模数转换电路、模数转换器及模数转换方法技术

本发明专利技术公开一种模数转换器、模数转换电路及方法，所述模数转换电路包括输入正端、输入负端、电阻串R0至Rn、信号采集点V1至Vn，开关K1至Kn、标准电压源、比较器和数字信号输出端；电阻串R0至Rn依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为V1至Vn；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器的同向输入端，多个开关顺次排列为K1至Kn，且开关Kn至K1按照顺次闭合；标准电压源的输出端连接到比较器的反向输入端，比较器的输出端连接数字信号输出端。本发明专利技术只使用了一个电压比较器，节省成本缩小版图面积，可适用于各种分辨率的模数转换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子领域，尤其涉及一种模数转换电路及模数转换器。
技术介绍
模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出数字信号，采用的方法是将输入电压信号与一个参考电压信号进行比较，输出的数字量即表示输入信号相对于参考信号的大小。现有常用的直接A/D转换器有反馈比较型和并联比较型，反馈比较型 A/D转换器中常采用的有计数型和逐次渐近型两种，虽然反馈型A/D比较器节省了多个电压比较器，但是需要DAC及相应的控制逻辑来完成A/D转换；并联比较型A/D转换器(参见图3)的缺点是需要使用大量电压比较器，另外，由于设计、版图、制造等非理想因素的存在，实际电路中每个比较器COMP都会引入一个输入失调电压VOSl/VOS2/VOS3，且每个比较器的输入失调电压的大小、极性都不一样，制约了并联比较型A/D转换器分辨率的提高。中国专利技术专利申请号为“200380104991.8”，名称为“快闪型模数转换器中电压阶跃的非线性分布”的专利申请文件中公开了用于将一个输入电压VIN转换为数字输出的方法，设备和系统。该专利文件中采用的即是并联比较型模数转换器，由于采用多个比较器，浪费成本的同时使芯片的版图过大。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种仅仅采用一个比较器即可将模拟信号转换为数字信号，且分辨率可以调整的。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种模数转换电路，包括输入正端、输入负端、电阻串RO至Rn、多个信号采集点Vl至Vn，多个开关Kl至Kru标准电压源、比较器和数字信号输出端；所述电阻串RO至Rn依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为Vl至Vn ；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器的同向输入端，多个开关顺次排列为Kl至Kn，且所述开关Kn至Kl按照顺次闭合；标准电压源的输出端连接到比较器的反向输入端，比较器的输出端连接数字信号输出端。其中，所述串接在输入正端和输入负端之间的电阻串RO至Rn的阻值相同或者成线性比例。其中，所述多个开关Kn至Kl在顺次闭合中，其闭合时间相同或者成线性比例。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种模数转换器，包括电压源、模数转换电路和数字信号编码电路，所述模数转换电路包括输入正端、输入负端、 电阻串RO至Rn、多个信号采集点Vl至Vn，多个开关Kl至Kru标准电压源、比较器和数字信号输出端；所述模数转换电路的输入正端和输入负端接所述电压源，所述模数转换电路的数字信号输出端连接所述数字信号编码电路的输入端，所述数字信号编码电路的输出端输出经编码后的数字信号；所述电阻串RO至to依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为Vl至Vn ；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器的同向输入端，多个开关顺次排列为Kl至 Kn，且所述开关Kn至Kl按照顺次闭合；标准电压源的输出端连接到比较器的反向输入端， 比较器的输出端连接数字信号输出电路。其中，所述数字信号编码电路包括D触发器串DFl至Di^n、编码器，所述D触发器 DFl的输入端接所述模数转换电路的数字信号输出端，所述D触发器DFm的输入端接D触发器DFm-I的正向输出端，其中m = 2，3，......，η_1，η ；所述D触发器串DFl至Di^n的正向输出端均连接所述编码器的输入端。