專利名稱：：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型關(guān)于一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，尤指一種整體系統(tǒng)架構(gòu)較精簡且成本較低的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換位元擴(kuò)展系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：中頻信號(Intermediatefrequency,IF)主要是指一信號源經(jīng)過與本地震蕩信號混波(mixing)后所產(chǎn)生，其主要是用來將該信號源升頻或降頻至特定的頻率。在接收端接收后，必須將將接收的信號源采用降頻的方式降至中頻信號后，再進(jìn)行信號分析工作。具有信息擷取功能的電子裝置，如頻譜分析儀等，在中頻信號的傳輸過程中，多半會使用一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(AnalogtoDigitalConverter,ADC)將模擬中頻信號的電壓轉(zhuǎn)換為功率并加以量化后輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而輸入弦式(sinusoidal)波形的峰值電壓對功率的轉(zhuǎn)換公式為P=20Xlog(V)+10(此式是以相對50ohm系統(tǒng)而言，且V為峰值電壓)，因此，輸入電壓值與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器量化出來的功率值會成對數(shù)(logarithm)關(guān)系，如圖6所示，由圖中的對數(shù)曲線中可看出，對數(shù)曲線的斜率隨電壓值減小而增加，因此電壓值較小的信號，其相同的電壓差值經(jīng)過功率量化后，對應(yīng)到的功率差值較大，如以下表格所示—電壓值(伏特)功率值(d‘廠V=I~10"V=2~16"V=3~19.5"V=4P=22"當(dāng)電壓值由I伏特升至2伏特時(shí)，功率值差為6dB;電壓值由2伏特升至3伏特時(shí)，則功率差值為3.5dB;因此，若要降低由線性電壓轉(zhuǎn)換至對數(shù)軸的功率所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換誤差，最佳的方式就是在電壓軸上做最細(xì)膩的量化，這意味著模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位元數(shù)必須提高；另外，要盡量避免使用到電壓項(xiàng)化后的最小幾個(gè)值，因?yàn)橛缮媳砀窨芍?，最小的幾個(gè)電壓值會造成較大的功率差值。因?yàn)槟M數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位元數(shù)受限于其取樣頻率的高低，現(xiàn)有的技術(shù)中，取樣頻率高到足夠用于對中頻信號取樣量化的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，最多只能輸出12位元至16位元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而且價(jià)格都相當(dāng)昂貴。以16位元的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來說，理論上可提供約16X6.02=96.32dB的動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange,及最大可表式的數(shù)字與最小的可示的數(shù)字的范圍)，對于一個(gè)設(shè)計(jì)滿足IOOdB動(dòng)態(tài)范圍的頻譜分析儀而言，此位元數(shù)目看似足夠，但是對照前述所提及的，此96.32dB的范圍必須全部被使用，才能提供接近IOOdB的動(dòng)態(tài)范圍，所以必定會用到最小幾個(gè)電壓量化值，便會在該處產(chǎn)生較大的功率差異值，而我們可推算，若最大的功率轉(zhuǎn)換誤差設(shè)定為0.22dB，則必須要一個(gè)有23位元的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器才可實(shí)現(xiàn)。故現(xiàn)在已提出一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其主要原理是將電壓值小的模擬信號先放大再輸入至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，如圖6所示的四種不同倍率，再由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器取樣量化，并依據(jù)放大倍率右移數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)個(gè)位元，以達(dá)到擴(kuò)展位元，提高測量精密度。請參閱圖7，美國專利號第5，844，512號發(fā)明專利(以下簡稱512專利)即為一例，該512專利是將一模擬信號以一可調(diào)整增益倍率的放大器81放大后輸入至一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82，再以一個(gè)設(shè)定有多個(gè)電壓等級的峰值檢測器831對放大前的模擬信號取樣并量化后，再以一增益控制器832依據(jù)量化值所屬的電壓等級調(diào)整該放大器81的增益倍率；量化值等級低者，則增加放大器81的增益倍率，量化值等級高者，則減少放大器81的增益倍率，請配合參閱圖8，峰值檢測器831及增益控制器832于模擬信號取樣點(diǎn)的量化值低于等級I(levelI)的電壓值時(shí)，將該放大器的增益倍率調(diào)整為8(23)，當(dāng)模擬信號取樣點(diǎn)的量化值介于等級I與2之間時(shí)，則將該放大器的增益倍率調(diào)整為4(22)，以此類推，并以一位元校正模塊84將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)依據(jù)其對應(yīng)的模擬輸入信號放大的倍率右移，如放大8倍者，位元校正模塊84則將