وبلاگ

:

مبدل خط لوله از چند طبقه تشكیل شده است كه هر طبقه یك یا چند بیت خروجی را فراهم می كند. مفهوم این مبدل به این صورت است كه طبقه اول از ورودی نمونه برداری می كند و آن را به دو بخش تبدیل می كند: یك بخش دیجیتال و دیگری سیگنال باقیمانده. سیگنال باقیمانده در هر طبقه، اختلاف بین سیگنال ورودی و بیت های دیجیتالی تبدیل یافته است. طبقه اول پس از انجام عمل تبدیل، آن را به طبقه بعدی می فرستد و از سیگنال بعدی نمونه برداری می كند. هر طبقه m بیت دیجیتالی تولید می كند و یك مبدل دیجیتال به آنالوگ ضرب كننده دارد كه شامل یك DAC، تفریق كننده، تقویت كننده و مدار نمونه بردار و نگهدار است. نوعا MDAC متشكل از یك تقویت كننده با سرعت و بهره بالا به همراه تعدادی خازن و كلید است.

بنابراین در ابتدا با توجه به مشخصات سرعت و دقت مبدل، نیاز به طراحی یك تقویت كننده توان بهینه برای بلوك MDAC است. پس از تقویت كننده، مقایسه گر نقش مهمی در تلفات توان در مبدل خط لوله دارد. برای اینكه مقایسه گر آفست كمی داشته باشد، نیاز به مقدار مشخصی انرژی دارد. آفست كم مقایسه گر باعث افزایش توان سیگنال به نویز (SNR)، سوئینگ ورودی و قابلیت تفكیك می گردد. به منظور داشتن ولتاژ آفست كوچكتر در مقایسه گرها، از یك پیش تقویت كننده استفاده می شود. اشكال عمده این روش این است كه توان بالایی به صورت ثابت توسط پیش تقویت كننده مصرف می شود. برای غلبه بر این مشكل از مقایسه گرهای دینامیكی كه توان مصرفی بسیار كمتری دارند استفاده می شود. این مقایسه گرها در هر پالس ساعت یك مقایسه انجام می دهند.
مشكل عمده مقایسه گرهای دینامیكی، بالا بودن آفست در آن ها است كه در مبدل های خط لوله توسط مدار تصحیح خطای دیجیتالی مرتفع می گردد. این كار به بهای افزایش توان مصرفی و كاهش نسبت سیگنال به نویز تمام می شود. بنابراین نیاز به طراحی یك مقایسه گر دینامیكی با آفست كم وجود دارد. پس از طراحی دو بخش عمده مبدل یعنی تقویت كننده و مقایسه گر، باید به سراغ بهینه سازی توان كل برای آن رفت، كه با در نظر گرفتن توان مصرفی مورد نیاز هر بلوك و با توجه به تعداد بیت ها انجام می پذیرد. مقایسه ساختارهای مختلف آپ امپ نشان می دهد كه ساختار بهینه تقویت كننده وابسته به بهره حلقه بسته مطلوب است.
در مبدل های خط لوله برای ساخت پالس ساعت تمیز از اشمیت تریگر استفاده می شود، زیرا اشمیت تریگر نویز را فیلتر نموده و یك سیگنال دیجیتالی تمیز به دست می دهد. یك روش ساخت اشمیت تریگر، استفاده از معكوس كننده های CMOS با فیدبك مثبت است (مانند لچ).