Flash-Wandler

Flash-Konverter sind A/D-Wandler bei denen alle logischen Entscheidungen parallel ausgeführt werden. Sie entsprechen den Parallelumsetzern und zeichnen sich durch eine extrem schnelle Wandlungsgeschwindigkeit aus, die nur einen Taktzyklus kurz ist.


Bei den Flash-Wandlern wird das zu digitalisierende analoge Eingangssignal parallel an viele Komparatoren geführt, wo es mit den von mehrstufigen Spannungsteilern erzeugten Referenzspannungen verglichen wird. Für jeden möglichen Ausgangswert ist ein eigener Komparator erforderlich, das bedeutet, dass die Anzahl der Komparatoren von der Auflösung abhängt und "2expn -1" entspricht. Das bedeutet, dass ein Flash-Konverter mit einer Auflösung von 4 Bit aus 15 (16-1), einer mit 8 Bit Auflösung aus 255 (256-1) Komparatoren besteht.

Aufbau 
   eines 3-Bit-Flash-Wandlers

Aufbau eines 3-Bit-Flash-Wandlers

Die Komparatoren haben zwei Eingänge. Ein Eingang ist mit der Eingangsspannung verbunden, der andere erhält über eine Widerstandmatrix seine eigene Bezugsspannung. Die Spannungsteilung für die Referenzspannung hängt ab von der Auflösung des Flash-Wandlers und ergibt sich aus dem Full-Scale-Wert und der Anzahl an Komparatoren. Da sich die Genauigkeit der Spannungsteiler unmittelbar auf die Genauigkeit der D/A-Umsetzung auswirkt, beträgt die Auflösung von Flash-Konvertern selten höher als 10 Bit. Dafür ist die Wandlungsgeschwindigkeit sehr hoch, weil für die volle Auflösung nur ein Taktimpuls benötigt wird.

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

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

Bei jedem Taktsignal wird die analoge Eingangsspannung in ein Digitalsignal mit entsprechender Auflösung (abhängig von der Anzahl der Komparatoren) gewandelt. Die an jedem Komparator anliegende Referenzspannung ist unterschiedlich hoch und wird mit einem diskreten Übertragungswert verglichen. Dieser Übertragungswert wird in geringwertigste Bits (LSB) abgestuft, die sich aus dem Aussteuerbereich (Full Scale) dividiert durch 2expn ergeben. Die Ausgänge der Komparatoren repräsentieren gleichzeitig "2expn -1" diskrete digitale Zustände, deren Pegel codiert und digitalisiert werden.

Flash-Konverter werden auf Grund ihrer hohen Wandlungsgeschwindigkeit für die Erfassung kurzzeitiger Vorgänge eingesetzt. So beispielsweise in Digitaloszilloskopen.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Flash-Wandler
Englisch: flash converter
Veröffentlicht: 28.07.2019
Wörter: 314
Tags: #Analogschaltungen
Links: A/D (AD-Wandler), Analog, Auflösung, Aussteuerbereich, Bit (binary digit)