专利名称：一种并联模数信号转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种并联模数信号转换装置。
背景技术：
随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是数字电子计算机的应用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。数字计算机只能够对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量，它在用于生产过程自动控制的时候，所要处理的变量往往是连续变化的物理量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电子信号的模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号，然后再转换成数字量，才能够送往计算机进行处理。模拟量转换成数字量的过程被称为模数转换，简称A/D (Analog to Digital)转换；完成模数转换的电路被称为A/D转换器,简称ADC(Analog to Digital Converter)。模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD转换器转换为数字量，由数字电路进行处理。为了保证数据处理结果的准确性，AD转换器必须有足够的转换精度。同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD转换器还必须有足够快的转换速度。因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD转换器和DA转换器性能优劣的主要标志。现有的高速或高精度模数转换都是采用专用的模数转换芯片，不仅价格昂贵，采购周期长，而且由于芯片集成制造的局限性，使得这些模数转换芯片很难同时满足同时具备高精度和高速度的要求，输出精度高的模数转换芯片，驱动能力和运算速度都很慢。而运算速度高，驱动能力强的模数转换芯片，精度则不高。芯片有限的面积和内部走线宽度限制了模数转换芯片的速度和精度性能。
实用新型内容为克服模数转换芯片不能满足同时具备高精度和高速度要求的缺陷，本实用新型提供一种并联模数转换装置本实用新型的技术方案如下一种并联模数信号转换装置，包括权位电压产生模块(2 )、级联电压减法器(3 )、权位电压比较器(4 )、输入端(I)和N个数字输出端G广Gn ;上述各部分及它们之间的连线都布置在同一块PCB上；权位电压产生模块(2 ):生成权位电压，包括产生基准电压的基准电压产生模块和将基准电压分压产生权位电压的电阻网络，还包括N个权位电压输出端A广An;电阻网络将基准电压分压，基准电压与权位电压输出端A1连接，各个分压点V1I1^1与权位电压输出端A2^An-连接；级联电压减法器(3):对输入的模拟电压进行电压减法运算级联运算，输出N-I个模拟电压O广0Ν_1; O1为输入电压减去基准电压，从O2开始
权利要求1.一种并联模数信号转换装置，包括权位电压产生模块(2)、级联电压减法器(3)、权位电压比较器(4)、输入端(I)和N个数字输出端G广Gn;上述各部分及它们之间的连线都布置在同一块PCB上； 权位电压产生模块(2):生成权位电压，包括产生基准电压的基准电压产生模块和将基准电压分压产生权位电压的电阻网络，还包括N个权位电压输出端A广An;电阻网络将基准电压分压，基准电压与权位电压输出端A1连接，各个分压点V1I1^1与权位电压输出端A2^An-连接； 级联电压减法器(3):对输入的模拟电压进行电压减法运算级联运算，输出N-I个模拟电压O1^V1, O1为输入电压减去基准电压，从O2开始 当 FOjf > VOm = VOma - VPu 当 FOji 时.VOm=VGm i 其中VOm为第M个模拟电压Om的电压值，VPm为权位电压产生模块输出端Am的权位电压值， 权位电压比较器(4):生成N个输出的数字比较信号D1^V分别与所述并联模数信号转换装置的数字输出端G1Yn连接； 其中N为大于I的整数，M为大于I但不大于N的整数。
2.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述级联电压减法器(3)包括N-I个级联的减法器，每个减法器包括工作状态选择电路和减法电路，模拟电压输入端I广Iim，权位电压输入端B1In+比较信号输入端C广CV1，模拟电压输出端O1^V1 ;工作状态选择电路有控制端(21)、输入端(22)和输出端(23)，控制端(21)与比较信号输入端连接，工作状态选择电路的输入端(22)与权位电压输入端连接，输出端(23)与减法电路的第一输入端(24)连接,减法电路包括第一输入端(24)、第二输入端(25)和输出端(26),减法电路的第二输入端与模拟电压输入端连接，减法电路的输出端与模拟电压输出端连接，减法电路将两个输入端(24)、(25)的电压进行模拟相减运算后输出到输出端；第一级电压减法器的模拟电压输入端I1与并联模数信号转换装置的输入端(I)连接，其余各级的电压减法器的模拟电压输入端与上一级电压减法器的模拟电压输出端相连；各级的权位电压输入端B1-Bim分别与权位电压产生模块的权位电压输出A1Iim端对应连接,各级的比较信号输入端C广CV1分别与权位电压比较器的比较信号输出端D1^V1对应连接。
