一种模数转换器的制作方法

本实用新型涉及一种模数转换器，属于信号处理技术领域。

背景技术：

真实世界中的信号都是模拟量，随着科技的飞速发展，现在数字信号的处理技术越来越成熟，我们现在可以使用强大、灵活而可靠的数字信号处理(DSP)器来对模拟信号的数字形式进行处理，这样就要求我们把模拟信号变换为数字信号。因而模数转换器(ADC)就成为数模混合系统的重要组成部分。一般ADC转换器设计方法：

1、逐次逼近法：采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。这种方法低功耗、高分辨率、高精度、输出数据不存在延时以及小尺寸，但主要局限是采样速率较低，并且其中的各个单元，如DAC和比较器，需要达到与整体系统相当的精度。

2、双积分法：采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成，将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。这种方法抗干扰能力强，稳定性好，转换精度高，非线性误差小，转换结果与积分时间常数RC无关，消除了积分非线性带来的误差，但转换速度低。

3、并联比较型：参考电源经一串电阻分压成不同值，且均进入电压比较器反相端，模拟电压输入端接在电压比较器正相端，当该值大于反相端分压则电压比较器输出为高电平，否则为低电平，而对应到编码器部分，当监测到电压比较器输出电压为高电平时，则寄存器视为1，否则为0。至此一次AD转换完成。这种采用各量级同时并行比较，各位输出码同时并行产生，转换速度快，转换速度与输出码位数无关，但成本高、功耗大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种模数转换器，该转换器结构简单，输入电压范围较广，信号幅值可测量，可对模拟信号进行处理，衰减幅度可控且转换速度快，精度高。

本实用新型提供技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种模数转换器，包括顺次连接的模拟信号输入模块、幅值检测模块、DAC转换电路模块、幅值比较模块以及单片机控制电路模块，所述模拟信号输入模块用于输入模拟信号，所述模拟信号为脉冲信号和/或正弦波信号，所述幅值检测模块用于检测所述模拟信号的幅值，所述DAC转换电路模块用于对模拟信号进行处理并输出比较电平和处理后的模拟信号，所述幅值比较模块用于将所述处理后的模拟信号的幅值与比较电平进行比较输出高低电平，所述单片机控制电路模块用于控制调整DAC转换电路输出的比较电平。

根据本实用新型的一实施方式，所述单片机控制电路模块包括单片机处理芯片，当所述幅值比较模块输出低电平时，所述单片机处理芯片按一定的步进增加所述DAC转换电路模块输出的比较电平直至幅值比较模块输出高电平。

根据本实用新型的另一实施方式，所述DAC转换电路模块包括DAC转换芯片电路单元、与DAC转换芯片电路单元分别连接的稳压芯片电路单元、基准电压电路单元，以及缓冲电路单元和衰减电路单元，所述DAC转换芯片单元用于向幅值比较模块输出比较电平，所述稳压芯片电路单元用于稳定DAC转换芯片单元的电压，所述基准电压电路单元用于提供基准电压，所述缓冲电路单元用于对模拟信号进行缓冲处理，所述衰减电路单元用于对模拟信号进行衰减处理。

根据本实用新型的另一实施方式，所述DAC转换芯片电路单元包括DAC8571芯片，所述稳压芯片电路单元包括TPS7350芯片，所述基准电压电路单元包括REF3020芯片。

根据本实用新型的另一实施方式，所述比较电平初始设置为2.048V。

根据本实用新型的另一实施方式，当所述模拟信号的幅值小于所述比较电压时所述模拟信号经缓冲电路单元传送给幅值比较模块，当所述模拟信号的幅值大于所述比较电平时所述模拟信号经衰减电路单元传送给幅值比较模块。

根据本实用新型的另一实施方式，所述幅值比较模块包括比较芯片电路单元和射随器电路单元，所述比较芯片电路单元用于比较DAC转换电路单元输出的比较电平和模拟信号，所述射随器电路单元用于对经衰减电路单元输出的模拟信号进行射频处理后输出给比较芯片电路单元。

根据本实用新型的另一实施方式，还包括峰值检波电路模块，所述峰值检波电路模块包括二极管电路单元和电压跟随器单元，用于检测模拟信号的峰值。

根据本实用新型的另一实施方式，所述峰值检波电路模块还包括射极跟随器单元，所述射极跟随器单元由运算放大器构成。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的模数转换器包括模拟信号输入模块、幅值检测模块、DAC转换电路模块、幅值比较模块以及单片机控制电路模块，结构简单，模拟信号输入模块的输入电压范围为0-10V，范围较广，输入信号为脉冲信号和/或正弦波信号并通过幅值检测模块检测信号幅值，信号幅值可测量，DAC转换电路模块可对模拟信号进行处理，衰减幅度可控，且转换速度快，精度高。

