फ्लैश एडीसी

फ्लैश एडीसी (प्रत्यक्ष-रूपांतरण एडीसी के रूप में भी जाना जाता है) एक प्रकार का एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण है जो इनपुट वोल्टेज की तुलना क्रमिक संदर्भ वोल्टेज से करने के लिए सीढ़ी के प्रत्येक पायदान पर तुलनित्र के साथ रैखिक वोल्टेज सीढ़ी का उपयोग करता है। अधिकांश ये संदर्भ सीढ़ी कई प्रतिरोधों से निर्मित होती हैं; चूँकि, आधुनिक कार्यान्वयन से पता चलता है कि कैपेसिटिव वोल्टेज डिवीजन भी संभव है। इन तुलनित्रों के आउटपुट को सामान्यतः डिजिटल एनकोडर में फीड किया जाता है, जो इनपुट को बाइनरी वैल्यू में परिवर्तित करता है (तुलनित्रों से एकत्रित आउटपुट को यूनरी अंक प्रणाली मान के रूप में माना जा सकता है)।

लाभ और कमियां

कई अन्य प्रकार के एडीसी की तुलना में फ्लैश कन्वर्टर्स बहुत तेज होते हैं, जो आमतौर पर चरणों की श्रृंखला में सही उत्तर पर संकीर्ण होते हैं। इनकी तुलना में, फ्लैश कन्वर्टर भी काफी सरल है और, एनालॉग तुलनित्रों के अलावा, बाइनरी अंक प्रणाली में अंतिम रूपांतरण के लिए केवल डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होती है।

सर्वोत्तम सटीकता के लिए, अधिकांश एडीसी इनपुट के सामने नमूना और पकड़ | ट्रैक-एंड-होल्ड सर्किट डाला जाता है। यह कई एडीसी प्रकारों (जैसे क्रमिक सन्निकटन एडीसी) के लिए आवश्यक है, लेकिन फ्लैश एडीसी के लिए इसकी कोई वास्तविक आवश्यकता नहीं है, क्योंकि तुलनित्र नमूना उपकरण हैं।

फ्लैश कनवर्टर को अन्य एडीसी की तुलना में बड़ी संख्या में तुलनित्रों की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से सटीकता बढ़ने पर। फ्लैश कनवर्टर की आवश्यकता है $2^{n}-1$ एन-बिट रूपांतरण के लिए तुलनित्र। उन सभी तुलनित्रों का आकार, बिजली की खपत और लागत फ्लैश कन्वर्टर्स को सामान्यतः 8 बिट्स (255 तुलनित्र) से अधिक सटीकता के लिए अव्यावहारिक बनाती है। इन तुलनित्रों के स्थान पर, अधिकांश अन्य एडीसी अधिक जटिल डिजिटल सर्किट और/या एनालॉग सर्किटरी को स्थानापन्न करते हैं जिन्हें बढ़ी हुई सटीकता और सटीकता के लिए अधिक आसानी से बढ़ाया जा सकता है।

कार्यान्वयन

बुलबुला त्रुटि सुधार और डिजिटल एन्कोडिंग के साथ 2-बिट फ्लैश एडीसी उदाहरण कार्यान्वयन

फ्लैश एडीसी को कई तकनीकों में लागू किया गया है, जो सिलिकॉन-आधारित द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (बीजेटी) और पूरक धातु-ऑक्साइड फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर (सीएमओएस) प्रौद्योगिकियों से लेकर शायद ही कभी उपयोग की जाने वाली सेमीकंडक्टर सामग्री की सूची|III-V प्रौद्योगिकियों से भिन्न हैं। अधिकांश इस प्रकार के एडीसी का उपयोग पहले मध्यम आकार के एनालॉग सर्किट सत्यापन के रूप में किया जाता है।

शुरुआती कार्यान्वयन में संदर्भ वोल्टेज से जुड़े अच्छी तरह से मेल खाने वाले प्रतिरोधों की संदर्भ सीढ़ी शामिल थी। रोकनेवाला सीढ़ी पर प्रत्येक नल तुलनित्र के लिए उपयोग किया जाता है, संभवतः एम्पलीफायर चरण से पहले होता है, और इस प्रकार मापा वोल्टेज वोल्टेज विभक्त के वोल्टेज संदर्भ से ऊपर या नीचे के आधार पर तार्किक 0 या 1 उत्पन्न करता है। एम्पलीफायर जोड़ने का कारण दुगना है: यह वोल्टेज अंतर को बढ़ाता है और इसलिए तुलनित्र ऑफसेट को दबा देता है, और संदर्भ सीढ़ी की ओर तुलनित्र के किक-बैक शोर को भी दृढ़ता से दबा दिया जाता है। विशिष्ट रूप से 4-बिट से 6-बिट तक और कभी-कभी 7-बिट से डिजाइन तैयार किए जाते हैं।

