一种基于ADC电路的信号数字化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于ADC电路的信号数字化方法，包括：将待转换的模拟信号输入至ADC电路，经ADC电路一次转换处理后，输出第一次ADC输出值M

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADC电路的信号数字化方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种基于ADC电路的信号数字化方法和装置，属于模拟电路技 术领域。

技术介绍

[0002]在芯片使用过程中，通常需要监控，上报内部模拟信号，一般是直接把芯 片内部信号输出到芯片外部，通过芯片外部电路，或者仪器来检测。随着集成 度的提高，越来越多的系统希望芯片内部的ADC实现模拟信号数字化，再通过 SPI/I2C进行上报。
[0003]如图2所示，在现有技术方案中，n+1比特的ADC得到n+1比特的数据； 随着芯片面积的减小，如果需要高精度的ADC精度，例如当遇到大动态范围的 信号需要上报时，就需要更高比特位的ADC；问题是ADC的比特位每增加1位， ADC的面积也需要增加一倍左右。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于ADC电路的信号数字化方法和装置，能够 在不增加ADC电路面积的前提下，提高小信号ADC的精度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于ADC电路的信号数字化方法，所述信号数字化方法包括以下步骤：
[0007]S1，将待转换的模拟信号输入至ADC电路，经ADC电路一次转换处理后， 输出第一次ADC输出值M
i
；i＝1；
[0008]S2，根据输出值M
i
的高输出位的取值调整ADC电路的最低有效位，当输出 值M
i
的高几位输出位的取值均为0，将ADC电路的最低有效位调低；将待转换 的模拟信号再次输入至ADC电路，输出第i+1次ADC输出值M
i+1
；
[0009]S3，对输出值M
i+1
的取值精度以及输出值M
i
的高输出位的取值进行判断， 如果取值精度符合输出要求或者输出值M
i
的最高输出位的取值为1，转入步骤 S4，否则，令i＝i+1，返回步骤S2；
[0010]S4，结合所有ADC输出值，输出最终的信号转换结果以及调整后的最低有 效位。
[0011]进一步地，步骤S2中，根据输出值M
i
的高输出位的取值调整ADC电路的最 低有效位的过程包括以下步骤：
[0012]S21，令ADC电路包括n+1个比特位，模拟信号经ADC电路一次转换处理 后，输出第一次ADC输出值M
i
；输出值M
i
包括由高到低的n+1个输出位，依次 定义为D
i，n
，D
i，n
‑1，...，D
i，1
，D
i，0
；
[0013]S22，对输出值M
i
的输出位的取值进行分析，如果D
i，n
，D
i，n
‑1，...，D
i，x
的取值均 为0，则令ADC电路的最低有效位由LSB
i
降低为LSB
i+1
＝LSB
i
/y，0＜y≤(n+ 1)/(x+1)，x为大于0小于n的正整数。
[0014]进一步地，当所述x采用外部指定的固定值时，通过判断输出值M
i
的高n
‑
x 输出位的和是否为1判断是否调整ADC电路的最低有效位，并且只输出最终的 信号转换结果。
[0015]进一步地，所述信号数字化方法包括以下步骤：
[0016]针对不同的应用场景的相关特性，设置相应的最大转换时间；根据最大转 换时间，计算得到ADC转换最大次数i
max
，i≤i
max
；所述相关特性包括信号幅 值变化值、信号输出精度要求和实时性要求。
[0017]进一步地，步骤S4中，结合所有ADC输出值，加权求平均得到最终的信号 转换结果。
[0018]本专利技术还提及一种基于ADC电路的信号数字化装置，所述信号数字化装置 包括：
[0019]转换控制模块，其输出端与ADC电路的输入端连接，其输入端与ADC电路 的输出端连接，转换控制模块用于将待转换的模拟信号输入至ADC电路，以及 对ADC电路的输出值的取值精度进行判断，确定是否再次将模拟信号输入ADC 电路执行下一次转换；
[0020]ADC电路，包括n+1个比特位，用于将转换控制模块输入的模拟信号转换 成相应的数字信号；
[0021]最低有效位调整模块，其输入端与ADC电路的输出端连接，输出端与ADC 电路的控制端连接，最低有效位调整模块用于根据ADC电路的输出值的高输出 位的取值调整ADC电路的最低有效位；其中，当输出值的高几位输出位的取值 均为0，将ADC电路的最低有效位调低；
[0022]输出值统计模块，与ADC电路的输入端连接，用于存储ADC电路输出的与 该模拟信号对应的所有输出值；
[0023]输出模块，用于调取输出值统计模块存储的所有输出值，输出最终的信号 转换结果以及调整后的最低有效位。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]第一，本专利技术的基于ADC电路的信号数字化方法，通过两次或者多次ADC， 提高了小信号的ADC精度；具体的，通过两次或者多次ADC，让低比特位ADC 实现高比特位的效果；减小了对芯片的面积的要求。
[0026]第二，本专利技术的基于ADC电路的信号数字化方法，ADC次数和最低有效位 的调整幅度可以指定，也可以根据输入的模拟信号进行自适应调整，使本专利技术 的信号数字化方法能够适应不同的应用场景的需求。
[0027]第三，本专利技术的基于ADC电路的信号数字化方法，通过对多次ADC的输出 值进行加权求平均，提高了输出值的准确度。
[0028]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术 手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例的基于ADC电路的信号数字化方法的流程图。
[0030]图2为现有技术的ADC电路的输出原理示意图。
[0031]图3为本专利技术实施例的两次信号数字化原理示意图。
[0032]图4为本专利技术实施例的基于ADC电路的信号数字化方法的精度提高原理图； 图4(a)为n+1位ADC实现小信号更高ADC精度原理示意图，图4(b)为n＝7，， x＝3时，8位ADC实现小信号更高ADC精度(9位)的原理图。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例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。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、
ꢀ“
竖直”、“水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ADC电路的信号数字化方法，其特征在于，所述信号数字化方法包括以下步骤：S1，将待转换的模拟信号输入至ADC电路，经ADC电路一次转换处理后，输出第一次ADC输出值M
i
；i＝1；S2，根据输出值M
i
的高输出位的取值调整ADC电路的最低有效位，当输出值M
i
的高几位输出位的取值均为0，将ADC电路的最低有效位调低；将待转换的模拟信号再次输入至ADC电路，输出第i+1次ADC输出值M
i+1
；S3，对输出值M
i+1
的取值精度以及输出值M
i
的高输出位的取值进行判断，如果取值精度符合输出要求或者输出值M
i
的最高输出位的取值为1，转入步骤S4，否则，令i＝i+1，返回步骤S2；S4，结合所有ADC输出值，输出最终的信号转换结果以及调整后的最低有效位。2.根据权利要求1所述的基于ADC电路的信号数字化方法，其特征在于，步骤S2中，根据输出值M
i
的高输出位的取值调整ADC电路的最低有效位的过程包括以下步骤：S21，令ADC电路包括n+1个比特位，模拟信号经ADC电路一次转换处理后，输出第一次ADC输出值M
i
；输出值M
i
包括由高到低的n+1个输出位，依次定义为D
i，n
，D
i，n
‑1，...，D
i，1
，D
i，0
；S22，对输出值M
i
的输出位的取值进行分析，如果D
i，n
，D
i，n
‑1，...，D
i，x
的取值均为0，则令ADC电路的最低有效位由LSB
i
降低为LSB
i+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智，韩啸，唐荣昭，
申请(专利权)人：苏州芈图光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：