[发明专利]高精度模拟/数字转换方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其是一种可以高精度模拟/数字转换方法及电路。

背景技术

高精度的数据采集在各种工业测控系统、仪器仪表和科学研究中起着极其重要的作用。有很多人研究了各种各样的数据采集系统：例如王立欣等设计的发明专利(基于CPLD和SDRAM的高速大容量数据采集系统，申请号CN200410043813.5)和王谷音等设计的发明专利(多通道高速数据采集装置，申请号CN89106196.7)，等等，但上述设计只能得到设计中所采用的模拟/数字转换器(Analog DigitalConvertor，ADC)的精度。

虽然现有的∑-Δ型模拟/数字转换器具有较高的精度，可达24位，但其速度较慢，不能满足较高速度场合的要求。∑-Δ型模拟/数字转换器不能在保证高精度情况下实现高速度，其原因在于仅仅采用了一位的模拟/数字转换器与数字/模拟转换器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种可以充分利用现有器件实现高精度、高速度的模拟/数字转换方法，并提供一种采用此种方法的电路。

为了实现上述目的，本发明采用过采样原理，充分利用模拟/数字转换器的速度，从而实现高精度的数据采样。本发明的高精度模拟/数字转换方法，包括下列步骤：

一种高精度模拟/数字转换方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)将被转换模拟信号与一种伪随机高频扰动信号叠加并输入到积分器；

(2)将积分器的输出信号送到一种n位模拟/数字转换器进行模拟/数字转换得到数字信号；

(3)将该数字信号输入到微处理器进行下抽样滤波处理，获得比所述的n位模拟/数字转换器本身精度更高的高精度数字信号，并输出至一种n位数字/模拟转换器和微处理器；

(4)将所述的n位数字/模拟转换器的输出信号反馈到积分器的输入端。

上述的转换方法中，伪随机高频扰动信号最好为锯齿波、三角波。伪随机高频扰动信号可以是由555电路或运算放大器生成的模拟信号，也可以是由微控制器给出的数字信号，经过数字/模拟转换后得到的模拟信号。

本发明同时提供一种高精度模拟/数字转换电路：包括伪随机高频扰动信号产生电路，积分器，n位模拟/数字转换器、n位数字/模拟转换器、微处理器，其中，

积分器的输入端与伪随机高频扰动信号产生电路的输出端相以及n位数字/模拟转换器的输出端分别相连，所述积分器的输出端接到n位模拟/数字转换器的输入端；

n位模拟/数字转换器输出端分别连接到n位数字/模拟转换器和微处理器；

微控制器用以实现对所述的n位模拟/数字转换电路输出的数字信号进行下抽样滤波处理，获得比所述的n位模拟/数字转换器本身精度更高的高精度数字信号，并用以控制整个电路。

同样地，伪随机高频扰动信号产生电路可以由555电路或运算放大器构成，也可以由与所述微控制器相连的n位数字/模拟转换器构成。伪随机高频扰动信号最好为锯齿波、三角波。

微控制器是单片机、或是ARM、或是DSP、或是CPLD、或是FPGA。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：能够比现有∑-Δ型A/DC高得多的数据输出速率，而且也可以大大高于电路本身所用模拟/数字转换器的分辨率，或大大高于现有中、高速模拟/数字转换器的分辨率。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

附图标记：

101为积分器  102为n位数字/模拟转换器  103为n位模拟/数字转换器  104为微控制器  105为锯齿波、三角波或其他伪随机高频扰动信号产生电路

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，所述积分器101将被测信号、n位数字/模拟转换器102的输出信号与伪随机高频扰动信号产生电路105输出的锯齿波、三角波或其他伪随机高频扰动信号相加后输出给n位模拟/数字转换器103，n位模拟/数字转换器103将信号转变成数字信号后经过微处理器104的处理(下抽样滤波)就能够得到高精度的数字信号。