[发明专利]基于双路组合数模转换器的高精度数模转换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种基于双路组合数模转换器的高精度数模转换方法及装置。

背景技术

微机只能对以二进制数字形式表示的信息进行运算和处理，运算和处理的结果也是这种数字量。在伺服控制系统中，由于各种执行部件所要求标的控制信号一般都是模拟电压和电流，所以数字计算机运算、处理的结果通常也不能直接去控制执行部件，而需要先把它们转换为模拟量，才能通过执行部件去实现对被控对象的控制，这种转换过程叫做数模转换（Digital to Analog），数模转换的转换精度是衡量数模转换器性能优劣的重要技术指标。为了提高数模转换的精度，现有技术主要包含下述几种技术方案：1）采用转换位数高的转换器，这些转换器的价格昂贵，不利于产品成本的降低；2）基于单片机的PWM式数模转换技术方案，该技术方案中：PWM波通过定时器来产生，然后经过一个转换电路，实现一个隔离的数模输出，该技术方案虽然在成本方面有所降低，但在技术成熟度和转换精度方面仍不够理想；3）中国专利申请号为200910312137.X公布的技术方案公布的提高数模/模数转换的软硬件实现方法，该技术方案主要通过提高参考电压源的精度和对转换完的信号进行误差修正处理来提高转换的精度，降低购买精准电压源的成本，但该技术方案的转换精度还是受转换芯片位数的限制，即对转换芯片分辨率以下的数据不能进行有效的处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种转换精度高、实现简单、转换可靠、实施成本低、对数模转换器要求低的基于双路组合数模转换器的高精度数模转换方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于双路组合数模转换器的高精度数模转换方法，其实施步骤如下：

1）将原始数字信号根据预设的阈值分离为低于阈值的损失精度部分信号、高于阈值的保留精度部分信号，将所述损失精度部分信号放大指定倍数后输出至包含低通道和高通道两路数模转换通道的双路组合数模转换器的低通道，同时将所述保留精度部分信号的直接输出至所述包含低通道和高通道两路数模转换通道的双路组合数模转换器的高通道；所述预设的阈值大于所述双路组合数模转换器的分辨率；

2）通过所述双路组合数模转换器的低通道将损失精度部分信号转换为模拟信号输出、通过所述双路组合数模转换器的高通道将保留精度部分信号转换为模拟信号后输出；

3）将所述双路组合数模转换器的低通道输出的模拟信号进行缩小所述指定倍数，将缩小后的模拟信号和所述双路组合数模转换器的高通道输出的模拟信号进行求和后输出。

进一步地，所述步骤1）中的指定倍数为8～24。

进一步地，所述步骤1）中预设的阈值小于所述双路组合数模转换器的分辨率的8倍。

本发明还提供一种基于双路组合数模转换器的高精度数模转换装置，包括：

信号分离单元，用于将原始数字信号根据预设的阈值分离为低于阈值的损失精度部分信号、高于阈值的保留精度部分信号，并将所述保留精度部分信号的直接输出至所述包含低通道和高通道两路数模转换通道的双路组合数模转换器的高通道；所述预设的阈值大于所述双路组合数模转换器的分辨率；

放大单元，用于将所述损失精度部分信号放大指定倍数后输出至包含低通道和高通道两路数模转换通道的双路组合数模转换器的低通道；

双路组合数模转换器，包含低通道和高通道两路数模转换通道，所述低通道用于将损失精度部分信号转换为模拟信号输出，所述高通道用于将保留精度部分信号转换为模拟信号后输出；

加权求和电路，将所述双路组合数模转换器的低通道输出的模拟信号进行缩小所述指定倍数，将缩小后的模拟信号和所述双路组合数模转换器的高通道输出的模拟信号进行求和后输出。

进一步地，所述放大单元将所述损失精度部分信号放大的指定倍数为8～24。

进一步地，所述信号分离单元中预设的阈值小于所述双路组合数模转换器的分辨率的8倍。

进一步地，所述加权求和电路为包括单个集成运算放大器的同相求和运算电路，所述集成运算放大器的负极输入端通过第一电阻接地，所述集成运算放大器的输出端通过反馈电阻与集成运算放大器的负极输入端相连，所述集成运算放大器的正极输入端通过第二电阻与双路组合数模转换器的低通道输出端相连，且所述集成运算放大器的正极输入端通过第三电阻与双路组合数模转换器的高通道输出端相连，所述反馈电阻与第三电阻的阻值相同，所述第二电阻、第三电阻之间的阻值比例系数与放大单元将所述精度部分信号放大的指定倍数相同。