本发明专利技术公开了一种高精度数模转换装置及方法。高精度数模转换装置包括：控制模块、n个转换模块、加法器和反馈模块；其中，n为大于或等于2的整数；转换模块的转换系数逐级增大；控制模块用于将输入数字信号拆分为n个中间数字部分，除以对应的转换系数，得到n个中间数字信号并分别向n个转换模块传输；其中，中间数字部分逐级增大；转换模块用于将中间数字信号进行数模转换，得到包含转换系数的结果；加法器用于将所有转换模块的输出信号加和，得到模拟信号；反馈模块根据模拟信号得到反馈信号；控制模块根据目标数字信号和反馈信号调节中间数字部分的分配。本发明专利技术实施例可以在保证低成本的基础上，实现数模转换装置的高精度输出。实现数模转换装置的高精度输出。实现数模转换装置的高精度输出。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度数模转换装置及方法
[0001]本专利技术实施例涉及信号转换
，尤其涉及一种高精度数模转换装置及方法。
技术介绍
[0002]工业控制系统在信号隔离传输时，经常需要使用高精度模数转换器(Analogue
‑
to
‑
Digital Conversion，ADC)进行信号采集，同时也需要高分辨率输出电压或电流(例如变送器、安全栅隔离器等)。也就是说需要高精度的数模转换器(Digital
‑
to
‑
Analogue Conversion，DAC)。
[0003]现有的高精度DA输出方案通常有两种：一种是经PWM滤波后输出；这种方式成本低但装置性能不好，响应时间慢(达到99％需要百毫秒级，达到99.99％需要秒级)，且短时波动较大，线性度差；另一种是采用专用DAC芯片输出；这种方式虽然性能好，但是成本高。因此，现有的数模转换装置的成本和性能之间存在矛盾关系。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例提供了一种高精度数模转换装置及方法，以在保证低成本的基础上，实现数模转换装置的高精度输出。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种高精度数模转换装置，包括：控制模块、n个转换模块、加法器和反馈模块；其中，n为大于或等于2的整数；每个所述转换模块均包括一个转换系数，且所述转换系数逐级增大；
[0006]所述控制模块与n个所述转换模块电连接；所述控制模块用于将输入数字信号拆分为n个中间数字部分；将n个所述中间数字部分除以对应的所述转换模块的转换系数，得到n个中间数字信号；并将n个所述中间数字信号分别向n个所述转换模块传输；其中，所述中间数字部分逐级增大；
[0007]所述转换模块用于将所述中间数字信号进行数模转换，转换后的结果包含所述转换系数；
[0008]n个所述转换模块均与所述加法器电连接；所述加法器用于将所有所述转换模块的输出信号加和，得到模拟信号并输出；
[0009]所述反馈模块采集所述模拟信号，并根据所述模拟信号得到反馈信号；所述控制模块获取所述反馈信号，所述控制模块还用于根据目标数字信号和所述反馈信号调节所述中间数字部分的分配。
[0010]可选地，所述转换模块包括：DA转换单元和系数单元；
[0011]所述DA转换单元的输入端与所述控制模块电连接，所述DA转换单元用于将所述中间数字信号进行数模转换得到中间模拟信号；
[0012]所述DA转换单元的输出端与所述系数单元电连接，所述系数单元包含所述转换系数，用于将所述中间模拟信号乘以所述转换系数。
[0013]可选地，所述系数单元包括：第一电阻和第二电阻；
[0014]所述第一电阻的第一端与所述DA转换单元电连接，所述第一电阻的第二端与所述加法器电连接；所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第二电阻的第二端接地。
[0015]可选地，所述反馈模块集成于高精度模数转换器中，采用所述高精度模数转换器的冗余资源。
[0016]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种高精度数模转换方法，包括：
[0017]控制模块将输入数字信号拆分为n个中间数字部分；将n个所述中间数字部分除以对应的转换模块的转换系数，得到n个中间数字信号；并将n个所述中间数字信号分别向n个所述转换模块传输；其中，所述中间数字部分逐级增大；n为大于或等于2的整数；
[0018]转换模块接收对应的所述中间数字信号，根据所述中间数字信号进行数模转换；其中，每个所述转换模块均包括一个转换系数，且所述转换系数逐级增大；转换后的结果包含所述转换系数；
[0019]加法器将所有所述转换模块的输出信号加和，得到模拟信号；
[0020]反馈模块采集所述模拟信号，并根据所述模拟信号得到反馈信号；
[0021]所述控制模块获取所述反馈信号，并根据目标数字信号和所述反馈信号调节所述中间数字部分的分配。
[0022]可选地，在所述控制模块将输入数字信号拆分为n个中间数字部分之前，还包括：获取所述目标数字信号。
[0023]可选地，所述控制模块根据目标数字信号和所述反馈信号调节所述中间数字部分的分配，包括：
[0024]控制所述高精度数模转换装置输出第一模拟信号；所述反馈模块采集所述第一模拟信号得到第一反馈信号；建立所述第一模拟信号和所述第一反馈信号构成的第一坐标点；
