專利名稱：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換方法和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
圖1顯示一個(gè)基本的N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模塊圖。模擬輸入信號(hào)表示為Vin*。輸入電壓和一個(gè)參考電壓Vref一起，用來(lái)確定怎樣的數(shù)字輸出信號(hào)才能最好地代表模擬輸入信號(hào)。在圖中，一組固定的參考電平Vi(V0，V1...VN-1)被施加到多個(gè)比較器上，再將比較器的輸出Xi(X0，X1...XN-1)解碼為輸出數(shù)字信號(hào)。其中當(dāng)Vin*＞Vi時(shí)，Xi＝1；當(dāng)Vin*＜Vi時(shí)，Xi＝0。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將幅值連續(xù)的輸入電平轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)。圖2顯示一個(gè)三位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理想輸入輸出特性。
然而，當(dāng)模擬輸入信號(hào)包含噪音和/或數(shù)字信號(hào)處于上升沿或下降沿時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一位跳變或振蕩。要想消除這種振蕩，往往不得不以犧牲轉(zhuǎn)換分辨率或者增加輸出數(shù)字信號(hào)的位數(shù)為代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，在N位模數(shù)轉(zhuǎn)換中進(jìn)行一位滯后控制。該方法可以在不增加模數(shù)轉(zhuǎn)換總位數(shù)的前提下消除一位振蕩的問(wèn)題。
本發(fā)明的一種技術(shù)方案為一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將所述N位數(shù)字信號(hào)與先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)大于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“X”，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)小于或等于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在所述一位存儲(chǔ)單元中記錄“Y”，其中“X”和“Y”是數(shù)字?jǐn)?shù)碼；以及如果所述N位數(shù)字信號(hào)比所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)小一位，并且所述一位存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)值為“X”時(shí)，就選擇所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)，在其他任何情況時(shí)，就選擇所述N位數(shù)字信號(hào)。
如上所述的方法，其中X是1，Y是0。
如上所述的方法，其中X是0，Y是1。
本發(fā)明的另一種技術(shù)方案為一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將所述N位數(shù)字信號(hào)與先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)大于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“X”，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)小于或等于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在所述一位存儲(chǔ)單元中記錄“Y”，其中“X”和“Y”是數(shù)碼；以及如果所述N位數(shù)字信號(hào)比所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)大一位，并且所述一位存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)值為“Y”時(shí)，就選擇所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)，在其他任何情況時(shí)，就選擇所述N位數(shù)字信號(hào)。
如上所述的方法，其中X是1，Y是0。
如上所述的方法，其中X是0，Y是1。
本發(fā)明的另一種技術(shù)方案為一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將從所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換并采樣得到的最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的總和值與存儲(chǔ)在M位存儲(chǔ)單元的第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，其中M大于或等于(N+log2K)；獲取所述最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的總和值與存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元的所述第二數(shù)字信號(hào)之間的差值；如果所述差值大于一個(gè)預(yù)定值，在所述M位存儲(chǔ)單元中記錄所述總和值，如果所述差值小于或等于所述預(yù)定值，在所述M位存儲(chǔ)單元中保留所述第二數(shù)字信號(hào)；將存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)除以K，獲得新的N位數(shù)字信號(hào)；以及選擇所述新的N位數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明還提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括時(shí)鐘源，用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)；運(yùn)算邏輯單元，包括存儲(chǔ)單元，在所述存儲(chǔ)單元中確定和存儲(chǔ)輸出數(shù)字信號(hào)的趨勢(shì)，比較兩個(gè)N位數(shù)字信號(hào)之間的差值，并根據(jù)所述差值和趨勢(shì)選擇新的輸出數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明還提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括時(shí)鐘源，用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)；運(yùn)算邏輯單元，包括M位存儲(chǔ)單元，其中M大于或等于(N+log2K)，比較兩個(gè)M位數(shù)字信號(hào)之間的差值，并根據(jù)所述差值和預(yù)定值確定存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)選擇一個(gè)新的輸出數(shù)字信號(hào)。
本發(fā)明的方法和裝置可以有效地消除N位模數(shù)應(yīng)用中的一位跳變/振蕩，而不需要增加數(shù)模轉(zhuǎn)換的總位數(shù)。


下面結(jié)合附圖而進(jìn)行的具體描述，將令本發(fā)明的上述方案以及諸多優(yōu)點(diǎn)更為清晰易懂，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基本的八位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模塊圖。
圖2顯示三位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理想輸入輸出特性。
圖3為N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模塊圖。