附图说明

图1为本实用新型的模数转换器的一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型的集DAC转换电路模块的一个实施例的局部电路图

图3为本实用新型的幅值比较模块的一个实施例的局部电路图；

图4为本实用新型的峰值检波电路模块的一个实施例的局部电路图；

图5为本实用新型的模数转换器的一个实施例的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，如图1所示，本实用新型提供了一种模数转换器，包括顺次连接的模拟信号输入模块1、幅值检测模块2、DAC转换电路模块3、幅值比较模块4以及单片机控制电路模块5，其中模拟信号输入模块用于输入模拟信号，模拟信号为脉冲信号和/或正弦波信号，幅值检测模块用于检测模拟信号的幅值，DAC转换电路模块用于对模拟信号进行处理并输出比较电平和处理后的模拟信号，幅值比较模块用于将处理后的模拟信号的幅值与比较电平进行比较输出高低电平，单片机控制电路模块用于控制调整DAC转换电路输出的比较电平。

本实用新型实施例的模数转换器包括模拟信号输入模块、幅值检测模块、DAC转换电路模块、幅值比较模块以及单片机控制电路模块，结构简单，模拟信号输入模块的输入电压范围为0-10V，范围较广，输入信号为脉冲信号和/或正弦波信号并通过幅值检测模块检测信号幅值，信号幅值可测量，DAC转换电路模块可对模拟信号进行处理，衰减幅度可控，且转换速度快，精度高。

作为上述实施例的一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的单片机控制电路模块5包括单片机处理芯片51，当幅值比较模块输出低电平时，单片机处理芯片按一定的步进增加DAC转换电路模块输出的比较电平直至幅值比较模块输出高电平。本实用新型实施例的单片机处理芯片为C8051F020片。

作为上述实施例的一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的DAC转换电路模块3包括DAC转换芯片电路单元31、与DAC转换芯片电路单元分别连接的稳压芯片电路单元32、基准电压电路单元33，以及缓冲电路单元34和衰减电路单元35，其中DAC转换芯片单元用于向幅值比较模块输出比较电平，稳压芯片电路单元用于稳定DAC转换芯片单元的电压，基准电压电路单元用于提供基准电压，缓冲电路单元用于对模拟信号进行缓冲处理，衰减电路单元用于对模拟信号进行衰减处理。

作为上述实施例的一个举例说明，如图2所示本实用新型实施例的DAC转换芯片电路单元包括DAC8571芯片，稳压芯片电路单元包括TPS7350芯片，基准电压电路单元包括REF3020芯片。基准电压最高为2.048V。因为DAC8571最大工作电压是+5.5V，稳压芯片TPS7350将+8V电压转为+5V给DAC8571芯片供电。

作为上述实施例的一个举例说明，本实用新型实施例的比较电平初始设置为2.048V。

作为上述实施例的一个举例说明，本实用新型实施例当模拟信号的幅值小于比较电平时模拟信号经缓冲电路单元传送给幅值比较模块，当模拟信号的幅值大于比较电平时模拟信号经衰减电路单元传送给幅值比较模块。

作为上述实施例的一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的幅值比较模块4包括比较芯片电路单元41和射随器电路单元42，比较芯片电路单元用于比较DAC转换电路单元输出的比较电平和模拟信号，射随器电路单元用于对经衰减电路单元输出的模拟信号进行射频处理后输出给比较芯片电路单元。如图3所示，本发明实施例的比较芯片电路单元采用AD8561比较器进行比较，当模拟信号幅值大于比较电平时信号经过衰减电路单元后再经THS4001射随器输出后再进行比较。

作为上述实施例的一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的还包括峰值检波电路模块6，峰值检波电路模块包括二极管电路单元61和电压跟随器单元62，用于检测模拟信号的峰值。如图4所示，本实用新型实施例的峰值检波电路模块当输入电压正半周时，检波管导通，对电容充电；适当选择电容值，使电容充电速度大于放电速度，这样电容两端的电压可以保持在最大电压处，从而实现峰值检波，为隔离后级，增加由运算放大器构成的射极跟随器。

作为上述实施例的一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的峰值检波电路模块还包括射极跟随器单元63，射极跟随器单元由运算放大器构成。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。