CN2810032Y - 一种数模信号转换装置 - Google Patents
一种数模信号转换装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2810032Y CN2810032Y CN 200420120222 CN200420120222U CN2810032Y CN 2810032 Y CN2810032 Y CN 2810032Y CN 200420120222 CN200420120222 CN 200420120222 CN 200420120222 U CN200420120222 U CN 200420120222U CN 2810032 Y CN2810032 Y CN 2810032Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- digital signal
- signal
- digital
- maximum
- minimum value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种数模信号转换装置，包括数模转换器和数字信号处理器，用于输入数字信号，并当所述数字信号具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变时，在所述的跳变处增加中间值，从而输出跳变处为逐级渐变的处理后数字信号。相对现有技术，本实用新型简单、实施容易、成本低廉，特别是可有效消除冲击电压，优化转换后的模拟信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路设计中数字信号转换成模拟信号时的信号处理装置，特别是一种应用于具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变的数字信号的数模信号转换装置。
技术背景
在集成电路设计中，数字信号有时要通过数模转换器转换成为模拟信号才可以被应用，这主要通过数模转换电路来完成。在进行数模转换时，如果采用一般的数模转换电路，则当数字信号中出现最大值向最小值跳变，或者最小值向最大值跳变时，则转换产生的模拟信号将会在跳变处产生较大的冲击电压，这对于模拟信号很不利。
实用新型内容
本实用新型的目的是：针对现有技术的不足，提供一种方法简单、可消除数模信号转换时所产生的冲击电压的数模信号转换装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种数模信号转换装置，应用于具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变的数字信号，包括数模转换器，还包括数字信号处理器，用于输入数字信号，并当所述数字信号具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变时，在所述的跳变处增加中间值，从而输出跳变处为逐级渐变的处理后数字信号，所述数模转换器接收来自所述数字信号处理器的处理后数字信号，经数模转换后输出对应的模拟信号。
所述数字信号处理器可以由数字信号运算单元、选择信号发生单元和信号选择器构成，所述数字信号运算单元用于根据输入的数字信号的最大值和最小值，产生一组包括多个中间值的数字信号，并输出至所述信号选择器的信号输入端；所述选择信号发生单元用于根据所述数字信号产生多个选择信号，并输入到所述信号选择器的控制端；所述信号选择器用于在所述选择信号的控制下，选择输出来自所述数字信号运算单元数字信号为所述处理后数字信号。
所述数字信号运算单元可以实现计算中间值的公式，其公式为：第n个中间值的数值＝数字信号的最大值-n*(数字信号的最大值-数字信号的最小值)/(m+1)，其中m为中间值的总数，n、m均为整数，且n≤m。
所述数字信号运算单元可以采用加、减、乘、除法电路实现。
所述选择信号发生单元可以采用D触发器阵列实现。
当所述数字信号没有出现所述跳变时，如果数字信号当前为最大值，则第一个选择信号保持高电平状态，其它选择信号保持低电平状态；如果数字信号当前为最小值，则所有选择信号均保持低电平状态。
当所述数字信号出现由最大值向最小值跳变时，触发产生所述选择信号中的第一个选择信号的下降沿，所述选择信号中的其它选择信号的上升沿由其前一个选择信号的下降沿触发产生。
当第x个选择信号的下降沿到来时，数字信号的由最大值向最小值跳变处增加第x个中间值，其中x为整数，且x≤中间值的总数。
当所述数字信号出现由最小值向最大值跳变时，触发产生所述选择信号中的最后一个选择信号的上升沿，其它选择信号的上升沿由其后一个选择信号的下降沿触发产生。
