مرتبه وارد میشود. بنابراین میزان تاخیر در خروجی به اندازه تاخیر در یک مقایسهگر است. همچنین در ساختار Flash ADC یک N-Bit encoder وجود دارد که خروجی آن متاثر از تاخیر در تعداد کمی از مدارات قبل از آن میباشد؛ در نتیجه سرعت Flash ADC بالاست.
هر Flash ADC، n بیتی شامل 2N مقاومت و 2N-1 مقایسهگر میباشد. ولتاژ مرجع1 هر مقایسهگر به اندازه 1 LSB بزرگتر از زنجیره پایین آن است. برای یک ولتاژ ورودی مشخص تمامی مقایسهگرهای پایینتر از یک نقطه مشخص که ولتاژ ورودی بالاتر از ولتاژ مرجعشان است، دارای لاجیک "1" در خروجی هستند و تمامی مقایسهگرهای بالاتر از یک نقطه مشخص که ولتاژ مرجعشان بالاتر از ورودی است، لاجیک "0" را در خروجی دارند. بلوک دیاگرام 3-bit Flash ADC در شکل - 1 - و شماتیک مداری آن در شکل - 2 - نشان داده شده است . - Kumar and Kolhe , 2011 - رزولوشن این ساختار ADC پایین است؛ چون این ساختار دارای تعداد زیادی مقایسهگر و مقاومت است که باعث محدودیت در رزولوشن آن میشود.
