[发明专利]一种可编程的非线性数模转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字信号与模拟量之间的转换装置，尤其是一种非线性的数模转换器。

背景技术

数字电子技术和计算机技术已经渗透到了各个领域，例如通信、网络、控制系统、检测系统等。但是接口输入信号(如温度、位移)和输出信号(如电压、图像信号)往往是模拟量，因此A/D和D/A必不可少。

将数字信号转换为模拟信号叫数模转换(D/A)，相应的电路叫D/A转换器，简称DAC。它输出模拟电压V的大小与输入数字量大小成正比：

V=k×Σi=0n-1(Di×2i)]]>

式中，n为二进制位数，D为二进制数值，k为比例系数。

其最低位的权值(LSB)为2⁰，最高位的权值(MSB)为2^n-1，最大数字量所对应的值，也叫满度值(FSR)。其分辨率表示DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位(LSB)所对应模拟量的值。由于满度值所代表的模拟值在不同的应用中是可变的，因此分辨率通常用DAC二进制的位数来表示，如8位、10位、12位，有时也表示成：

可见，DAC的量化方式是将取样电压转化为最小单位的整数倍，是一种均匀量化方式。其转换结果参见附图1所示。

要得到均匀间隔的b0-b7，在Y1上对应着均匀间隔的a0-a7，a0-a7可用3位的二进制数据表示。但参见附图2，当需要实现非线性转换输出时，对于Y2而言，均匀的b0-b7，对应着不均匀的a0-a7。不均匀的a0-a7不能再用3位的二进制数据表示，须大于3位小于等于7位，具体数值由a0-a7的最小公约数或者精度决定。同理，若想得到均匀间隔的b0-b255，Y1对应着均匀间隔的a0-a255，可以采用8位的线性DAC实现Y1；相反，Y2对应着不均匀的a0-a255，它需采用大于8位小于等于256位的线性DAC来实现。但是对于线性DAC来说，大于20位的分辨率实现起来就已经很困难了。

随着技术的发展，越来越多的领域需要非线性高分辨率的D/A，如：OLED，空间光调制器等。因此，解决高分辨率的非线性DAC问题变得越来越重要。

发明内容

本发明目的是提供一种可编程的非线性数模转换器，在给定输入输出非线性关系的情况下，实现任意分辨率的非线性数模转换；并且，通过软件预处理实现对不同分辨率和不同的输入输出非线性曲线的转换。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可编程的非线性数模转换器，由软件预处理模块和可编程电路构成，所述可编程电路包括可编程计数器电路、积分电路、采样保持电路和补偿电路；所述软件预处理模块根据非线性关系输出可编程计数器所需的计数时间值，由可编程计数器经脉宽控制积分电路，实现所需的模拟量输出。