当第k个选择信号的上升沿到来时，数字信号的由最小值向最大值跳变处增加第(k-1)个中间值，其中k为整数，且1＜k≤选择信号的总数。
在上述技术方案中，本实用新型由于在数字信号的最大值和最小值之间的跳变处，增加了若干中间值，从而使其跳变过程变得比较平滑，这种平滑的下降和上升的数字信号在经过普通的数模转换器处理时，不会产生冲击电压，从而优化了转换后的模拟信号。本实用新型所提供的数模信号转换装置，通过数字信号处理器对存在跳变的数字信号进行增加中间值的逐级渐变处理，其结构简单、实施容易、成本低廉，但可明显消除数模转换后的模拟信号的冲击电压。因此，本实用新型相对现有技术，具有简单、实用、成本低廉、信号转换效果好等特点。
附图说明
附图1为现有技术中数模转换装置的电路原理方框图；
附图2为图1中数模转换装置的转换信号波形图；
附图3为本实用新型的数模信号转换装置的电路原理方框图；
附图4为本实用新型的数模信号转换装置的一种较佳实施例的数字信号处理器电路原理方框图；
附图5为本实用新型的转换信号波形图。
具体实施方式
为了清楚的说明本实用新型，首先参考说明书附图中图1、图2对现有技术进行进一步分析。
如图1所示，现有技术中将数字信号转换成模拟信号，是通过数模转换器来实现的。
如图2所示，数字信号为高电平时，对应的数值为D_top，当为低电平时，对应的数值为D_bottom，转换为模拟信号后对应的电压为A_top和A_bottom。当数字信号从高电平变为低电平，即其对应的数值从最大值D_top降低到最小值D_bottom时，模拟信号从电压A_top变为A_bottom，反之亦然。但是图1所示的结构中，在这种跳变转换过程中，由于数模转换器的反应速度比跳变速度慢，再加上电容的冲放电，经常会带来很强的冲击电压，从而严重影响了转换后的模拟信号，使电路发生故障或误动作。
本实用新型的目的就是消除这些冲击电压，优化信号转换效果。
下面将结合说明书附图中图3、图4、图5及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参考图3，本实用新型同时提供一种数模信号转换装置，包括数模转换器和数字信号处理器。
所述数字信号处理器用于输入数字信号，并当所述数字信号具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变时，在所述的跳变处增加中间值，从而输出跳变处为逐级渐变的处理后数字信号，所述数模转换器接收来自所述数字信号处理器的处理后数字信号，经数模转换后输出对应的模拟信号。从而达到消除跳变处的模拟信号的冲击电压的目的。
图4所示为所述数字信号处理器的一种较佳实施方案。其中由数字信号运算单元、选择信号发生单元和信号选择器构成。
所述数字信号运算单元用于根据输入的数字信号的最大值和最小值，产生一组包括多个中间值的数字信号，并输出至所述信号选择器的信号输入端。所述数字信号运算单元输出的数字信号包括输入的数字信号的最大值、最小值以及介于所述最大值和最小值之间的多个中间值。
所述中间值的数值的计算方法是：
第n个中间值的数值＝数字信号的最大值-n*(数字信号的最大值-数字信号的最小值)/(m+1)，其中m为中间值的总数，n、m均为整数，且n≤m。
所述选择信号发生单元用于根据所述数字信号产生多个选择信号，并输入到所述信号选择器的控制端。所述中间值是在多个选择信号的选择下增加到所述数字信号内的。
所述信号选择器用于在所述选择信号的控制下，选择输出来自所述数字信号运算单元数字信号为所述处理后数字信号。
本实施例中，所述数字信号运算单元具体由加、减、乘、除数字电路实现。所述选择信号发生单元可以通过D触发器实现，所述信号选择器可以采用普通信号选择电路实现。其结构均为本领域内普通的数字电路技术，普通技术人员无需经过创造性劳动即可实现，因此不祥述。
下面结合图5详细阐述本实用新型的数模信号转换的方法。
图5中，DA表示数字信号A，即数模信号转换装置的输入数字信号，DA_top为数字信号A的最大值，DA_bottom为数字信号A的最小值。
Level[0]～Level[3]分别表示4个选择信号。
DB表示图3和图4中所示数字信号B，即经过数字信号处理器输出的处理后数字信号，其中增加了3个中间值，使跳变处波形呈阶梯状逐级降低/升高，DB_top为处理后数字信号的最大值，DB_bottom为处理后数字信号的最小值。各个中间值的数值为：第n个中间值的数值＝DA_top-n*(DA_top-DA_bottom)/4，其中n≤3。
A表示模拟信号，A_top、A_bottom分别为DB_top、DB_bottom转换为模拟信号后对应的电压。