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移3位元，以測得位放大前的量化值；如此，由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)最多可位移3位元，使得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可用來表示量化值的總位元數(shù)，比實(shí)際上模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位元數(shù)多了3位元，達(dá)到位元擴(kuò)展而精化測量精準(zhǔn)度的目的；但由于上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)需使用可調(diào)增益倍率的放大器81，而放大器81的增益倍率改變時(shí)，會產(chǎn)生噪聲(如whisker-likenoise)，因此會降低模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82的測量精準(zhǔn)度。為此，美國專利第7，030，800號發(fā)明專利提出如圖9所示的一種多通道式的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)(以下簡稱800專利)，該800專利不使用可調(diào)增益倍率的放大器，而將模擬輸入信號先經(jīng)過多個(gè)固定增益倍率的放大器91后，分別輸入多個(gè)具有相同解釋度位元的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92，再以一信息選擇器93連接至一位元校正模塊94該信息選擇器93判斷未發(fā)生溢位(overfloat)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92，再從中選擇對應(yīng)連接至放大倍率最高放大器91的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該位元校正模塊94則依據(jù)被選中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92所對應(yīng)的放大倍率對應(yīng)之位元數(shù)，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位右移此數(shù)個(gè)位元數(shù)；如此即可不使用可調(diào)增益倍率的放大器，以免除調(diào)整增益倍率所造成的噪聲，但此系統(tǒng)卻需使用多個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92向來制作成本高昂，且有一定反應(yīng)延遲時(shí)間，故當(dāng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器92發(fā)生溢位時(shí)，需等待一段反應(yīng)時(shí)間后才能繼續(xù)接收模擬信號，如此將會使輸入信號漏失。又該800專利的另一種實(shí)施例如圖10所示，其以多個(gè)不同增益倍率的放大器95放大一模擬信號，而以一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器96對放大前的模擬信號取樣并量化，且以一開關(guān)控制器97依據(jù)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器96取樣量化值所屬的電壓等級(以四種電壓等級為例)，先切換一切換開關(guān)98將其中一個(gè)增益倍率的放大器98輸出的放大模擬信號輸入至另一個(gè)用來量化的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器99;由此，當(dāng)該模擬信號的電壓值較小時(shí)，該切換開關(guān)98即切換由放大倍率較大的模擬信號輸入；當(dāng)模擬信號電壓值較大時(shí)，則切換由放大倍率較小的模擬信號輸入，同樣可避免使用可調(diào)增益倍率切換放大器者因調(diào)整增益倍率所造成的噪聲，但由于此實(shí)施例仍需取樣、量化并判斷電壓等級，故仍需使用至少二個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器96、99，整體系統(tǒng)架構(gòu)亦不算精簡，且成本無法更為縮減。再者，上述峰值檢測暨增益控制器83、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82、96、99及開關(guān)控制器97皆需的取樣、量化，除了會使用來判斷應(yīng)放大倍率的取樣點(diǎn)與用來輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器取樣點(diǎn)不同以外，取樣、量化并切換開關(guān)所需的時(shí)脈時(shí)間，更會使模擬信號輸入峰值檢測暨增益控制器83及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器82(或者800專利中兩個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器96、99)的時(shí)間無法同步，使得延遲判斷造成部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位移數(shù)與實(shí)際取樣值放大倍率不—致。除此之外，由于放大器有增益頻寬比的限制，增益越高者，其頻寬一般較低，而諸如先前提及，若要將精準(zhǔn)度精確至O.22dB者，需要23位元，而上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)則需使用29倍的放大器來擴(kuò)展9位元，此增益倍率的放大器的頻寬已不敷使用于中頻信號，故上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)精確度受限。