[发明专利]一种多通道模数转换数字同步采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域，是一种多通道模数转换数字同步采样方法，用于多通道模数转换装置。 

背景技术

数字信号处理技术的第一步是将模拟信号经数字采样转换为数字信号，称为模数转换(A/D)。图1为模拟信号数字采样示意图。 

为保证经采样的数字信号正确反映模拟信号，数字采样应满足：1、采样精度，即有足够的比特(bit)数(根据需要，一般有8bit，12bit，16bit，24bit等)；2、采样频率(每秒采样点数)应满足奈奎斯特采样定理，即采样频率为信号频率的2倍以上(实际应用一般应在3-4倍以上)。 

对于多路模拟信号的模数转换通常只用一个A/D装置，由各通道模拟信号和A/D装置之间加多路转换开关实现多路A/D转换，如图2所示。 

由于A/D转换本身需要时间，图2电路存在有两个问题：1、在转换过程中，送给A/D的模拟量如发生变化，则不能保证A/D精度；2、由于各通道经多路转换开关顺序完成A/D转换，所以各通道同一周期的采样点实际上在时间上是不同步的，称为路间相位差。解决以上两个问题的传统方法是在各通道放大电路与多路开关之间增加采样保持 装置，如图3所示。 

采样保持装置的功能是，若在某一时刻启动采样保持装置后，采样保持装置断开与模拟信号的连接，保持启动时刻的模拟量不变，直到各通道A/D采样结束。采样保持的基本原理如图4所示。 

多路转换保持装置的保持时间应为：路数×(A/D转换时间+路间切换时间)。采样保持装置性能取决于电路设计和元件性能。迄今为止，从简单到复杂有很多种不同的采样保持电路设计方案。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种不使用采样保持装置，而用数字方法保证多通道间的同时采样的多通道模数转换数字同步采样方法。 

本发明采用如下技术方案，一种多通道模数转换数字同步采样方法，其特征在于，在将多通道模拟信号经数字采样转换为数字信号(简称模数转换)中所取得的非同步的各通道数字信号(如图2所示)，采用同一通道连续两个采样点线性插值方法实现多通道同步采样。步骤如下： 

设： 

通道数：n(n≥2)，用ch_i表示第i通道，i＝0，...，n-1 

采样率(即每通道每秒采样点数)：SamplingRate 

采样间隔(单位：us)：int＝10⁶/SamplingRate 

第1通道(ch₁)到第n通道(ch_n)采样完成时间：d(单位：us) 

由A/D装置设计，应有int＞d 

考虑模数转换装置对同一通道(如第i通道)第k和第k+1连续两个采样点分别为t_i[k]，t_i[k+1]，方案设计各通道第k个同步采样点为： 

T_1[k]+d+(i n t-d)/2(如图5所示) 

设第i通道连续两个采样点(第k，k+1采样点)的A/D采样值分别为a_i[k]，a_i[k+1]则由本方案确定第k个采样点第i通道的数值y_i[k]为 

y_i[k]＝a_i[k]+((a_i[k+1]--a_i[k])/int)*((int+d)/2-d*i/(n-1))(1) 

整个采样过程中(k＝1，2，...)，在每一个采样周期，令i＝0，...，n-1即可算出n个通道同一时刻采样点n个数值。 

2、如权利要求1所述的一种多通道模数转换数字同步采样方法，其特征在于：本发明亦可采用同一通道连续多个采样点线性或非线性插值方法实现多通道同步采样。以3点线性插值为例： 

考虑模数转换装置对同一通道(如第i通道)第k-1，k和第k+1连续3个采样点分别为t_i[k-1]，t_i[k]，t_i[k+1]，方案设计各通道第k个同步采样点为： 

t_n/2[k]