模数转换器制造技术

一种A/D转换器包括：输入单元，其被配置为接收模拟输入信号；预处理单元，其被配置为基于输入信号的动态范围和对应于预定第一位数量的第一分辨率来将输入信号转换成数字预处理信号；第一转换单元，其被配置为基于对应于小于第一位数量的第二位数量的第二分辨率来将预处理信号转换成第一输出信号；以及第二转换单元，其被配置为基于对应于小于第一位数量并且不同于第二位数量的第三位数量的第三分辨率来将预处理信号转换成第二输出信号。

【技术实现步骤摘要】
模数转换器
本公开内容涉及一种用于将模拟信号转换成数字信号的模数(AD)转换器，并且更具体地涉及一种可以被包括在可编程逻辑控制器(PLC)的模拟输入模块中的AD转换器。
技术介绍
最近，在实现自动化设备中，用于顺序地连接根据过程的顺序来执行它们相应的过程的控制目标设备的继电器已经被PLC(可编程逻辑控制器)替代。PLC系统是用于根据过程的顺序来驱动和控制控制目标设备的系统，其是有利的，因为过程的顺序能够被容易地改变、添加和删除。具体地，PLC系统使用基本顺序控制功能和数值计算功能来执行程序控制并运行存储在内部存储器中的程序以执行预定逻辑。这样的PLC系统被应用到各种任务，例如设备控制、设备数值设置、时间控制、实时监视、实时数据收集以及安全设备操作、等等。一般地，PLC系统包括至少一个计算模块和连接到其的多个扩展模块。多个扩展模块中的每个包括用于处理控制目标设备的模拟信号的模拟输入模块。由于计算模块使用数字信号来执行计算，所以模拟输入模块一般包括用于将模拟信号转换成数字信号的AD转换器。该AD转换器能够被应用到各种各样的信号转换，因为它提供各种分辨率。即，分辨率的数量越大，AD转换器的兼容性越好。为此，传统AD转换器包括对应于多个分辨率的多个转换单元。这里，每个转换单元根据每个分辨率将模拟信号转换成数字信号。即，在多个转换单元之中，输出14位数字信号的转换单元根据将模拟信号的动态范围(或全尺度范围(FSR))划分成214个级别的分辨率将模拟信号转换成14位数字信号。另外，在多个转换单元之中，输出16位数字信号的转换单元根据将模拟信号的动态范围(或FSR)划分成216个级别的分辨率将模拟信号转换成16位数字信号。然而，当传统AD转换器提供用于改进效率和兼容性的各种分辨率时，存在如下问题：设备尺寸和简化由于针对每个分辨率的转换单元的包含而受限。另外，当AD转换器输出对应于两个或更多个分辨率的两个或更多个数字信号时，对应于两个或更多个分辨率的两个或更多个转换单元必须被驱动。因此，当AD转换器的分辨率增大时，存在如下问题：驱动AD转换器所需要的延迟时间和功耗可能快速增大。
技术实现思路
本公开内容的一方面是要提供一种能够防止延迟时间和功耗的增大同时应对多个分辨率的AD转换器。本公开内容的以上和/或其他方面和优点将变得明显并且更容易从结合附图进行的对实施例的以下描述中认识到。应当理解，本公开内容的目标和优点能够通过权利要求中阐述的其特征和组合来实现。根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，其包括：输入单元，其被配置为接收模拟输入信号；预处理单元，其被配置为基于输入信号的动态范围和对应于预定第一位数量的第一分辨率来将输入信号转换成数字预处理信号；第一转换单元，其被配置为基于对应于小于第一位数量的第二位数量的第二分辨率来将预处理信号转换成第一输出信号；以及第二转换单元，其被配置为基于对应于小于第一位数量并且不同于第二位数量的第三位数量的第三分辨率来将预处理信号转换成第二输出信号。当第一位数量为N(N为等于或大于2的自然数)时，对应于输入信号的动态范围中的最小值的预处理信号可以为0，并且对应于输入信号的动态范围中的最大值的预处理信号可以多于1并且等于或少于2N。当第一位数量为N、第二位数量为i并且第三位数量为j时，第一转换单元可以通过将预处理信号除以2(N-i)来将预处理信号转换成第一输出信号，并且第二转换单元可以通过将预处理信号除以2(N-j)来将预处理信号转换成第二输出信号。根据本公开内容，AD转换器将输入信号转换成具有第一位数量的预处理信号并且之后将预处理信号转换成具有小于第一位数量的第二位数量的第一输出信号或者转换成具有小于第一位数量的第三位数量的第二输出信号。即，AD转换器不将输入信号转换成具有第二位数量的第一输出信号或具有第三位数量的第二输出信号。代替地，AD转换器通过减少位数量的操作将具有第一位数量的预处理信号转换成第一输出信号或第二输出信号。这里，减少位数量的操作能够相对简单地通过位移位操作来执行。因此，用于将预处理信号转换成第一输出信号或第二输出信号的每个转换单元能够用相对简单的电路来实施，其有利于设备小型化和简化。另外，由于从处理信号到第一输出信号或第二输出信号的转换操作是相对简单的，所以能够甚至当具有不同分辨率的输出信号的数量增大时防止转换操作所需要的延迟时间和功耗的快速增大。