其中，所述串接在输入正端和输入负端之间的电阻串RO至1 的阻值相同或者成线性比例。其中，所述多个开关Kn至Kl在顺次闭合中，其闭合时间相同或者成线性比例。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种模数转换方法，包括步骤SOl 将电阻串RO至1 串联接在电压源两端；S02 依次采集两相邻电阻连接点处的电压值；S03 将采集到的电压值与标准电压比较得到数字信号。其中，所述电阻串RO至1 的阻值相同或者成线性比例。其中，步骤S02中，对各连接点处的电压值采集的时间相同或成线性比例。本专利技术的有益效果是区别于现有技术中并联比较型模数转换器采用多个比较器，浪费成本的同时使芯片版图面积过大的缺陷，本专利技术通过顺次闭合的开关，依次采集相邻电阻间的电压值，并将采集的电压值与标准电压源的电压值进行比较，即可实现将模拟信号转换为数字信号并由电压比较器的输出端输出数字信号，完成模数转换。另，对于不同的转换分辨率需求，通过调整电阻串的个数和电阻值大小，适应相应的模数转换场合。由于在电路中只使用了一个电压比较器，节省了成本的同时还为芯片设计缩小了版图面积。并且相对于现有技术中由于多个比较器引入了不同的输入失调电压制约了分辨率的提高，本专利技术中只有一个比较器，其引入的失调电压不会影响到分辨率的提高，由其造成的系统误差也易于校正。附图说明图1是本专利技术模数转换电路实施例的电路图；图2是本专利技术模数转换电路实施例的开关闭合时序图；图3是现有技术并联比较型模数转换电路的电路图；图4是本专利技术模数转换器实施例的电路图；图5是本专利技术模数转换器中数字信号编码电路的电路图；图6是本专利技术模数转换方法的流程图。具体实施例方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1以及图2，本专利技术实施例的模数转换电路，包括输入正端、输入负端、电阻串RO至Rn、多个信号采集点Vl至Vn，多个开关Kl至Kru标准电压源、比较器comp和数字信号输出端；所述电阻串RO至Rn依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为Vl至Vn ；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器comp的同向输入端，多个开关顺次排列为Kl至Kn， 且所述开关Kn至Kl按照顺次闭合；标准电压源的输出端连接到比较器comp的反向输入端，比较器comp的输出端连接数字信号输出端。请参见图1，VBT为模拟输入电压，RO至Rn为分压电阻，分压电阻的数量由A/D转换需要的分辨率决定，例如所需要的分辨率k为2位，则η选为2k-l即η = 3，即选择η+1个分压电阻RO至R3。VREF为恒定的基准电压，Kl至Kn为分时依次闭合的逻辑开关(开关顺序为由下至上，从Kn到Kl顺次闭合)，Vl至Vn为开关左侧电压。Vm(m = 1，2，. ... η_1，η) 对应不同的电压检测点VBTm，其中Vn对应最高电压检测点，Vl对应最低电压检测点。当开关闭合时，开关左侧的电压Vm被传输至Vcomp端与VREF比较，DATA0UT为比较器的输出。由图1可以得出 Vbt _ Vm权利要求1.一种模数转换电路，其特征在于包括输入正端、输入负端、电阻串RO至1 、多个信号采集点Vl至Vn，多个开关Kl至Kru标准电压源、比较器和数字信号输出端；所述电阻串RO至1 依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为Vl至Vn ；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器的同向输入端，多个开关顺次排列为Kl至Kn，且所述开关Kn本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种模数转换电路，其特征在于：包括输入正端、输入负端、电阻串Ｒ０至Ｒｎ、多个信号采集点Ｖ１至Ｖｎ，多个开关Ｋ１至Ｋｎ、标准电压源、比较器和数字信号输出端；所述电阻串Ｒ０至Ｒｎ依次串联在输入正端和输入负端之间，电阻串中每两个相邻电阻的连接点为信号采集点；信号采集点顺次排列为Ｖ１至Ｖｎ；每个开关一端连接一个信号采集点，另一端共同连接到比较器的同向输入端，多个开关顺次排列为Ｋ１至Ｋｎ，且所述开关Ｋｎ至Ｋ１按照顺次闭合；标准电压源的输出端连接到比较器的反向输入端，比较器的输出端连接数字信号输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯稀亮，徐卓慧，张奇，
申请(专利权)人：深圳市博驰信电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：94