Pipeline-Wandler

Pipeline-Wandler sind mehrstufige A/D-Wandler, die aus mehreren Flash-Wandlern bestehen. Ihre Vorteile liegen in der hohen Auflösung, die bis zu 14 Bit reicht und der hohen Abtastrate, die 100 MHz und mehr betragen kann.

Vom Aufbau her handelt es sich beim Pipeline-Wandler um eine Kaskadierung von mehreren Flash-Wandlern. Jeder einzelne Parallelumsetzer quantisiert das Differenzsignal des vorgeschalteten A/D-Wandlers. Der erste A/D-Wandler erhält das zu digitalisierende Eingangssignal, quantisiert es und stellt die höherwertigen Bits des digitalen Ausgangs dar.

Einordnung von A/D-Wandlern nach der Abtastrate und der Auflösung

Einordnung von A/D-Wandlern nach der Abtastrate und der Auflösung

Das digitale Ausgangssignal wird in einem D/A-Wandler in ein analoges Signal gewandelt, in einer Abtast- und Halteschaltung zwischengespeichert, von dem originalen Eingangssignal subtrahiert und nach einer Verstärkung dem nächsten Parallelumsetzer zugeführt, der das Differenzsignal mit höherer Auflösung quantisiert. Die weiteren nachgeschalteten A/D-Wandler quantisieren jeweils das nächste Differenzsignal und zwar mit immer höherer Auflösung. Nach dem Durchlauf aller Pipeline-Stufen wird das Ergebnis errechnet.

Aufbau 
   eines zweistufigen Pipeline-Wandlers mit 6-Bit-Flash-Wandlern

Aufbau eines zweistufigen Pipeline-Wandlers mit 6-Bit-Flash-Wandlern

Die hohe Dynamik des Pipeline-Wandlers erfordert eine hohe Linearität der einzelnen A/D-Wandler und präzise Verstärker, die das Differenzsignal zwischen den Pipeline-Stufen verstärken. Pipeline-Wandler erreichen höhere Auflösungen als Flash-Wandler mit einer vergleichbaren Anzahl an Komparatoren, was allerdings auf Kosten der Wandlungszeit geht. Da aber jede Pipeline-Stufe den Wandlungswert in der Abtast- und Halteschaltung festhält, können mehrere Zyklen gleichzeitig stattfinden, was die Wandlungsgeschwindigkeit relativiert.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Pipeline-Wandler
Englisch: pipeline converter
Veröffentlicht: 03.11.2006
Wörter: 239
Tags: Analogschaltungen
Links: Abtastrate, A/D (AD-Wandler), Auflösung, Bit (binary digit), D/A (DA-Wandler)