圖4顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖5顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法。該方法可以在不增加模數(shù)轉(zhuǎn)換總位數(shù)的前提下消除一位振蕩的問(wèn)題。
以下的描述中，呈現(xiàn)了一些具體的細(xì)節(jié)以使本發(fā)明的實(shí)施例能被透徹了解。然而該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員須了解，此發(fā)明可以在缺少一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)與這些或其他多個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行組合而實(shí)現(xiàn)。在另外一些情況中，并沒(méi)有提供對(duì)公知的實(shí)施和操作方式的細(xì)節(jié)描述，以免混淆于本發(fā)明的不同實(shí)施例。
在說(shuō)明書中提到的“某一實(shí)施例”意指該某一實(shí)施例中描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、實(shí)施方式或特性至少包括在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中。因此，在說(shuō)明書不同地方提到“在一個(gè)實(shí)施例中”時(shí)，未必指的是同一個(gè)實(shí)施例。而這些特征、結(jié)構(gòu)、實(shí)施方式或特性可以以任何適宜的方式結(jié)合進(jìn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)和一個(gè)包含有一位存儲(chǔ)單元is_inc的算術(shù)邏輯單元(ALU)。N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器如圖3所示。對(duì)一個(gè)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，通過(guò)2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)轉(zhuǎn)換為一個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)。這個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)通過(guò)ALU與一個(gè)先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)相比較，如果這個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)大于先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)，一位存儲(chǔ)單元is_inc記錄“1”，反之記錄“0”。
如果新的N位數(shù)字信號(hào)大于先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)，該新的N位數(shù)字信號(hào)就會(huì)被選擇作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)。如果新的N位數(shù)字信號(hào)比先前選擇的信號(hào)下降了超過(guò)一位，該新的N位數(shù)字信號(hào)會(huì)被選擇作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)，如果新的N位數(shù)字輸出信號(hào)比先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)下降了一位且is_inc等于“0“，新的N位數(shù)字信號(hào)會(huì)被選擇作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)。在其他任何情況下，先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)都會(huì)被保留作為新的數(shù)字輸出信號(hào)。
這種方法可以有效地消除一位振蕩問(wèn)題，圖4顯示上述方法的流程圖，也可以用偽代碼語(yǔ)言表述如下if(DATAnew＜[DATA-1])then DATA＝DATAnew；is_inc＝0；else if(DATAnew＞DATA)then DATA＝DATAnew；is_inc＝1；else if(DATAnew＝[DATA-1])and(～is_inc)then DATA＝DATAnew；也可以采用另一種同樣有效的方法。對(duì)一個(gè)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并通過(guò)2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)轉(zhuǎn)換為一個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)。新的N位數(shù)字信號(hào)通過(guò)ALU與先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行比較，如果新的N位數(shù)字信號(hào)大于先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)，一位存儲(chǔ)單元is-inc記錄“1”，反之一位存儲(chǔ)單元記錄“0”。
如果新的N位數(shù)字信號(hào)小于先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)，選擇新的N位數(shù)字信號(hào)作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)。如果新的N位數(shù)字信號(hào)比先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)上升了超過(guò)1位，選擇新的N位數(shù)字信號(hào)作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)。如果新的N位數(shù)字信號(hào)比先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)上升了1位并且is_inc等于“1”，選擇該新的N位數(shù)字信號(hào)作為一個(gè)新的數(shù)字輸出信號(hào)。在其他任何情況下，選擇先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)作為新的數(shù)字輸出信號(hào)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一個(gè)N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)和一個(gè)包含有M位存儲(chǔ)單元的算術(shù)邏輯單元(ALU)組成，其中M大于或等于(N+log2K)。M位存儲(chǔ)單元用于記錄K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的總和。當(dāng)采樣到任何新的數(shù)字信號(hào)時(shí)，計(jì)算從模擬輸入信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換得到的最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的新總和值，并與存儲(chǔ)在M位存儲(chǔ)單元的舊總和值進(jìn)行比較。
如果差值大于K-1，舊總和值會(huì)被新總和值所代替，新總和值被存儲(chǔ)到M位存儲(chǔ)單元中。當(dāng)差值小于或等于K-1時(shí)，保留舊總和值。最后，一個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)被選擇作為新的數(shù)字輸出信號(hào)，其值等于M位存儲(chǔ)單元中的總和值與K的比值。
這個(gè)方法也可以有效地消除N位模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的一位振蕩問(wèn)題。圖5顯示該方法的流程圖，也可以用偽代碼語(yǔ)言表述如下Sum_new＝DATAi+DATAi+1+...+DATAi+K；where DATAi to i+Kare the latest K datawords.