附图说明图1是图示PLC设备的示例的示图。图2是图示根据本公开内容的实施例的AD转换器的示图。图3是图示由根据本公开内容的实施例的AD转换器执行的将模拟信号转换成具有各种分辨率的数字信号的过程的示图。具体实施方式以上目标、特征和优点将从结合附图的以下详细描述中变得更清楚明显。因此，本公开内容的技术构思能够由本领域技术人员容易地理解和实践。在本公开内容的以下详细描述中，关于相关功能或构造的详尽描述将在认为这些功能和/或构造可能会不必要地使本公开内容的要点模糊不清时被省略。在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的优选实施例。在整个附图中，相同或相似的元素由相同的附图标记表示。在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开内容的实施例的AD转换器。首先，将参考图1描述包括根据本公开内容的实施例的AD转换器的模拟输入模块和包括该模拟输入模块的PLC设备。图1是图示PLC设备的示例的示图。如图1所示，PLC设备10包括：用于运行每个程序的计算模块11、连接到计算模块11的至少一个扩展模块12以及用于在计算模块11与扩展模块12之间进行数据通信的总线模块13。至少一个扩展模块12包括：模拟输入模块12a，向其输入控制目标设备(未示出)的模拟信号；模拟输出模块12b，其将模拟信号输出到控制目标设备；数字输入模块12c，向其输入控制目标设备的数字信号；数字输出模块12d，其将数字信号输出到控制目标设备；通信模块12e，其使用外部网络提供数据通信；等等。另外，尽管未在图1中示出，但是PLC设备10的扩展模块12可以包括用于根据程序的运行来监视数据的监视模块(未示出)和用于控制数据备份或重置的外围电路单元(未示出)。至少扩展模块12的模拟输入模块12a包括用于将模拟信号转换成数字信号的AD转换器。然而，这仅仅是示例，并且根据本公开内容的实施例的AD转换器能够被应用到除了PLC设备10之外的包括将模拟信号转换成数字信号的功能的任何设备。根据本公开内容的实施例的AD转换器提供两个或更多个不同分辨率以便改进实用性和兼容性。即，AD转换器可以基于根据设计者的意图选择的两个或更多个不同分辨率中的至少一个将模拟信号转换成具有不同位数量的多个数字信号。接下来，将详细地描述根据本公开内容的实施例的AD转换器。图2是图示根据本公开内容的实施例的AD转换器的示图。图3是图示由根据本公开内容的实施例的AD转换器执行的将模拟信号转换成具有各种分辨率的数字信号的过程的示图。如图2所示，根据本公开内容的实施例的AD转换器100包括：输入单元110，其用于接收模拟输入信号IS；预处理单元120，其用于将输入信号IS转换成数字预处理信号PS；第一转换单元131，其用于将预处理信号PS转换成第一输出信号OS1；第二转换单元132，其用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，包括：输入单元，其被配置为接收模拟输入信号；预处理单元，其被配置为基于所述输入信号的动态范围和对应于预定第一位数量的第一分辨率来将所述输入信号转换成数字预处理信号；第一转换单元，其被配置为基于对应于小于所述第一位数量的第二位数量的第二分辨率来将所述预处理信号转换成第一输出信号；以及第二转换单元，其被配置为基于对应于小于所述第一位数量并且不同于所述第二位数量的第三位数量的第三分辨率来将所述预处理信号转换成第二输出信号。

【技术特征摘要】
2017.04.03 KR 10-2017-00432691.一种用于将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，包括：输入单元，其被配置为接收模拟输入信号；预处理单元，其被配置为基于所述输入信号的动态范围和对应于预定第一位数量的第一分辨率来将所述输入信号转换成数字预处理信号；第一转换单元，其被配置为基于对应于小于所述第一位数量的第二位数量的第二分辨率来将所述预处理信号转换成第一输出信号；以及第二转换单元，其被配置为基于对应于小于所述第一位数量并且不同于所述第二位数量的第三位数量的第三分辨率来将所述预处理信号转换成第二输出信号。2.根据权利要求1所述的A/D转换器，其中，当所述第一位数量为N时，其中，N为等于或大于2的自然数，对应于所述输入信号的所述动态范围中的最小值的预处理信号为0，并且对应于所述输入信号的所述动态范围中的最大值的预处理信号多于1并且等于或少于2N。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：金桢煜，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR