[实用新型]一种游标式高精度高速A/D转换装置

说明书

本实用新型涉及一种游标式高精度高速A/D转换装置。本实用新型包括m个转换单元，每个转换单元用于一段连续位数的A/D转换，还包括：m‑1个向上取整开关组，每个向上取整开关组的输入端连接对应位段的转换单元，用于输出比对应位段的转换单元中被测量电压大的分压电路输出的最小电压值；m‑2个向下取整开关组，每个向下取整开关组的输入端连接对应位段的转换单元，用于输出比对应位段的转换单元中被测量电压小的分压电路输出的最大电压值；数据锁存器，输入端按位段从高到低依次连接m个转换单元输出的数字信号，用于数字信号的同步输出。使用不同精度的游标对待转换的电压进行不断细化测量，在保证模数转换精度的同时，提高转换的速度。

技术领域

本实用新型涉及高精度高速A/D转换技术领域，具体的说是一种游标式高精度高速A/D转换装置。

背景技术

模拟信号转换为数字信号(模数转换)是所有现实系统与信息系统的重要接口，是信息系统感知现实系统的必由通道。所以，模数转换技术是现代控制、通信、信息等行业的基础技术之一，具有非常重要的基础性意义。

目前的模数转换技术主要有四种：并行转换法、逐位比较法、双积分法、压频变换法。并行比较法就是使用一个电阻网络均分基准电压，每一个电压均分值与输入模拟电压进行比较，把比较结果输入译码器形成数字；并行转换法的优点是模数转换的速度快，缺点是电路的规模随转换位数呈几何级数增长，以至于在高精度模数转换下无法实现或实现起来成本太大。逐位比较法是把数字量最高位设定为1，其余位设定为0，转换为模拟量，转换后的模拟量与输入的模拟量进行比较，如果输入的模拟量比转换的模拟量高，则最高位保持1不变，如果输入的模拟量比转换的模拟量低，转最高位变为0，这样确定了最高位，然后依次确定后面二进制位的值，逐次比较，最后得到转换结果，逐位比较法的优点是转换电路的规模与转换位数的精度为代数级数，缺点是转换的速度较慢，需要经过多次转换才能得到结果。双积分法是将输入模拟电压转换为时间长度，再测量时间长度，得到最后的数字量，压频变换法就是将电压转换为频率，然后通过测量频率得到数字值；后面两种方法转换的精度不影响电路的规模，但转换速度很慢。

在模数转换中，还有一种多比特位流水线模数转换方法，每一个转换环节使用较少的比特位数构成并行比较，并行比较后进行编码；编码一方面是转换结果的一部分，另一方面对编码进行数模转换，数模转换结果与本级输出信号相减，再按比例放大，送入下一级进行并行比较。多比特位流水线模数转换具有理论上的高精度高速性，但是由于在转换过程中，需要逐级做模拟减法运算和信号放大处理，这样使得在模拟运算和放大的过程中产生的误差会不断地放大，使得在高精度模数转换中，系统的误差很容易掩盖测量的精度，所以多比特位流水线模数转换在工业上很难实现高精度的转换。

通过对现有模数转换技术分析发现，模数转换的转换精度和速度之间不能兼得，目前的技术都不能实现模数转换的高精度和高速度，或实现前来成本太高，以至于在实际工业应用中无法承受。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种游标式高精度高速A/D转换装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种游标式高精度高速A/D转换装置，包括m个转换单元，每个转换单元用于一段连续位数的A/D转换，还包括：

m-1个向上取整开关组，每个向上取整开关组的输入端连接对应位段的转换单元，用于输出比对应位段的转换单元中被测量电压大的分压电路输出的最小电压值；

m-2个向下取整开关组，每个向下取整开关组的输入端连接对应位段的转换单元，用于输出比对应位段的转换单元中被测量电压小的分压电路输出的最大电压值；

数据锁存器，输入端按位段从高到低依次连接m个转换单元输出的数字信号，用于数字信号的同步输出。

所述转换单元中最高位的第一转换单元包括：