[0025]控制所述高精度数模转换装置输出第二模拟信号；所述反馈模块采集所述第二模拟信号得到第二反馈信号；建立所述第二模拟信号和所述第二反馈信号构成的第二坐标点；
[0026]根据所述第一坐标点和所述第二坐标点得到参考校正线；
[0027]根据所述目标数字信号和所述反馈信号，通过PID调节的方式调节所述参考校正，形成调节曲线；
[0028]根据所述调节曲线，调节所述中间数字部分的分配。
[0029]可选地，根据所述调节曲线，调节所述中间数字部分的分配，包括：
[0030]将所述目标数字信号作为目标反馈信号，将所述调节曲线上与所述目标反馈信号对应的模拟信号作为调节模拟信号；
[0031]设定(n
‑
1)个跳变阈值；所述跳变阈值逐级增大；自第(n
‑
1)个所述跳变阈值开始向下，逐级判断所述调节模拟信号和所述模拟信号的差值的绝对值是否大于所述跳变阈值，并给出调节策略。
[0032]可选地，所述给出调节策略，包括：
[0033]若所述调节模拟信号和所述模拟信号的差值的绝对值大于第i个所述跳变阈值；
其中1≤i≤(n
‑
1)；则设置调节策略为：将所述绝对值的第一部分分配给第(i+1)个所述转换模块，将所述绝对值的第二部分分配给前i个所述转换模块；其中，所述绝对值的第一部分和第二部分构成整个所述绝对值；
[0034]若所述调节模拟信号和所述模拟信号的差值的绝对值小于或等于第i个所述跳变阈值，则判断所述绝对值是否大于前i个所述转换模块整体的可调阈值；
[0035]若否，则设置调节策略为：前i个所述转换模块整体的调节量为所述绝对值。
[0036]可选地，在判断所述绝对值是否大于前i个所述转换模块整体的可调阈值之后，还包括：
[0037]若是，则设置调节策略为：将所述绝对值超过所述可调阈值的部分分配给第(i+1)个所述转换模块进行调节；并将所述绝对值的剩余部分分配给前i个所述转换模块进行调节。
[0038]本专利技术实施例提供的高精度数模转换装置，设置有控制模块、多个转换模块和加法器，通过控制模块将输入数字信号拆分并分别按照转换系数缩小后分配给多个转换模块，多个转换模块将中间数字信号进行数模转换并按转换系数放大后，形成的输出信号在加法器进行加和重整为一路模拟信号输出。这样，原本低分辨率的转换模块经过组合后可以处理更多位的输入数字信号，在较低成本的基础上实现高分辨率的转换；并且，转换系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度数模转换装置，其特征在于，包括：控制模块、n个转换模块、加法器和反馈模块；其中，n为大于或等于2的整数；每个所述转换模块均包括一个转换系数，且所述转换系数逐级增大；所述控制模块与n个所述转换模块电连接；所述控制模块用于将输入数字信号拆分为n个中间数字部分；将n个所述中间数字部分除以对应的所述转换模块的转换系数，得到n个中间数字信号；并将n个所述中间数字信号分别向n个所述转换模块传输；其中，所述中间数字部分逐级增大；所述转换模块用于将所述中间数字信号进行数模转换，转换后的结果包含所述转换系数；n个所述转换模块均与所述加法器电连接；所述加法器用于将所有所述转换模块的输出信号加和，得到模拟信号并输出；所述反馈模块采集所述模拟信号，并根据所述模拟信号得到反馈信号；所述控制模块获取所述反馈信号，所述控制模块还用于根据目标数字信号和所述反馈信号调节所述中间数字部分的分配。2.根据权利要求1所述的高精度数模转换装置，其特征在于，所述转换模块包括：DA转换单元和系数单元；所述DA转换单元的输入端与所述控制模块电连接，所述DA转换单元用于将所述中间数字信号进行数模转换得到中间模拟信号；所述DA转换单元的输出端与所述系数单元电连接，所述系数单元包含所述转换系数，用于将所述中间模拟信号乘以所述转换系数。3.根据权利要求2所述的高精度数模转换装置，其特征在于，所述系数单元包括：第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述DA转换单元电连接，所述第一电阻的第二端与所述加法器电连接；所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第二电阻的第二端接地。4.根据权利要求1所述的高精度数模转换装置，其特征在于，所述反馈模块集成于高精度模数转换器中，采用所述高精度模数转换器的冗余资源。5.一种高精度数模转换方法，其特征在于，包括：控制模块将输入数字信号拆分为n个中间数字部分；将n个所述中间数字部分除以对应的转换模块的转换系数，得到n个中间数字信号；并将n个所述中间数字信号分别向n个所述转换模块传输；其中，所述中间数字部分逐级增大；n为大于或等于2的整数；转换模块接收对应的所述中间数字信号，根据所述中间数字信号进行数模转换；其中，每个所述转换模块均包括一个转换系数，且所述转换系数逐级增大；转换后的结果包含所述转换系数；加法器将所有所述转换模块的输出信号加和，得到模拟信号；反馈模块采集所述模拟信号，并根据所述模拟信号得到反馈信号；所述控制模块获取所述反馈信号，并根据目标数字信号和所述反馈信号调节所...
【专利技术属性】
技术研发人员：方袭，杜刚，许敏，
申请(专利权)人：上海辰竹仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：
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