綜上所述，早期的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)會因設(shè)定放大器倍率造成噪聲而影響測量精確度，而以多通道放大的方式改良模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)仍會因模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器反應(yīng)時(shí)間而有信號漏失的問題，且成本增加；而對放大前的信號進(jìn)行樣量化再決定增益倍率者，仍至少需兩個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，故現(xiàn)有的比數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)仍需改良。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)會產(chǎn)生噪聲、信號漏失及提高成本的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型的主要目的為提出一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)。欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段是令該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，且包含有一信號放大模塊，其具有一模擬信號輸入端及多個(gè)不同增益倍率的模擬放大信號輸出端；一頻道切換開關(guān)，其具有多個(gè)輸入端、一輸出端及一用以切換頻道切換開關(guān)的其中一輸入端與輸出端導(dǎo)通的切換控制端，且該頻道切換開關(guān)的多個(gè)輸入端分別與該信號放大模塊的多個(gè)模擬放大信號輸出端連接；—模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其具有一輸入端及一用以輸出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出端，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端與該頻道切換開關(guān)的輸出端連接；一可將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移多個(gè)位元數(shù)的位元校正模塊，其與該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端連接；一頻道選擇器，其與該信號放大模塊的多個(gè)模擬放大信號輸出端及該頻道切換開關(guān)的切換控制端連接，且具有用以比較該多個(gè)模擬放大信號輸出端輸出電壓是否超過一電壓范圍的比較器，并具有一可切換最高增益倍率且電壓不超過電壓范圍模擬放大信號輸出端的控制端，及一可依據(jù)所選擇增益倍率設(shè)定右移位元數(shù)的位移設(shè)定端，頻道選擇器的控制端是與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的切換控制端連接，該位移設(shè)定端則與該未元校正模塊連接。實(shí)施時(shí)，該信號放大模塊包含有多個(gè)級固定增益倍率且串接的放大器，并以第一級放大器的輸入端連接該模擬信號輸入端，該多個(gè)模擬放大信號輸出端則分別為多個(gè)放大器的輸出端。實(shí)施時(shí)，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)分別設(shè)置一延遲濾波器于各模擬放大信號輸出端及該頻道切換開關(guān)對應(yīng)的輸入端之間。實(shí)施時(shí)，該頻道選擇器包含有多個(gè)電壓范圍判定單元，其連接至一提供有高、低臨界電壓值的參考電壓源，且分別連接至該多個(gè)模擬放大信號輸出端，并包含有二比較器及一或非門，該二比較器的輸出端連接至該或非門，且其中一比較器之反向端連接至該參考電壓源提供的高臨界電壓，而正向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端，另一比較器以正向端連接至該參考電壓源提供的低臨界電壓，而反向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端；及一編碼器，其與該多個(gè)電壓范圍判定單元或非門的輸出端連接。實(shí)施時(shí)，各延遲濾波器包含多個(gè)電感及電容串并聯(lián)。由于本實(shí)用新型不使用增益倍率可調(diào)的信號放大模塊，故不會因調(diào)整增益倍率造成噪聲，且本實(shí)用新型以比較放大后的模擬信號的輸出電壓是否超過電壓范圍來判定應(yīng)增益的倍率，不需設(shè)定多個(gè)電壓等級，也不需取樣、量化及運(yùn)算判斷電壓等級，得以成本相較模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器低廉甚多的比較器完成電壓范圍的比較，故本實(shí)用新型得以在不加制作成本的前提下，改良現(xiàn)有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)誤判及信號漏失的缺陷。又，鑒于上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)的擴(kuò)展位元數(shù)(即可用的放大器最大增益倍率)受到增益頻寬比的限制，本實(shí)用新型的另一目的是為了進(jìn)一步改善模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)擴(kuò)展位元數(shù)的限制，故令上述信號放大模塊包含有多個(gè)級串接的放大器，并以第一級放大器的輸入端連接該模擬信號輸入端，而以各級放大器的輸出端作為該多個(gè)模擬放大信號輸出端，使模擬信號經(jīng)過多個(gè)級低增益倍率的放大器放大來達(dá)到高增益倍率，以于兼顧放大器頻寬的前提下提高系統(tǒng)的最高增益倍率(即擴(kuò)展位元數(shù))，以提高測量精密度。