If(|Sum_new-Sum|＞K-1 then Sum＝Sum_new；i＝i+1；DATA＝Sum/K；本發(fā)明采用不同的方法消除N位模數(shù)應(yīng)用中的一位跳變/振蕩問(wèn)題。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從輸入模擬信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換得到一個(gè)新的N位數(shù)字信號(hào)，將其與先前選擇的N位數(shù)字輸出信號(hào)比較，兩者之間的差值和輸出數(shù)字信號(hào)的趨勢(shì)被用來(lái)確定選擇新的N位數(shù)字信號(hào)還是先前選擇的輸出信號(hào)作為新的數(shù)字輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)任何新的數(shù)字信號(hào)被采樣時(shí)，計(jì)算從模擬輸入信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換得到的最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的新總和值。這個(gè)新總和值與存儲(chǔ)在M位存儲(chǔ)單元的舊總和值進(jìn)行比較，其中M大于或等于(N+log2K)。當(dāng)新舊總和值的差值符合預(yù)定條件時(shí)，用新總和值代替舊總和值并將該新總和值存儲(chǔ)在M位存儲(chǔ)單元中。當(dāng)差值小于或等于預(yù)定值時(shí)，在M位存儲(chǔ)單元中保留舊總和值。然后獲取一個(gè)與N位存儲(chǔ)單元的總和值和K的比值相等的新的N位數(shù)字信號(hào)，并且選擇新的N位數(shù)字信號(hào)作為新的數(shù)字輸出信號(hào)。本發(fā)明的方法可以有效地消除N位模數(shù)應(yīng)用中的一位跳變/振蕩。
以上描述了較佳的和幾個(gè)可選擇的實(shí)施例。在閱讀了以上說(shuō)明書之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行不同的變換、改進(jìn)、組合和等同代替而不脫離本發(fā)明揭示的概念。因此，本發(fā)明所賦予的專利保護(hù)范圍只能由隨附的權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定，而并不局限于上文描述的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將所述N位數(shù)字信號(hào)與先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)大于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“X”，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)小于或等于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在所述一位存儲(chǔ)單元中記錄“Y”，其中“X”和“Y”是數(shù)字?jǐn)?shù)碼；以及如果所述N位數(shù)字信號(hào)比所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)小一位，并且所述一位存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)值為“X”時(shí)，就選擇所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)，在其他任何情況時(shí)，就選擇所述N位數(shù)字信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1中的方法，其中X是1，Y是0。
3.如權(quán)利要求1中的方法，其中X是0，Y是1。
4.一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將所述N位數(shù)字信號(hào)與先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)大于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“X”，當(dāng)所述N位數(shù)字信號(hào)小于或等于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在所述一位存儲(chǔ)單元中記錄“Y”，其中“X”和“Y”是數(shù)碼；以及如果所述N位數(shù)字信號(hào)比所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)大一位，并且所述一位存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)值為“Y”時(shí)，就選擇所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)，在其他任何情況時(shí)，就選擇所述N位數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4中的方法，其中X是1，Y是0。
6.如權(quán)利要求4中的方法，其中X是0，Y是1。
7.一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將從所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換并采樣得到的最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的總和值與存儲(chǔ)在M位存儲(chǔ)單元的第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，其中M大于或等于(N+log2K)；獲取所述最后K個(gè)N位數(shù)字信號(hào)的總和值與存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元的所述第二數(shù)字信號(hào)之間的差值；如果所述差值大于一個(gè)預(yù)定值，在所述M位存儲(chǔ)單元中記錄所述總和值，如果所述差值小于或等于所述預(yù)定值，在所述M位存儲(chǔ)單元中保留所述第二數(shù)字信號(hào)；將存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)除以K，獲得新的N位數(shù)字信號(hào)；以及選擇所述新的N位數(shù)字信號(hào)。
8.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括時(shí)鐘源，用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)；運(yùn)算邏輯單元，包括存儲(chǔ)單元，在所述存儲(chǔ)單元中確定和存儲(chǔ)輸出數(shù)字信號(hào)的趨勢(shì)，比較兩個(gè)N位數(shù)字信號(hào)之間的差值，并根據(jù)所述差值和趨勢(shì)選擇新的輸出數(shù)字信號(hào)。
9.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括時(shí)鐘源，用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；2N個(gè)一位模數(shù)轉(zhuǎn)換級(jí)；運(yùn)算邏輯單元，包括M位存儲(chǔ)單元，其中M大于或等于(N+log2K)，比較兩個(gè)M位數(shù)字信號(hào)之間的差值，并根據(jù)所述差值和預(yù)定值確定存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算存儲(chǔ)在所述M位存儲(chǔ)單元中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)選擇一個(gè)新的輸出數(shù)字信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，包括從輸入端采樣所述模擬信號(hào)；將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字信號(hào)；將N位數(shù)字信號(hào)與先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)N位數(shù)字信號(hào)大于所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“X”，當(dāng)N位數(shù)字信號(hào)小于或等于先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)時(shí)，在一位存儲(chǔ)單元中記錄“Y”，其中“X”和“Y”是數(shù)碼；以及如果N位數(shù)字信號(hào)比先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)小一位，并且一位存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)值為“X”時(shí)，就選擇所述先前選擇的N位數(shù)字信號(hào)，在其他任何情況時(shí)，就選擇所述N位數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明可以消除N位數(shù)模轉(zhuǎn)換中的一位跳變問(wèn)題，且不需要增加數(shù)模轉(zhuǎn)換的總位數(shù)。
文檔編號(hào)H03M1/12GK101087143SQ200710110248
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者姚凱衛(wèi), 陸洲 申請(qǐng)人:美國(guó)芯源系統(tǒng)股份有限公司