[发明专利]一种简易的n位A/D转换方法

说明书

本简易A/D转换方法综合了A/D转换中并行比较和串行比较原理，实现并行比较输出的一种A/D转换方法及电路实现方法。把A/D转换电路中的n个等级电压与n位A/D输出数位一一对应，实现n位A/D一次输出。该电路只需要1个标准电源、n个运算放大器、n个逻辑门组合电路以及对应的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三部分组成。输入信号Vi与各等级电压比较器从高位到低位逐次比较，输出本级比较结果，并根据一定规则参与次级电位比较……从而实现一个周期(CP)内的A/D转换。该方法适用于n位A/D直接转换。

技术领域：简易A/D转换方法及电路原理属于数字通信、模数转换领域的A/D转换实用技术，它可将满足采样定理的各种模拟输入信号在一个转换周期(CP)内直接转换成仪表、计算机可识别的数字信号，即模/数(A/D)转换。把A/D转换中的电压比较等级与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、在一个时钟周期(CP)内直接将模拟信号转换为数字信号，不需要中间编码。

2、依本方法实现n位A/D转换的电路主要部件：1个标准电源、n个运算放大器、n个逻辑门组合电路、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。直接转换又分为并行转换和串行(逐次)转换。并行转换就是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)转换则需经n个时钟周期(n位)才能完成一次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：n位简易A/D转换方法及电路原理

n位简易A/D转换方法综合了并行比较和串行比较原理并实现并行比较输出的一种A/D 转换方法。即：将模拟输入信号的等比电压比较等级与A/D输出数位一一对应，由高位到低位逐次比较，每级比较后，其差值放大2倍，再参与次级比较，从而实现A/D转换在一个时钟周期(CP)内的一次输出。因此，在输入部分设置了1个标准电源：V_EF。转换电路的输入信号比较采用等电压比较形式，输入电压每经一级比较，其差值放大2倍。比较顺序按照从高位、次高位……末位。输入信号与标准电压比较的结果参与次级电位的比较，而且反映该电位点的状态，即该数位的输出结果。这样，电压比较处理、触发器按A/D转换数位位次就从高位到低位一一对应起来，实现模拟信号在一个时钟周期(CP)内的数字转换。

本方法的n位简易A/D转换方法的实现电路，只需要1个标准电源、n个运算放大器和n 个触发器(主要元器件)和逻辑门控制电路；传统的n位并行A/D转换实现电路，则需要2n-1 个电压比较器(运算放大器)和2ⁿ-1个触发器和编码器等附加电路，n越大，需要的元器件越多，电路越复杂。本方法大大地简化了电路，减小了芯片设计面积，也减小了元器件的功耗。在给定的面积内可以完成更多位数的A/D转换，所以A/D转换精度高。本方法实现的A/D 转换在一个时钟周期(CP)内完成，所以，A/D转换速度快。

经查，没有与本发明——一种简易的n位A/D转换方法及电路原理类似的发明。

具体实施方式：

一、系统组成

n位简易A/D转换方法的实现电路由输入部分(1)、比较器部分(2)、输出部分(3)组成，包括主要部件：1个标准电源、1个输入信号源、n个运算放大器、n个逻辑门组合电路、 n个触发器和时序逻辑电路组成。

附图说明

图1为简易A/D转换方法之6位BCD转换电路原理图。