[发明专利]A/D直接转换新方法及电路原理

说明书

A/D直接转换新方法及电路原理，该方法综合了并行比较和串行比较原理实现并行比较效果的一种A/D转换方法，将模拟信号比较等级与A/D输出数位一一对应，实现A/D一次输出，即：n位二进制A/D输出，只需要n个级差标准电源、n个逻辑门组合电路、n个电压比较器、对应比较器的n个触发器和相应的时序电路。该系统由信号输入部分、信号比较部分和信号输出部分组成。输入信号Vi与各等级电压比较器逐次比较，按一定的逻辑规则，并根据每一等级比较结果确定是否在Vi的基础上叠加或短接本等级级差电源与下一等级电压比较器比较，从而实现A/D一个周期内转换的方法。该方法适用于n位A/D直接转换。

发明类型：原创发明

技术领域：本发明属于数字通信、模数转换领域，具体涉及到各种模拟信号快速、高精度转换成仪表、计算机可识别的数字信号，即模/数(A/D)直接转换，它将模拟信号比较等级与A/D输出数位一一对应，实现A/D一次输出，该方法的显著特征有：

1、直接将模拟信号转换为数字信号，而且速度快、精度高，不需要编码。

2、依本发明方法实现电路主要部件：n位数字转换只需n个级差标准电源、n个电压比较器、n个三态开关逻辑门组合电路、n个触发器。电路简洁，规模小，利于工艺优化，可操作性强。

背景技术：A/D转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)又叫模/数转换器，就是将模拟信号(电压或是电流的形式)转换成数字信号。这种数字信号可让仪表、计算机外设接口或是微处理机来加以操作或是工作使用。模拟信号(模拟量)可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。A/D转换器按分辨率分为4位、6位、8位、10位、14位、16位。A/D转换器按转换形式可分为直接转换和间接转换。其中：直接转换又分为并行转换和串行(逐次)转换。并行转换就是传统的(也是最经典的) 等电位比较，然后经优先编码器编码后一次输出(转换)，即在一个时钟周期(CP)之内完成 A/D转换。串行(逐次)转换需经n个时钟周期(n位)才能一次A/D转换。间接转换主要包括积分型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型等。

发明创造内容：A/D直接转换新方法及电路原理

它是综合并行比较和串行比较原理实现并行比较效果的一种A/D转换方法。即：将模拟信号比较等级与A/D输出数位一一对应，实现A/D一次输出，因此，在输入部分设置了n个以2的等比级差标准电源，输入信号依次先与第一个电压比较器比较，比较结果一是决定输入信号与本级标准电源的叠加关系，二是反映该电位点的状态，并输出给触发器，输出该数位结果。

如果输入信号电压Vi≥2^-1V_EF，输入信号Vi与第一个电压比较器C1给定电位2^-1V_EF比较后， C1输出为1，A/D转换输出结果(最高位)为1，标准电源2^-1V_EF不与输入信号Vi叠加(短接)， Vi直接参与到下一位C2的比较；反之，第一个电压比较器C1输出为0，A/D转换输出的最高位结果为0，标准电源2^-1V_EF与输入信号Vi叠加构成新的输入信号参与到下一位C2的比较。

Vi(或叠加后构成的新Vi)继续与第二个电压比较器C2的给定电位点(2^-1V_EF+2^-2V_EF)比较，如果输入信号电压Vi≥(2^-1V_EF+2^-2V_EF)，C2输出为1，A/D转换输出的结果(次高位)为 1，标准电源2^-2V_EF不与输入信号Vi叠加(短接)，Vi直接参与到下一位C3的比较；反之，第二个电压比较器C2输出为0，A/D转换输出的结果(次高位)为0，标准电源2^-2V_EF与输入信号Vi叠加构成新的输入信号参与到下一位C3的比较......以此类推，实现一个时钟周期内的A/D转换。