15、温度计码到格雷码编码器的研究与优化

温度计码到格雷码编码器的研究与优化

1. 模拟数字转换与编码器概述

在处理现实世界的数据时，像语音、温度这类物理量是以模拟信号形式存在的。若要通过数字通信系统传输这些数据，就必须将其转换为数字信号，而模拟数字转换器（ADC）在其中起着关键作用。数字电路相较于模拟电路，具有更强的鲁棒性、更少的传输错误，并且在处理速度和信息传输效率方面表现更优。当前，超大规模集成电路（VLSI）设计对信号处理系统中的ADC提出了高速、低功耗的要求。

有一种方法可以直接将模拟信号转换为格雷码表示，这在许多数字调制技术中，避免了二进制到格雷码的转换过程。当多级信号在二进制信道（PCM）中传输，或者二进制字在多级信道中传输时，二进制和非二进制信号的相互表示通常采用格雷码，其单位距离特性在这些情况下具有一定优势。因此，设计了一种低功耗、高速的温度计码到格雷码编码器，因为编码器在高性能关键应用中被广泛使用，这些应用对高频、低功耗和小面积有着持续的特殊设计要求。

Flash ADC是一种采样率最高的ADC类型。在Flash ADC中，一组比较器将输入电压与一组递增的参考电压进行比较，比较器的输出以数字（温度计码）形式表示输入信号，该信号可以很容易地转换为格雷码。

Flash ADC主要由三部分组成：
1. 参考梯形网络 ：由一系列电阻组成，用于生成2n个等间距的参考电压。
2. 比较器阵列 ：将输入电压与递增的参考电压进行比较。如果输入信号大于参考电压，相应的比较器输出为高电平（逻辑“1”）；如果输入信号电压低于特定参考电压，输出为低电平（逻辑“0”）。所有比较操作同时进行，输出代码类似于温度计，