本實(shí)用新型的又一目的，是為了進(jìn)一步提供頻道選擇器的判斷時(shí)間與模擬信號實(shí)際到達(dá)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)間同步的功效，而分別設(shè)置一延遲濾波器于各模擬放大信號輸出端及該頻道切換開關(guān)對應(yīng)的輸入端之間，且各延遲濾波器將模擬放大信號自該信號放大模塊傳輸至該頻道選擇器所需時(shí)間設(shè)定為一傳輸線延遲時(shí)間，而將頻道選擇器比較電壓范圍并完成切換該頻道切換開關(guān)所需時(shí)間設(shè)定為一操作時(shí)間，并將所輸入的模擬放大信號延遲該傳輸線延遲時(shí)間及該操作時(shí)間后輸出，如此即可確保該頻道選擇器的判斷結(jié)果與模擬放大信號實(shí)際輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的時(shí)間同步，更進(jìn)一步減少因延遲判斷造成的誤判。圖I為本實(shí)用新型的電路方塊示意圖。圖2為圖I頻道選擇器的電路圖。圖3為圖I延遲濾波器的電路圖。圖4為本實(shí)用新型執(zhí)行步驟流程圖。圖5為圖I位元校正模塊的位元位移示意圖。圖6為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換電壓與功率的曲線圖。圖7為現(xiàn)有一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)的電路方塊示意圖。圖8為圖7峰值檢測暨增益控制器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對模擬信號的取樣點(diǎn)的示意圖。圖9為現(xiàn)有另一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)的電路方塊示意圖。圖10為現(xiàn)有又一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)的電路方塊示意圖。具體實(shí)施方式以下配合圖式及本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段。請參閱圖1，本實(shí)用新型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)包含有—信號放大模塊10,其具有一模擬信號輸入端及多個(gè)模擬放大信號輸出端11,并將該模擬信號輸入端輸入的模擬信號依據(jù)多種不同的增益倍率放大后，分別由該多個(gè)模擬放大信號輸出端輸出，于本實(shí)施例中，該信號放大模塊10包含有多個(gè)級固定增益倍率且串接的放大器12，以第一級放大器的輸入端連接該模擬信號輸入端，并以各級放大器的輸出端作為該多個(gè)模擬放大信號輸出端11;一頻道切換開關(guān)20，其具有多個(gè)輸入端、一輸出端及一切換控制端21，且該頻道切換開關(guān)20的多個(gè)輸入端分別與該信號放大模塊10的多個(gè)模擬放大信號輸出端11連接，該切換控制端21供切換頻道切換開關(guān)的其中一輸入端與該輸出端導(dǎo)通；—模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30,其具有一輸入端及一輸出端,該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的輸入端與該頻道切換開關(guān)20的輸出端連接，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的輸出端則輸出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；—位元校正模塊40，其與該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30的輸出端連接，以將該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移多個(gè)位元數(shù)，于本實(shí)施例中，該位元校正模塊40具有一線性檢查單元41及一位元位移單元42,該線性檢查單元41依據(jù)一上查表(Look-uptable)判讀模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所代表的量化值，該位元位移單元42則將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移多個(gè)位元(依據(jù)增益倍率縮小量化值)后輸出；一頻道選擇器50，其與該信號放大模塊10的多個(gè)模擬放大信號輸出端11及該頻道切換開關(guān)的切換控制端21連接，且設(shè)定有一電壓范圍，并以比較器比較該多個(gè)模擬放大信號輸出端輸出電壓是否超過該電壓范圍，并切換該頻道切換開關(guān)20的切換控制端21，使增益倍率最高且輸出電壓不超過該電壓范圍的模擬放大信號輸出端11與該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30導(dǎo)通，并依據(jù)所選擇的增益倍率設(shè)定該位元校正模塊40右移數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位元數(shù)多個(gè)延遲濾波器70，其分別連接于該多個(gè)模擬放大信號輸出端11與頻道切換開關(guān)20對應(yīng)的輸入端之間，且將模擬放大信號自該信號放大模塊10傳輸至該頻道選擇器50所需時(shí)間設(shè)定為一傳輸線延遲時(shí)間，而將頻道選擇器50比較電壓范圍并完成切換該頻道切換開關(guān)20所需時(shí)間設(shè)定為一操作時(shí)間，并將所輸入的模擬放大信號延遲該傳輸線延遲時(shí)間及該操作時(shí)間后輸出，請進(jìn)一步配合參閱圖3，由于上述傳輸線延遲時(shí)間及操作時(shí)間可被估算出，故各延遲濾波器70可以多個(gè)電感71及電容72串并聯(lián)構(gòu)成，其延遲時(shí)間為V(!