一种混合型模数转换电路装置及转换方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合型模数转换电路装置及转换方法，包括了LC ADC电路和SAR ADC电路，所述的LC ADC电路由LC ADC和SAR ADC的转换逻辑模块、切换开关S、比较器A、比较器B、计数器T、控制逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成，所述SAR ADC由比较器C、逐次逼近逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成。针对变化时快时慢的模拟信号，将LC ADC与SAR ADC相结合，通过共用输入寄存器和DAC模块减小了电路规模，同时通过对信号变化快慢的判定，实现了模数转换模式的自适应切换，在保证模数转换的高分辨率的同时，有效降低了输出数据的冗余。

A hybrid A / D converter and its conversion method

【技术实现步骤摘要】
一种混合型模数转换电路装置及转换方法
本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种混合型模数转换电路装置及转换方法。
技术介绍
模数转换器是连接模拟信号和数字信号的桥梁，实现模拟信号到数字信号的转换。随着数字信号处理技术的快速发展，模数转换器得到非常广泛的应用，发展并演变了多种模数转换器结构。而不同的模数转换器有各自的优缺点，不能使每个指标都做得很好，比如SARADC分辨率较高，但输出的数据量较大，适用于信号变化较快的情况，而LCADC的分辨率虽然较低，但输出的数据量较小，适用于信号变化比较平缓的情况，因此应用中需要根据不同的需求来选取合适的模数转换器。但是，对于某些变化是时快时慢的特殊模拟信号(比如心电信号)，选择单一的模数转换器不能很好地满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种该混合型模数转换电路(Analog-to-DigitalConverter,ADC)是将逐次逼近型模数转换电路(SuccessiveApproximationRegisterADC,SARADC)和过电平模数转换电路(Level-CrossingADC,LCADC)相结合，实现将模拟信号转换为数字信号的混合型模数转换电路装置及转换方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混合型模数转换电路装置，包括了LCADC电路和SARADC电路，所述的LCADC电路由LCADC和SARADC的转换逻辑模块、切换开关S、比较器A、比较器B、计数器T、控制逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成，所述SARADC由比较器C、逐次逼近逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成。进一步，所述的n位可逆计数器R和n位DAC为适用于混合型模数转换电路共用的模块。进一步，适用于上述的一种混合型模数转换电路装置的转换方法，还包括以下步骤：S1、电路工作时，模拟信号输入；S2、LCADC和SARADC的转换逻辑模块判定模拟输入信号变化的快慢，根据判定的结果在LCADC和SARADC两种工作模式之间进行自适应的切换；S3、根据S2中判定的结果，若电路当前为SARADC工作模式，则判定何时转为LCADC工作模式；S4、根据S2中判定的结果，若电路当前为LCADC工作模式，则判定何时转为SARADC工作模式；S5、切换为合适的转换模式后，将S1中输入的模拟信号进行模数转换后输出。进一步，S3具体包括以下步骤：S3-1、将计数器A和计数器B清零；S3-2、完成一次SARADC模数转换，具体操作为首先将计数器R最高位置1，其余位置0，把计数器R中的数据送入n位DAC模块，将数模转换后的模拟量VC送入比较器C，与待转换的输入模拟量VIN进行比较，若VC<VIN，该位被保留，否则被清0；然后，再置计数器R的次高位为1，将计数器R中新的数字量送入n位DAC模块，输出的VC再与VIN比较，若VC<VIN，该位被保留，否则被清0；循环此过程，直到计数器R最低位，得到最终模数转换之后的数字量存储在计数器R中；S3-3、判断计数器A中数据是否为0，如果为0则将计数器R中的数据存入寄存器B，计数器A内数据加1，然后重复S3-2步骤，否则转入下一级判断(即计数器R与寄存器B的数据之差的判断)；S3-4、若计数器R与寄存器B中数据的差值大于等于M，则判定当前输入模拟信号处于较快的变化状态，计数器B清零，重复S3-2步骤；若计数器R与寄存器B中数据的差值小于M，则计数器B进行加1操作，并转入下一级判断(即判断计数器B中的数据是否大于N)；S3-5、若计数器B中的数据大于N，则判定当前输入模拟信号处于平缓的变化状态，转入LCADC工作模式；若计数器B中的数据小于等于N，则判定当前输入模拟信号尚未进入平缓的变化状态，将计数器R中的数据存入寄存器B，重复S3-2步骤。进一步，S4具体包括以下步骤：S4-1、将计数器B和计数器T清零；S4-2、将计数器R的数据输入n位DAC模块，得到VH和VL；S4-3、通过比较器A和比较器B将待转换的输入模拟量VIN与VH和VL进行比较，若VL≤VIN≤VH，则计数器T进行计数加1操作，重复S4-2步骤；若VL大于VIN，则计数器R进行减1操作，若VIN大于VH，则计数器R进行加1操作，然后转入下一级判断(即计数器T中数据是否小于P)；S4-4、若计数器T中数据大于等于P，则计数器B清零，重复S4-2步骤；若计数器T中数据小于P，则计数器B进行加1操作，然后转入下一级判断(即计数器B中数据是否大于Q)；S4-5、若计数器B中数据大于Q，则判定当前输入模拟信号处于较快的变化状态，转入SARADC工作模式；若计数器B中数据小于等于Q，则判定当前输入模拟信号尚未进入较快的变化状态，重复S4-2步骤。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术设计新颖，可实现性高，在实际工程应用中有存在时快时慢的模拟信号，比如心电信号，其特点为在长时间内幅值基本没有变化或者变化幅度较小，但有时又会在短时间内幅值发生突变。如果采用SARADC进行此类模拟信号进行模数转换，在信号没有变化或变化幅度较小的情况下，由于SARADC是基于均匀采样的工作模式，因此会产生大量的数据冗余。如果采用LCADC进行此类模拟信号进行模数转换，由于LCADC的分辨率较低，不适用于模拟信号幅值变化范围较大的情况，并且当心电信号幅值变化特别快时也会产生大量的冗余数据。在结合此类信号的特点的基础上，对现有问题提出改进的技术方法，针对变化时快时慢的模拟信号，将LCADC与SARADC相结合，通过共用输入寄存器和DAC模块减小了电路规模，同时通过对信号变化快慢的判定，实现了模数转换模式的自适应切换，在保证模数转换的高分辨率的同时，有效降低了输出数据的冗余。附图说明图1为LCADC电路的信号采样示意图；图2为SARADC电路的信号采样示意图；图3为本专利技术一种混合型模数转换电路装置的混合模数转换电路的示意图；图4为SARADC电路的工作模式转为LCADC电路的工作模式的转换逻辑流程图；图5为LCADC电路的工作模式转为SARADC电路的工作模式的转换逻辑流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。并且，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。请参阅附图1-2，本专利技术实施例中，由于在工程应用中具有变化时快时慢特性的模拟信号种类繁多，比如心电信号等生物医学信号。当输入的模拟信号幅值变化不明显的情况下，若使用基于时间均匀采样的SARADC，则会产生大量的数据冗余，而LCADC是根据信号幅值的变化程度来采样的，通过记录模拟信号地幅值及其持续时间(通过计数器实现)来实现模数转换，从而不会导致出现大量的数据。而当输入的模拟信号幅值变化特别快时，若在分辨率较高的情况下继续使用LCADC，则会造成采样次数过多，同样也会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合型模数转换电路装置，包括了LC ADC电路和SAR ADC电路，其特征在于：所述的LC ADC电路由LC ADC和SAR ADC的转换逻辑模块、切换开关S、比较器A、比较器B、计数器T、控制逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成，所述SAR ADC由比较器C、逐次逼近逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成。

