CN115499010A - Sar型adc的采样方法及其sar型adc - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SAR型ADC的采样方法及其SAR型ADC，方法包括获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比，计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；设定ADC的采样速率；根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。本发明可以在高速的脉冲输出环境下实现精准采样。
Description
技术领域
本发明涉及ADC采样领域，特别涉及一种SAR型ADC的采样方法及其SAR型ADC。
背景技术
SAR型ADC，全称为逐次逼近模拟数字转换器，具有低功耗、尺寸小、精度高等特性，被广泛应用于工业控制和数据、信号采集等领域，但因为逐次逼近的特性会使SAR型ADC的采集反馈相对实际信号存在延时。
常规的做法是输出完成后，延时一段时间等ADC采集的数据稳定后再去获取ADC的数据，这样可以过滤掉逐次逼近的采样阶段数据。然而这种采样方式在快速脉冲输出的情况下不适用，因为在高速的脉冲输出环境下输出的脉宽时间比较窄，导致在这种工况下无法实现精准采样。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种SAR型ADC的采样方法及其SAR型ADC，能够在高速的脉冲输出环境下实现精准采样。
根据本发明第一方面实施例的SAR型ADC的采样方法，包括以下步骤：
参数设置阶段：
获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比；
根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；
根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率；
根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；
根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；
根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；
数据采集阶段：
根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；
根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。
根据本发明第一方面实施例的SAR型ADC的采样方法，至少具有如下有益效果：
本发明实施方式通过获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比；根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率；根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。只需要第一次延时过滤掉ADC因为逐次逼近特性不准确的采样数据，后面的采集数据不需要延时也能保证准确，可以在高速的脉冲输出环境下实现精准采样。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲频率设定为1HZ。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲高低电位的占比中高电位占比40％，低电位占比60％。
根据本发明的一些实施例，所述根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率步骤中，所述ADC的采样速率能同时被脉冲的高电位时间和低电位时间整除。
根据本发明第二方面实施例的SAR型ADC，所述SAR型ADC通过上述的方法进行脉冲输出的采样。
根据本发明第二方面实施例的SAR型ADC，至少具有如下有益效果：
本发明实施方式通过获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比；根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率；根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。本申请只需要第一次延时过滤掉ADC因为逐次逼近特性不准确的采样数据，后面的采集数据不需要延时过滤也能保证准确，可以在高速的脉冲输出环境下实现精准采样。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例SAR型ADC的采样方法中参数设置阶段的流程示意图；
图2为本发明实施例SAR型ADC的采样方法中数据采集阶段的流程示意图；
图3为本发明实施例中输出信号与采集信号的波形对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1和图2所示，一种SAR型ADC的采样方法，包括参数设置阶段和数据采集阶段两个部分，具体如下：
参数设置阶段：
S100、获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比。
示例性的，本发明实施例中设定脉冲频率为1KHz，脉冲高、低电位分别占比为40％、60％，也就是脉冲高低电位的占比中高电位占比40％，低电位占比60％。
S200、根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间。
可以理解的是，本发明实施例中脉冲时间T＝1/1000＝0.001s＝1ms。因此脉冲的高电位时间TH和低电位时间TL分别为：
TH＝1ms*40％＝400us；
TL＝1ms*60％＝600us。
S300、根据计算出的脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率。
需要说明的是，根据步骤S200计算出来的高电位时间和低电位时间，设定的ADC采样速率必须在400us内采集到一个数据，且ADC的采样速率能同时被脉冲的高电位时间和低电位时间整除，才能满足ADC在高、低电位时都能采集到数据。
S400、根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间。
示例性的，ADC采样频率设定为100K，则可以算出采集一次数据的ADC采样时间为：1s/100000＝10us。
S500、根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数。
示例性的，根据步骤S200计算出的脉冲的高电位时间YH和低电位时间YL，和步骤S400计算出的ADC的采样时间，可以分别算的高电位和低电位时ADC可以采集到多少次数据，如下所示：
高电位时ADC采集次数＝400us/10us＝40次；
低电位时ADC采集次数＝600us/10us＝60次。
S600、根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间，设定了采样速率后可以根据官方的数据手册查询到在该采样速率下ADC延时时间。
数据采集阶段：
开始输出脉冲信号，S700、根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，也就是去除掉官方给出的延时对应的采集数据，获得去除延时的采集数据。
示例性的，参考图3所示，开始工作后首先因为SAR型ADC逐次逼近的特性最开始的数据是不准确的，本实施例中的ADC在100K速率下逐次逼近阶段的时间为43.75us，根据步骤S400计算出的采集一次数据的ADC采样时间为10us，因此丢弃开始工作的前五个点的数据，这样就过滤掉了因为ADC逐次逼近所产生的数据延时。
S800、根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。
示例性的，参考图3所示，根据步骤S500计算出的高电位时ADC采集次数和低电位时ADC采集次数，当ADC采集到第45次数据则输出切换到低电位，当ADC采集到第105次数据后则输出切换到高电位输出第二个脉冲，ADC采集到145个数据时输出切换到第二个脉冲的低电位，依次类推即可获得全部的有效采集数据。
本发明还涉及一种SAR型ADC，SAR型ADC通过上述实施例的方法进行脉冲输出的采样。
本发明实施方式通过获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比；根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率；根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。目前使用SAR型ADC的产品都是每一次输出改变后都丢弃一段数据保证数据准确性，这种方法在需要采集较快的输出变化等情况的数据时不能满足需求本申请只需要第一次延时过滤掉ADC因为逐次逼近特性不准确的采样数据，后面的采集数据不需要延时过滤也能保证准确，可以在高速的脉冲输出环境下实现精准采样。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种SAR型ADC的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
参数设置阶段：
获取设定的脉冲频率和脉冲高低电位的占比；
根据脉冲频率计算出脉冲时间，根据脉冲时间和脉冲高低电位的占比计算出脉冲的高电位时间和低电位时间；
根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率，使ADC的采样速率快于输出脉冲速率；
根据设定的ADC采样速率计算ADC的采样时间；
根据脉冲时间以及ADC的采样时间计算出每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数；
根据设定的ADC采样速率获得该采样速率下的ADC延时时间；
数据采集阶段：
根据ADC延时时间过滤掉对应延时时间内的采集数据，获得去除延时的采集数据；
根据每个脉冲时间对应的高电平ADC采样次数和低电平ADC采样次数从去除延时的采集数据中获取有效采集数据。
2.根据权利要求1所述的SAR型ADC的采样方法，其特征在于：所述脉冲频率设定为1HZ。
3.根据权利要求1所述的SAR型ADC的采样方法，其特征在于：所述脉冲高低电位的占比中高电位占比40％，低电位占比60％。
4.根据权利要求1所述的SAR型ADC的采样方法，其特征在于：所述根据脉冲的高电位时间和低电位时间设定ADC的采样速率步骤中，所述ADC的采样速率能同时被脉冲的高电位时间和低电位时间整除。
5.一种SAR型ADC，其特征在于，所述SAR型ADC通过权利要求1至4任意一项所述的方法进行脉冲输出的采样。
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