ADC电路及其采样方法技术

本发明专利技术提供了一种ADC电路及其采样方法，ADC电路包括：积分器、控制器、计数器以及比较器；积分器的输入端带有第一切换开关，使得其输入端在待采样信号和多个参考信号之间切换，其输出端与比较器的第一输入端连接；比较器的第二输入端通过第二切换开关在至少一个参考信号和地端信号之间切换，其输出端与计数器连接；控制器用于控制第一切换开关在待采样信号和多个参考信号之间切换，计数器开始计数和结束计数。积分器在对待采样信号进行正向积分后，通过对多个参考信号进行多步反向积分，提高ADC电路的转换速度及采样精度，提高了采样信号的真实性。

ADC circuit and sampling method thereof

The invention provides a ADC circuit and sampling method, ADC circuit includes an integrator, controller, counter and comparator integrator; the input end with the first switch, the input end of the switching between the sampling signal and a reference to the first input signal, and the output end of the comparator is connected with the second input comparator; end switch between at least one reference signal and the end signal through the second switch, and the output end of the counter connection; the controller is used to control the first switch to switch between the sampling signal and a reference signal, a counter starts counting and counting the end. After the integrator is used for forward integration of sampling signals, the conversion speed and sampling accuracy of the ADC circuit are improved by integrating the multiple reference signals in different steps, and the authenticity of the sampled signals is improved.

【技术实现步骤摘要】
ADC电路及其采样方法
本专利技术涉及电子技术应用领域，尤其是一种ADC电路及其采样方法。
技术介绍
电子积分器是一种能够使任意时刻的输出值等于输入信号在该时刻以前的所有输入值的总和的电子设备，被应用于多种场合。在托克马克实验中，通常利用磁感应原理来测量装置内部的磁场和磁通，因此需要用积分器对磁探针、罗柯线圈和单匝环输出的微分信号进行积分，从而进行等离子体的诊断和位形控制。如图1所示，传统ADC电路包括：一个带输入切换开关102的积分器101、一个比较器103、一个计数器104和一个控制器105。输入切换开关102使得所述积分器101的输入端可以在待采样信号和参考电压之间切换，所述积分器101的输出端与所述比较器103的一个输入端连接。所述比较器103的另一个输入端与地连接，输出端与所述计数器104连接，所述控制器105用于控制所述切换开关102。其工作原理为：将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量。具体的，如图2所示，法A/D转换的过程分为两个阶段：第一阶段：所述控制器先控制所述切换开关，使得所述积分器的输入端接通待采样信号Vin，所述待采样信号Vin为模拟信号，所述积分器从零时刻开始进行固定时间T0的正向积分。第二阶段：所述控制器先控制所述切换开关，使得所述积分器的输入端接通所述参考电压Vref，所述参考电压Vref与待采样信号Vin极性相反，所述积分器进行反向积分，同时所述计数器开始计数，直至所述积分器输出Vo为0V时停止积分，即所述比较器输出电压Vc为0V，计数器停止计数，计数值为count1，反向积分时间为T1。Vin越大，所述积分器正向积分时的输出电压越大，反向积分时间也越长。所述计数器在反向积分时间内所计的数值，就是所述待采样信号Vin所对应的数字量，这个过程实现了一次A/D转换。完成一次A/D转换所需要的时间是(T0+T1)，其中，T1＝count1*Tclk，Tclk是所述计数器时钟周期时间。所述待采样信号Vin所对应的数字采集信号为count1。在整个A/D转换的过程中，转换速度慢，不能满足高速采集的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种ADC电路及其采样方法，以解决A/D转换速度慢的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种ADC电路及其采样方法，其中，所述ADC电路包括：积分器、控制器、计数器以及比较器；所述积分器的输入端带有一第一切换开关，使得其输入端在待采样信号与多个参考信号之间切换，其输出端与所述比较器的第一输入端连接；所述比较器的第二输入端通过一第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换，其输出端与所述计数器的输入端连接；所述计数器的输出端与控制器的输入端连接；所述控制器用于控制所述第一切换开关在所述待采样信号和多个参考信号之间切换，并控制所述第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换。优选的，在上述的ADC电路中，所述比较器的第二输入端连接的参考信号的信号值的绝对值小于所述积分器的输入端连接的参考信号的信号值的绝对值。优选的，在上述的ADC电路中，所述参考信号设置有M个，M为大于1的正整数，其中信号值的绝对值最大的参考信号设置为第一参考信号；所述积分器的输入端连接所述第一参考信号时，所述比较器的第二输入端连接第i个参考信号，1＜i≤M；然后所述控制器控制所述第一切换开关使得所述积分器的输入端连接所述第i个参考信号，同时控制所述第二切换开关使得所述比较器的第二输入端连接第j个参考信号或地端信号，其中，1＜j≤M；若所述比较器的第二输入端连接所述第j个参考信号，则控制所述第一切换开关使得所述积分器的输入端连接所述第j个参考信号，同时控制所述第二切换开关调整所述比较器的第二输入端所连接的信号，如此重复直至所述比较器的第二输入端连接地端信号。优选的，在上述的ADC电路中，所述第一参考信号的信号值的绝对值是信号值的绝对值最小的参考信号的N倍，N为大于1的正整数。优选的，在上述的ADC电路中，所述多个参考信号为负信号，所述待采样信号为正信号。优选的，在上述的ADC电路中，所述多个参考信号为正信号，所述待采样信号为负信号。优选的，在上述的ADC电路中，所述待采样信号和参考信号均为电压信号。本专利技术还提供了一种使用如上所述ADC电路采样的方法，包括：对待采样信号进行积分；对多个参考信号进行分步积分，计数器开始计数，直至比较器的输出信号发生翻转，所述计数器的计数即为所述待采样信号的数字采集信号。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，对所述待采样信号进行积分时，控制器控制第一切换开关使得积分器输入端的输入信号为待采样信号，比较器的第一输入端与所述积分器的输出端连接，所述比较器的第二输入端与地端连接。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，对多个参考信号进行分步积分的过程中，所述比较器的第二输入端连接的参考信号的信号值的绝对值小于所述积分器的输入端连接的参考信号的信号值的绝对值。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，对多个参考信号进行分步积分的步骤包括：所述参考信号设置有M个，M为大于1的正整数，其中信号值的绝对值最大的参考信号设置为第一参考信号；步骤一：所述积分器的输入端连接所述第一参考信号时，所述比较器的第二输入端连接第i个参考信号，1＜i≤M；步骤二：所述控制器控制所述第一切换开关使得所述积分器的输入端连接所述第i个参考信号，同时控制所述第二切换开关使得所述比较器的第二输入端连接第j个参考信号或地端信号，其中，1＜j≤M；若所述比较器的第二输入端连接所述第j个参考信号，则重复上述步骤二，直至所述比较器的第二输入端连接地端信号。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，所述第一参考信号的信号值的绝对值是信号值的绝对值最小的参考信号的N倍，N为大于1的正整数。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，所述多个参考信号为负信号，所述待采样信号为正信号。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，所述多个参考信号为正信号，所述待采样信号为负信号。优选的，在上述的ADC电路采样方法中，所述待采样信号和参考信号均为电压信号。在本专利技术提供的ADC电路及其采样方法中，积分器的输入端带有一第一切换开关，使得其输入端在待采样信号和多个参考信号之间切换，所述积分器在对所述待采样信号进行正向积分后，通过对所述多个参考信号进行多步反向积分，提高所述ADC电路的转换速度及采样精度，提高了采样信号的真实性。附图说明图1为传统ADC电路的示意图；图2为传统ADC电路A/D转换的原理图；图3为本专利技术实施例中ADC电路的示意图；图4为本专利技术实施例中ADC电路A/D转换的原理图；图5为本专利技术实施例中ADC电路采样方法的流程图；图中：101-积分器；102-输入切换开关；103-比较器；104-计数器；105-控制器；201-积分器；202-第一切换开关；203-比较器；204-计数器；205-控制器；206-第二切换开关。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ADC电路，其特征在于，包括：积分器、控制器、计数器以及比较器；所述积分器的输入端带有一第一切换开关，使得其输入端在待采样信号与多个参考信号之间切换，其输出端与所述比较器的第一输入端连接；所述比较器的第二输入端通过一第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换，其输出端与所述计数器的输入端连接；所述计数器的输出端与控制器的输入端连接；所述控制器用于控制所述第一切换开关在所述待采样信号和多个参考信号之间切换，并控制所述第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换。