【技术特征摘要】
1.一种混合型模数转换电路装置，包括了LCADC电路和SARADC电路，其特征在于：所述的LCADC电路由LCADC和SARADC的转换逻辑模块、切换开关S、比较器A、比较器B、计数器T、控制逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成，所述SARADC由比较器C、逐次逼近逻辑、n位可逆计数器R和n位DAC构成。2.根据权利要求1所述的一种混合型模数转换电路装置，其特征在于：所述的n位可逆计数器R和n位DAC为适用于混合型模数转换电路共用的模块。3.一种混合型模数转换电路的转换方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、电路工作时，模拟信号输入；S2、LCADC和SARADC的转换逻辑模块判定模拟输入信号变化的快慢，根据判定的结果在LCADC和SARADC两种工作模式之间进行自适应的切换；S3、根据S2中判定的结果，若电路当前为SARADC工作模式，则判定何时转为LCADC工作模式；S4、根据S2中判定的结果，若电路当前为LCADC工作模式，则判定何时转为SARADC工作模式；S5、切换为合适的转换模式后，将S1中输入的模拟信号进行模数转换后输出。4.根据权利要求3一种混合型模数转换电路的转换方法，其特征在于：S3具体包括以下步骤：S3-1、将计数器A和计数器B清零；S3-2、完成一次SARADC模数转换，具体操作为首先将计数器R最高位置1，其余位置0，把计数器R中的数据送入n位DAC模块，将数模转换后的模拟量VC送入比较器C，与待转换的输入模拟量VIN进行比较，若VC<VIN，该位被保留，否则被清0；然后，再置计数器R的次高位为1，将计数器R中新的数字量送入n位DAC模块，输出的VC再与VIN比较，若VC<VIN，该位被保留，否则被清0；循环此过程，直到计数器R最低位，得到最终模数转换之...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑛，刘凯，黄常华，马乾，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32