請進(jìn)一步配合參閱圖2，該頻道選擇器50包含有多個(gè)電壓范圍判定單元51及一編碼器52，該多個(gè)電壓范圍判定單元51連接至一提供有高、低臨界電壓值的參考電壓源60，且分別連接至該多個(gè)模擬放大信號輸出端11，并包含有二比較器53及一或非門54(N0RGate)，該二比較器53之輸出端連接至該或非門54，且其中一比較器53的反向端連接至該參考電壓源60提供的高臨界電壓Vh，而正向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端11，另一比較器53以正向端連接至該參考電壓源60提供的低臨界電壓'，而反向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端11，該或非門54的輸出端則連接至該編碼器52,于對應(yīng)的模擬放大信號輸出端11輸出電壓介于該高、低臨界電壓VpVli所設(shè)定的電壓范圍時(shí),使該或非門54輸出高電位，高于該高臨界電壓Vh或低于該低臨界電壓\時(shí)，使該或非門54輸出O電位，該編碼器52于接收電壓范圍判定單兀51輸出之高電位或O電位后,輸出一代表對應(yīng)增益倍率最高且輸出高電位電壓范圍判定單元51的數(shù)字編碼予該切換控制端21，以切換該頻道切換開關(guān)20的輸出端與該增益倍率最高且經(jīng)電壓范圍判定單元51不超過高、低臨界電壓VH、'之模擬放大信號輸出端導(dǎo)通，于本實(shí)施例中，是以三個(gè)電壓范圍判定單元51為例，并將對應(yīng)放大器增益倍率為I的電壓范圍判定單元51設(shè)定為”01”的數(shù)字編碼；增益倍率為2的4次方者設(shè)定為”10”;增益倍率為2的5次方(實(shí)際上增益倍率已經(jīng)為2的9次方)者設(shè)定為”11”;當(dāng)三個(gè)電壓范圍判定單元51皆輸出高電位時(shí)，則該編碼器52會輸出”11”控制頻道切換開關(guān)20切換增益倍率為2的9次方的模擬放大信號與輸出端導(dǎo)通；若對應(yīng)增益倍率為2的5次方的電壓范圍判定單元51輸出O電位而增益倍率為2的4次方的電壓范圍判定單兀51輸出高電位,貝U編碼器52輸出”10”,使放大2的4次方的模擬放大信號輸出端11與頻道切換開關(guān)20輸出端導(dǎo)通，依此類推，故該編碼器52使用邏輯閘即可達(dá)成。又，本實(shí)施例該信號放大模塊10包含三個(gè)串接的放大器12，得以使用低倍率的放大器串接達(dá)到高放大倍率的效果，而令其中第一級放大器的增益倍率為I、第二級放大器的增益倍率為24、第三級為25者，則最后級數(shù)的放大器12增益倍率可達(dá)到29倍，即擴(kuò)展了9位元，配合使用可輸出14至16位元數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，總位元數(shù)便可到達(dá)23至25位元，以將低電壓模擬信號的測量精準(zhǔn)度精確至O.22dB，具有高精確性。請進(jìn)一步配合參閱圖4，本實(shí)用新型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)會執(zhí)行以下步驟接收一模擬信號Sll;將該模擬信號經(jīng)過不同增益倍率而放大成多個(gè)模擬放大信號S12；比較該多個(gè)模擬放大信號的電壓是否超過一預(yù)設(shè)的電壓范圍S13，于本實(shí)施例中，該電壓范圍包含一高臨界電壓值及一低臨界電壓值，而模擬信號與一高臨界電壓輸Vh入一比較器53，而比較該模擬信號是否高于該高臨界電壓值；且該模擬信號與一低臨界電壓\輸入另一比較器53，而比較該模擬信號是否低于該低臨界電壓值；選擇增益倍率最大且電壓不超過該預(yù)設(shè)電壓范圍的模擬放大信號輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30，并進(jìn)行取樣及量化后輸出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)S14；依據(jù)輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30模擬放大信號的放大倍率所對應(yīng)的位元數(shù)，而將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移該位元數(shù)S15。再請進(jìn)一步參閱圖5，本實(shí)施例以將14位元的模擬數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)擴(kuò)展為23位元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為例，當(dāng)切換由增益倍率為I倍的模擬信號輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30時(shí)，代表目前輸入的模擬信號電壓值夠大，而14位元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)已足夠精確量化目前輸入模擬信號，故不放大模擬信號，該位元校正模塊40亦不對該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行位移，而將其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)補(bǔ)入9位元的O位元，補(bǔ)滿23位元數(shù)的二進(jìn)位量化值；同理，當(dāng)切換由增益倍率為24倍的模擬信號輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30時(shí)，則表示目前輸入的模擬信號電壓值需要放大24倍，才足以14位元的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)精確量化該模擬信號，故將模擬信號放大24倍，并由位元校正模塊40右移模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)4位元，并補(bǔ)入5位元的O位元；同理，當(dāng)切換由增益倍率為25倍(實(shí)際放大共29倍)的模擬信號輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30時(shí)，則表示模擬信號需放大29倍，且該位元校正模塊40右移模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)9位元數(shù)，達(dá)到將輸出14位元數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器擴(kuò)展為23位元之效果。