【技术特征摘要】
1.一种ADC电路，其特征在于，包括：积分器、控制器、计数器以及比较器；所述积分器的输入端带有一第一切换开关，使得其输入端在待采样信号与多个参考信号之间切换，其输出端与所述比较器的第一输入端连接；所述比较器的第二输入端通过一第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换，其输出端与所述计数器的输入端连接；所述计数器的输出端与控制器的输入端连接；所述控制器用于控制所述第一切换开关在所述待采样信号和多个参考信号之间切换，并控制所述第二切换开关在至少一个所述参考信号和地端信号之间切换。2.如权利要求1所述的ADC电路，其特征在于，所述比较器的第二输入端连接的参考信号的信号值的绝对值小于所述积分器的输入端连接的参考信号的信号值的绝对值。3.如权利要求2所述的ADC电路，其特征在于，所述参考信号设置有M个，M为大于1的正整数，其中信号值的绝对值最大的参考信号设置为第一参考信号；所述积分器的输入端连接所述第一参考信号时，所述比较器的第二输入端连接第i个参考信号，1<i≤M；然后所述控制器控制所述第一切换开关使得所述积分器的输入端连接所述第i个参考信号，同时控制所述第二切换开关使得所述比较器的第二输入端连接第j个参考信号或地端信号，其中，1<j≤M；若所述比较器的第二输入端连接的是所述第j个参考信号，则控制所述第一切换开关使得所述积分器的输入端连接所述第j个参考信号，同时控制所述第二切换开关调整所述比较器的第二输入端所连接的信号，如此重复直至所述比较器的第二输入端连接地端信号。4.如权利要求2所述的ADC电路，其特征在于，所述第一参考信号的信号值的绝对值是信号值的绝对值最小的参考信号的N倍，N为大于1的正整数。5.如权利要求1所述的ADC电路，其特征在于，所述多个参考信号为负信号，所述待采样信号为正信号。6.如权利要求5所述的ADC电路，其特征在于，所述多个参考信号为正信号，所述待采样信号为负信号。7.如权利要求1所述的ADC电路，其特征在于，所述待采样信号和参考信号均为电压信...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建荣，宋捷，李晨涛，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，大唐半导体设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31