模数直算转换法与模拟-数字级联转换器及其应用

摘要

本发明涉及模数直算转换法与模拟-数字级联转换器及其应用，属于信号测量与处理及电子设备技术领域。模数直算转换法将残差电压信号放大2倍作为级联信号，输出级联信号的范围与输入模拟信号的范围相同。模拟-数字级联转换器由结构参数完全相同的AD转换单元级联组成，多个AD转换单元级连成级联结构；而AD转换单元由电压比较器、电平转换环节、运算放大器及电阻组成，比较器则完成模拟输入信号的极性鉴别，电阻配合运放则完成残差计算与2倍放大功能，电平转换环节用于实现模拟电路与数字电路接口的电平匹配。

主权项

一种模数直算转换法，即模拟信号与数字信号的直接计算转换方法，其特征在于：模数直算转换由n级模数转换组成，各级模数转换的工作参数、功能及过程相同，每级模数转换为一位的模数直算转换，其输入为一个模拟信号、输出为一位数字信号及一个级联信号，输出级联信号的范围与输入模拟信号的范围相同；各级模数转换采用级联方式组成n级模数转换，整个n级模数转换输入需转换的模拟信号、输出n位的数字信号、并输出一个级联信号，完成模拟信号至数字信号的转换功能；所述的级联方式，将前级输出的级联信号作为后级的模拟信号输入，形成一个信号单向传递的链式信号处理程序及过程，各级模数转换的数字信号并行输出，即：需转换的模拟信号进入第一级模数转换，通过运算，第一级模数转换输出最高一位的数字信号并同时输出一个级联信号，该级联信号输至次一级的模数转换，次级模数转换输出次高一位的数字信号并同时输出次高位的一个级联信号，该级联信号输至再下一级的模数转换，如此直至第n级模数转换；信号运算处理过程中，各级模数转换的数字信号所表示对应的模拟量则统一设置、直接共用；所述的每级模数转换，输入需转换的模拟信号，通过将模拟信号与零电平即地电平的比较得到输入模拟量的极性信号，将极性信号进行适当电平转换作为模数转换的一位数字信号输出；同时计算输入模拟量与输出数字信号所表示对应的模拟量之差即残差信号，残差信号经2倍的放大作为一个级联信号输出；模拟输入信号的最大摆幅即模拟输入量的最大绝对值则为数字信号所表示对应模拟量绝对值的2倍，级联输出信号的范围与模拟输入信号的范围相同。