綜上所述，本實(shí)用新型不使用增益倍率可調(diào)的放大器，避免噪聲產(chǎn)生以外，又以判斷多種增益倍率放大后的模擬放大信號之電壓是否介于預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)，故又可以成本低的比較器直接與高低臨界電壓作比較然達(dá)成，整體只用到一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，更無多通道式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)高成本又仍會信號漏失的缺陷；且本實(shí)用新型亦使頻道選擇器判斷出結(jié)果的時(shí)間與模擬放大信號實(shí)際到達(dá)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的時(shí)間同步，又進(jìn)一步排除了延遲判斷造成的誤判，再者，本實(shí)用新型又使總增益倍率不受到放大器的增益頻寬比的限制，使模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)可以擴(kuò)展至23到25位元，具有高精確度。以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，該位元擴(kuò)展系統(tǒng)包含有一信號放大模塊，其具有一模擬信號輸入端及多個(gè)不同增益倍率的模擬放大信號輸出端;一頻道切換開關(guān)，其具有多個(gè)輸入端、一輸出端及一用以切換頻道切換開關(guān)的其中一輸入端與輸出端導(dǎo)通的切換控制端，且該頻道切換開關(guān)的多個(gè)輸入端分別與該信號放大模塊的多個(gè)模擬放大信號輸出端連接；一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其具有一輸入端及一用以輸出一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出端，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端與該頻道切換開關(guān)的輸出端連接；一可將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)右移多個(gè)位元數(shù)的位元校正模塊，其與該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出端連接；一頻道選擇器，其與該信號放大模塊的多個(gè)模擬放大信號輸出端及該頻道切換開關(guān)的切換控制端連接，且具有用以比較該多個(gè)模擬放大信號輸出端輸出電壓是否超過一電壓范圍的比較器，并具有一可切換最高增益倍率且電壓不超過電壓范圍模擬放大信號輸出端的控制端，及一可依據(jù)所選擇增益倍率設(shè)定右移位元數(shù)的位移設(shè)定端，頻道選擇器的控制端是與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的切換控制端連接，該位移設(shè)定端則與該未元校正模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，該信號放大模塊包含有多個(gè)級固定增益倍率且串接的放大器，并以第一級放大器的輸入端連接該模擬信號輸入端，該多個(gè)模擬放大信號輸出端則分別為多個(gè)放大器的輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)分別設(shè)置一延遲濾波器于各模擬放大信號輸出端及該頻道切換開關(guān)對應(yīng)的輸入端之間。4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，該頻道選擇器包含有多個(gè)電壓范圍判定單元，其連接至一提供有高、低臨界電壓值的參考電壓源，且分別連接至該多個(gè)模擬放大信號輸出端，并包含有二比較器及一或非門，該二比較器的輸出端連接至該或非門，且其中一比較器的反向端連接至該參考電壓源提供的高臨界電壓，而正向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端，另一比較器以正向端連接至該參考電壓源提供的低臨界電壓，而反向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端；及一編碼器，其與該多個(gè)電壓范圍判定單元或非門的輸出端連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，該頻道選擇器包含有多個(gè)電壓范圍判定單元，其連接至一提供有高、低臨界電壓值的參考電壓源，且分別連接至該多個(gè)模擬放大信號輸出端，并包含有二比較器及一或非門，該二比較器的輸出端連接至該或非門，且其中一比較器之反向端連接至該參考電壓源提供的高臨界電壓，而正向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端，另一比較器以正向端連接至該參考電壓源提供的低臨界電壓，而反向端連接至對應(yīng)的模擬放大信號輸出端；及一編碼器，其與該多個(gè)電壓范圍判定單元或非門的輸出端連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其特征在于，各延遲濾波器包含多個(gè)電感及電容串并聯(lián)。專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的位元擴(kuò)展系統(tǒng)，其主要以一信號放大模塊將輸入的模擬信號放大成多種增益倍率的模擬放大信號，并以一比較器比較各種增益倍率的模擬放大信號是否超過一預(yù)設(shè)的電壓范圍，而選擇以增益倍率最大且未超過電壓范圍的模擬放大信號輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行取樣及量化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，再依據(jù)對應(yīng)的增益倍率右移該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；如此，不需調(diào)整放大器的增益倍率，避免產(chǎn)生噪聲，且可免除取樣、量化及電壓等級的判斷，而得以成本相較模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器低很多的比較器來完成。文檔編號H03M1/12GK202737848SQ20122034796公開日2013年2月13日申請日期2012年7月17日優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日發(fā)明者陳志芳申請人:固緯電子實(shí)業(yè)股份有限公司