什么是pipelined adc “管道式ADC的工作原理”

什么是pipelined adc？

Pipelined ADC（Pipeline ADC）是一种高速 ADC，其主要思想是将输入信号分成多个阶段处理并将各个阶段的结果串联起来，从而实现高速转换。

1、pipelined adc的结构与原理

Pipelined ADC是由一系列相同的N级计算单元组成的，其中第一级为一个flash ADC，每个N级单元包含了一个子ADC和一个比例放大器，以及一个递交电容阵列。每个子ADC的作用是将前一级输出的数字信号进行二次采样，并将其转换成更高分辨率的数字信号，输出到下一个级别。每个阶段都有一个比例放大器来保持转换输入电压的幅值范围。最终输出为每个子ADC生成的数字代码串联起来，从而得到高精度的数字输出。

2、pipelined adc的优势

Pipelined ADC的主要优势在于高速性能。由于每个阶段的处理只需要一些简单的运算，比如乘法和加法，因此重要的是要提高转换速率。且每个阶段都可以并行处理。而且由于每一级处理的分辨率较低，因此几乎不需要进行校准。此外，Pipelined ADC的功耗相对较低，电路复杂度和SoC面积也都比较小。

3、pipelined adc的应用

Pipelined ADC被广泛应用于多种领域，如通信系统、音频和视频处理、传感器以及医疗等。它们通常用于需要高速转换且精度要求较高的应用。例如，在数字信号处理中，ADC作为数字信号采样的输入，通常需要高速转换以满足实时性、低延迟性，同时也需要高精度以满足解调的需求。在音频和视频处理中，要求高速采样以防止数据流的数字化滞后，而Pipelined ADC实现多级转换可以提供更高的抽样速度和更低的延迟。

4、pipelined adc的局限

尽管Pipelined ADC具有很多优势，但也存在一些局限。Pipelined ADC的复杂度比其他类型的ADC（如逐次逼近型ADC）高，因为它需要多个级别的处理单元，这将导致在同一SoC中占用更多的面积和功耗。此外，由于每个子ADC的需要递交电容阵列的支持，因此芯片布局需要考虑到ADC的体积。尽管如此，尽管一些高端应用场景对ADC的速度和精度要求很高，这一限制仍然得到了较好的缓解。