当所述数字信号DA没有出现所述跳变时，如果DA当前为最大值DA_top，则所述选择信号发生器使选择信号Level[0]保持高电平状态，选择信号Level[1]～Level[3]均保持低电平状态。这时，信号选择器选择所述运算单元输出的最大值输出，即DB为DB_top，则数模转换器的输出端输出模拟信号A为电压A_top。
如果DA当前为最小值DA_bottom，则所有选择信号均保持低电平状态，且信号选择器选择所述运算单元输出的最小值输出，即DB为DB_bottom，并且数模转换器的输出端输出模拟信号A为电压A_bottom。
当所述数字信号DA出现由最大值向最小值跳变时，触发产生选择信号Level[0]的下降沿，则信号选择器选择输出第一个中间值，从而处理后数字信号DB出现第一个中间值，其数值为：(3*DA_top+DA_bottom)/4。同时Level[0]的下降沿触发Level[1]出现上升沿。在经过一定时间的脉宽后，Level[1]的下降沿到来。这里的脉宽时间可以根据本实用新型的应用环境通过调整电路的时钟信号的个数或宽度即可实现。当Level[1]的下降沿到来时即触发Level[2]的上升沿，同时信号选择器选择输出第二个中间值，DB出现第二个中间值，其数值为：(2*DA_top+2*DA_bottom)/4。如此类推，则可得图5所示波形，其中，所述数字信号DA出现由最大值向最小值跳变时，除第一个选择信号外的其它选择信号的上升沿均由其前一个选择信号的下降沿触发产生。且当第x个选择信号的下降沿到来时，数字信号的由最大值向最小值跳变处增加第x个中间值，其中x为整数，且x≤中间值的总数m。
当最后一个选择信号Level[3]的下降沿到来时，信号选择器选择数字信号的最小值DA_bottom输出。
反之，当所述数字信号DA出现由最小值向最大值跳变时，触发产生所述选择信号中的最后一个选择信号Level[3]的上升沿，Level[2]的上升沿由Level[3]的下降沿触发，如此类推，除最后一个选择信号Level[3]外的其它选择信号的上升沿由其后一个选择信号的下降沿触发产生。因而，当第k个选择信号的上升沿到来时，数字信号的由最小值向最大值跳变处增加第(k-1)个中间值，其中k为整数，且1＜k≤选择信号的总数。当第一个选择信号的上升沿到来时，信号选择器选择输出数字信号的最大值DB_top。
由上述分析说明可见，根据本实用新型模数信号转换装置输出模拟信号A的波形呈阶梯状逐级变化，因而消除了现有技术中冲击电压的现象，保证了模拟信号的良好性能。
Claims (4)
1、一种数模信号转换装置，应用于具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变的数字信号，包括数模转换器，其特征在于：还包括数字信号处理器，用于输入数字信号，并当所述数字信号具有由最大值向最小值跳变或由最小值向最大值跳变时，在所述的跳变处增加中间值，从而输出跳变处为逐级渐变的处理后数字信号，所述数模转换器接收来自所述数字信号处理器的处理后数字信号，经数模转换后输出对应的模拟信号。
2、如权利要求1所述数模信号转换装置，其特征在于：所述数字信号处理器由数字信号运算单元、选择信号发生单元和信号选择器构成，所述数字信号运算单元用于根据输入的数字信号的最大值和最小值，产生一组包括多个中间值的数字信号，并输出至所述信号选择器的信号输入端；
所述选择信号发生单元用于根据所述数字信号产生多个选择信号，并输入到所述信号选择器的控制端；
所述信号选择器用于在所述选择信号的控制下，选择输出来自所述数字信号运算单元数字信号为所述处理后数字信号。
3、如权利要求1或2所述数模信号转换装置，其特征在于：所述数字信号运算单元由加、减、乘、除法电路构成，从而根据公式第n个中间值的数值＝数字信号的最大值-n*(数字信号的最大值-数字信号的最小值)/(m+1)，其中m为中间值的总数，n、m均为整数，且n≤m，计算并输出所述中间值。
4、如权利要求3所述数模信号转换装置，其特征在于：所述选择信号发生单元由D触发器阵列构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200420120222 CN2810032Y (zh) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | 一种数模信号转换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200420120222 CN2810032Y (zh) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | 一种数模信号转换装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2810032Y true CN2810032Y (zh) | 2006-08-23 |