3.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述权位电压比较器包括N个比较器，每个比较器包括同相比较输入端E广En，反相比较输入端F1In和比较信号输出端D1In,各反相比较输入端E1In与权位电压产生模块的权位电压输出端A1In连接，同相比较输入端F1与并联模数信号转换装置的输入端连接，F2^n与级联电压减法器的模拟电压输出端O广CV1连接，比较信号输出端D1In还与所述并联模数信号转换装置的数字输出端G1Yn连接。
4.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述电阻网络为R-2R级联结构，包括N-I级串联的电阻结构R^IV1，电阻结构R1^V1均包括串联的第一电阻(31)和第二电阻(32)，第一电阻(31)和第二电阻(32)的电阻阻值比为1:2，(31)和(32)的串联连接点为(33 )，( 31)和(32 )的另一自由端分别为(34)和(35 )，( 35 )接地，每级电阻结构的(34)端与上一级电阻结构的(33)端连接，第一级电阻结构的(34)端与基准电压产生模块的基准电压输出端相连，每个电阻结构R1^V1的(33)端即为所述的分压点V1In+分别与所述权位电压输出端A2In连接，基准电压产生模块的基准电压输出端还连接到权位电压输出端Ap
5.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述权位电压产生模块还包括N个电压跟随器，N个电压跟随器的输入端分别与基准电压和电阻网络的分压点νΓνΝ-!连接，N个电压跟随器输出端分别与权位电压输出端A1In连接。
6.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述减法电路包括运算放大器(41)，阻值相同的电阻(42Γ (45)，运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端，电阻(42)与(43)串联，串联点与反相输入端连接，(42)的自由端与减法电路的第一输入端(24)连接，(43)的自由端与运算放大器的输出端连接；电阻(44)与(45)串联，串联点与同相输入端连接，(44)的自由端与减法电路的第二输入端(25)连接，(45)的自由端接地。
7.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述工作状态选择电路为一个NMOS管，NMOS的栅极与比较信号输入端连接，源极和衬底与权位电压输入端连接，漏极与减法电路的第一输入端(24)连接。
8.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述输出端G1Yn均通过电阻与一个直流正电源连接。
9.如权利要求I所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述PCB为可多层布线和双面布局使用的，所述并联模数信号转化装置的各个模块布置在PCB板的两个不同使用面第一使用面和第二使用面上。
10.如权利要求9所述一种并联模数信号转换装置，其特征在于所述并联模数信号转化装置的权位电压比较器和数字输出端布置在PCB板的第一使用面上，输入端、权位电压产生模块和级联电压减法器布置在PCB板的第二使用面上。
专利摘要一种并联模数信号转换装置，包括权位电压产生模块、级联电压减法器、权位电压比较器、输入端和N个数字输出端；上述各部分及他们之间的连线都布置在同一块PCB板上。权位电压产生模块生成权位电压；级联电压减法器对输入的模拟电压进行电压减法运算；权位电压比较器生成输出的数字比较信号。采用本实用新型的并联模数信号转换装置，各个元器件和之间的连线布置在PCB板上，可以自由选择布局方式，连线线宽和走线方式，转化精度通过增加减法器和比较器的级数即可实现，配合选择输出驱动强的比较器芯片，可以在达到高精度的同时，实现高速度。
文档编号H03M1/12GK202750073SQ20122046385
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者张帆 申请人:成都驰通数码系统有限公司