[发明专利]多量程模数转换的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种模数转换的方法和设备。

背景技术

模数转换(A/D)和数模转换(D/A)是在编码、测量等领域广泛采用的技术。A/D与D/A的使用使得处理器能更好的应用于工业领域，而不需要过多模拟器件如电阻、电容等，采用处理器通过A/D与D/A对需要的参数，如电压、电流、压力、流量等的处理的应用日益广泛。

现有的模数转换大多是通过提高处理器的采样精度来提高处理精度，这对于A/D的总体性能来说是有良好效果的，但是对于采样的模拟信号较小时，如采样的模拟信号是满量程信号的20％或更低，其并不能用到所有的量化比特。如对12bit的AD，将采样信号量化为4096个，接近满量程的精度误差为(1/4096)*100％＝0.024％，而对采样信号在20％或更低时，其采样信号量化也减小为4096*20％＝819个，使得A/D采样通道不饱和，采样精度误差为(1/819)*100％＝0.12％，采样误差增加了5倍。

发明内容

本发明针对现有技术中采样模拟信号较小时采样精度误差会较大的问题，提出一种多量程模数转换的方法和设备，以提高在采样模拟信号较小时的采样精度。

本发明提供一种多量程模数转换方法，该方法包括：对模拟信号进行采样得到采样信号；将采样信号输入多个A/D转换通道并执行A/D转换得到多个输出值，其中每个A/D转换通道的量程都不同；根据A/D转换通道的所述多个输出值并结合每个A/D转换通道的量程确定最终输出值，该最终输出值的采样精度不低于最大量程的A/D转换通道的采样精度。

本发明还提供一种多量程模数转换的设备，该设备包括用于对模拟信号进行采样的采样模块；和用于接收采样信号并对采样信号进行A/D转换的A/D转换器，其中所述A/D转换器包括执行A/D转换得到多个输出值的多个A/D转换单元，每个A/D转换单元的量程不同；该设备还包括处理器，用于接收多个A/D转换单元输出的多个数据，并根据该多个数据结合每个A/D转换单元的量程确定最终输出值，该最终输出值的采样精度不低于最大量程的A/D转换通道的采样精度。

本发明由于采用了量程不同的多个A/D转换通道或多个A/D转换单元，并对每个A/D转换通道或A/D转换单元的输出值进行判断，如果采样模拟信号较小，例如小于最大输入信号幅度的20％以上，则可以直接使用量程小而精度高的A/D转换通道或A/D转换单元得到高精度的输出值作为最终输出值，或者使用几个精度较高的输出值拟合出精度较高的最终输出值，或者采用其他方式确定具有相对于最大量程的A/D转换单元的高的采样精度的最终输出值。如果多个A/D转换单元中仅有最大量程的A/D转换单元没有达到满量程，则只有最大量程的A/D转换单元输出，此时的采样精度即为最大量程的A/D转换单元的采样精度。本发明的最终输出值的精度与现有技术中的量程唯一的单A/D转换通道或单A/D转换器相比，精度在一定程度上有所提高，达到精确采样的目的。

附图说明

图1是本发明的多量程模数转换的结构图；

图2是本发明的多量程模数转换的方框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种多量程模数转换的方法，该方法包括：对模拟信号进行采样得到采样信号；将采样信号输入多个A/D转换通道并执行A/D转换得到多个输出值，其中每个A/D转换通道的量程都不同；根据A/D转换通道的所述多个输出值并结合每个A/D转换通道的量程确定最终输出值，该最终输出值的采样精度不低于最大量程的A/D转换通道的采样精度。

采样得到的采样信号接下来被输入到量程不同的多个A/D转换通道中，优选的，以下以双量程模数转换为例，即采用两个A/D转换通道：A/D1转换通道和A/D2转换通道，其中A/D1转换通道和A/D2转换通道的量程比例可以为2-50倍之间的任一值，例如5倍，相应的采样精度误差降低到该比例的倒数倍。