Family
ID=36926213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200420120222 Expired - Lifetime CN2810032Y (zh) | 2004-12-21 | 2004-12-21 | 一种数模信号转换装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2810032Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100384088C (zh) * | 2004-12-21 | 2008-04-23 | 北京中星微电子有限公司 | 一种数模信号转换的方法及数模信号转换装置 |
| CN101873140A (zh) * | 2009-04-24 | 2010-10-27 | 索尼公司 | 数模转换器、固态摄像器件以及相机系统 |
-
2004
- 2004-12-21 CN CN 200420120222 patent/CN2810032Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100384088C (zh) * | 2004-12-21 | 2008-04-23 | 北京中星微电子有限公司 | 一种数模信号转换的方法及数模信号转换装置 |
| CN101873140A (zh) * | 2009-04-24 | 2010-10-27 | 索尼公司 | 数模转换器、固态摄像器件以及相机系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103312327B (zh) | 时间交错式模拟数字转换器的时序校正电路及方法 | |
| CN102386923B (zh) | 异步逐次逼近模数转换器及转换方法 | |
| CN1841937A (zh) | 电压保持电路以及时钟同步电路 | |
| CN101783684B (zh) | 管线式模数转换器 | |
| CN104753502B (zh) | 一种基于fpga的dds信号发生器及其实现方法 | |
| CN105007079A (zh) | 逐次逼近型模数转换器的全差分增量采样方法 | |
| CN103312331B (zh) | 一种基于忆阻器的模数转换器 | |
| CN106972859B (zh) | 一种低功耗逐次逼近型模数转换器 | |
| CN113114257B (zh) | 次高位超前逐次逼近模数转换器及控制方法 | |
| CN113131934B (zh) | 一种应用于16位低功耗逐次逼近型模数转换器的比较器失调电压校准方法 | |
| CN109655644B (zh) | 一种降低任意波信号输出抖动的方法和装置 | |
| CN110768674A (zh) | 模数转换装置、设备以及转换方法 | |
| CN104660261A (zh) | 一种自适应量化的模拟数字转换装置 | |
| CN110690902B (zh) | 一种基于随机截断的时间交织adc失配优化方法 | |
| CN104135289A (zh) | 校准列级多参考电压单斜adc的方法及装置 | |
| CN2810032Y (zh) | 一种数模信号转换装置 | |
| CN107579738A (zh) | 模拟至数字转换装置 | |
| CN102857226A (zh) | 一种逐次逼近型模数转换器 | |
| CN1604478A (zh) | 模拟数字转换器 | |
| CN101090270A (zh) | 一种实现高速模/数转换的装置及其方法 | |
| CN1633029A (zh) | 一种数模信号转换的方法及数模信号转换装置 | |
| CN111817553B (zh) | 片内式电荷泵电路 | |
| Kościelnik et al. | A clockless time-to-digital converter | |
| CN109039337B (zh) | 基于预加重的逐次逼近型模数转换器 | |
| CN2718903Y (zh) | 一种电能计量芯片内的防潜动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Effective date of abandoning: 20080423 |
|
| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |