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.

<< Anzeige >>

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

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. 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

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.