बिजली की बचत कैपेसिटिव रेफरेंस लैडर के साथ डिजाइन का प्रदर्शन किया गया है। तुलनित्र को क्लॉक करने के अलावा, ये सिस्टम इनपुट चरण पर संदर्भ मान का नमूना भी लेते हैं। जैसा कि नमूनाकरण बहुत उच्च दर पर किया जाता है, कैपेसिटर का रिसाव नगण्य होता है।

हाल ही में, ऑफसेट अंशांकन को फ्लैश एडीसी डिजाइनों में पेश किया गया है। उच्च-परिशुद्धता एनालॉग सर्किट (जो भिन्नता को दबाने के लिए घटक आकार को बढ़ाते हैं) के बजाय अपेक्षाकृत बड़ी ऑफसेट त्रुटियों वाले तुलनित्रों को मापा और समायोजित किया जाता है। परीक्षण संकेत लागू किया जाता है, और प्रत्येक तुलनित्र के ऑफसेट को एडीसी के कम महत्वपूर्ण बिट मान से नीचे कैलिब्रेट किया जाता है।

कई फ्लैश एडीसी में और सुधार डिजिटल त्रुटि सुधार को शामिल करना है। जब ADC का उपयोग कठोर वातावरण में किया जाता है या बहुत छोटी एकीकृत सर्किट प्रक्रियाओं से निर्मित होता है, तो बड़ा जोखिम होता है कि एकल तुलनित्र बेतरतीब ढंग से राज्य को बदल देगा जिसके परिणामस्वरूप गलत कोड होगा। बबल एरर करेक्शन डिजिटल करेक्शन मैकेनिज्म है जो तुलनित्र को रोकता है, उदाहरण के लिए, लॉजिक हाई रिपोर्टिंग से हाई ट्रिप हो गया है, अगर यह तुलनित्रों से घिरा हुआ है जो लॉजिक को कम रिपोर्ट कर रहे हैं।

तह एडीसी

तुलनित्रों की संख्या को सामने फोल्डिंग सर्किट जोड़कर, तथाकथित फोल्डिंग एडीसी बनाकर कुछ हद तक कम किया जा सकता है। रैंप इनपुट सिग्नल के दौरान केवल बार फ्लैश एडीसी में तुलनित्रों का उपयोग करने के बजाय, फोल्डिंग एडीसी तुलनित्रों का कई बार पुन: उपयोग करता है। यदि n-बिट ADC में m-गुना फोल्डिंग सर्किट का उपयोग किया जाता है, तो तुलनित्र की वास्तविक संख्या को कम किया जा सकता है $2^{n}-1$ को ${\frac {2^{n}}{m}}$ (रेंज क्रॉसओवर का पता लगाने के लिए हमेशा की जरूरत होती है)। विशिष्ट फोल्डिंग सर्किट गिल्बर्ट सेल और एनालॉग या गेट#वायर्ड-ओआर|वायर्ड-ओआर सर्किट हैं।

आवेदन

इस प्रकार के एडीसी की बहुत उच्च नमूना दर राडार पहचान, अल्ट्रा वाइड बैंड रिसीवर, इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण उपकरण और ऑप्टिकल संचार लिंक जैसे उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों (आमतौर पर कुछ गीगाहर्ट्ज रेंज में) को सक्षम बनाती है। अधिक बार फ्लैश एडीसी बड़े एकीकृत सर्किट में एम्बेडेड होता है जिसमें कई डिजिटल डिकोडिंग फ़ंक्शन होते हैं।

डेल्टा-सिग्मा मॉड्यूलेशन लूप के अंदर छोटा फ्लैश एडीसी सर्किट भी मौजूद हो सकता है।

फ्लैश एडीसी का उपयोग एनएएनडी फ्लैश मेमोरी में भी किया जाता है, जहां फ्लोटिंग गेट्स पर 8 वोल्टेज स्तर के रूप में प्रति मेमोरी सेल (कंप्यूटिंग) में 3 बिट तक संग्रहीत किया जाता है।

संदर्भ

• Analog-to-Digital Conversion
• Understanding Flash ADCs
• "Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters", R. van de Plassche, ADCs, Kluwer Academic Publishers, 1994.
• "A Precise Four-Quadrant Multiplier with Subnanosecond Response", Barrie Gilbert, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 3, No. 4 (1968), pp. 365–373