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专利号: 2021100333885
申请人: 马东林
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模数转换的编码技术,硬件电路包含有ADC控制器、参考电压分配器、采样保持电路、模拟量化电路,其特征是

ADC控制器由辅助电路、ADC编码器、数据寄存器组构成,辅助电路包含采样开关驱动电路、整数开关驱动电路、PWM开关驱动电路、参考电压比较器组、极性缓存器构成,

采样开关驱动电路的输出连接到开关一(S1)的驱动端(DRV_S1),其输入连接到ADC编码器,

整数开关驱动电路的输出分别连接到开关二(S2)的驱动端(DRV_S2)、开关三(S3)的驱动端(DRV_S3)、开关四(S4)的驱动端(DRV_S4)、开关五(S5)的驱动端(DRV_S5)、开关六(S6)的驱动端(DRV_S6),其输入连接到ADC编码器,PWM开关驱动电路

是一个组合电路,由D值缓存和PWM驱动构成,D值缓存的输入连接到ADC编码器,D值缓存的输出连接到PWM驱动,PWM驱动的输出连接到开关七(S7)的驱动端(DRV_S7),参考电压比较器组的输入连接到参考电源(V_SREF),其输出连接到ADC编码器,极性缓存器的输入连接到极性信号(V_POUT),其输出连接到ADC编码器;

ADC编码器的第一输入端连接到反馈信号(V_BACK),第一输出端连接内部输出寄存器组(REG_OUT[15:0]);

数据寄存器组

是一个16位的二进制寄存器组(REG[15:0]),由

2位二进制频率编码值寄存器(REG[15:14])、

3位二进制整数编码值寄存器(REG[13:11])、

7位二进制占空比编码值寄存器(REG[10:4])、

3位二进制参考电压编码值寄存器(REG[3:1])、

1位二进制极性编码值寄存器(REG[0])构成,且均连接到ADC编码器;

参考电压分配器由整数值设定电路和小数值设定电路构成,其特征是参考电源的正端(V_SREF)连接到开关二(S2)的一端、电阻十(R10)的一端,参考电源的地连接到系统地(GND),

整数值设定电路的电阻十(R10)的另一端、开关三(S3)的一端连接到电阻十一(R11)的一端,电阻十一(R11)的另一端、开关四(S4)的一端连接到电阻十二(R12)的一端,电阻十二(R12)的另一端、开关五(S5)的一端连接到电阻十四(R14)的一端,电阻十四(R14)的另一端连接到系统地(GND),

开关二(S2)的另一端、开关三(S3)的另一端、开关四(S4)的另一端、开关五(S5)的另一端、开关六(S6)的一端连接到整数值量化信号(V_ISET),开关六(S6)的另一端连接到系统地(GND),

小数值设定电路的开关七(S7)的一端连接到开关五(S5)的一端,开关七(S7)的另一端连接到电阻十三(R13)的一端,电阻十三(R13)的另一端、电容二(C2)的一端连接到小数值量化信号(V_FSET),电容二(C2)的另一端连接到系统地(GND),偏置电压信号(V_2_VDIV)

连接到开关四(S4)的一端;

采样保持电路由偏置放大电路、采样保持电路、极性比较电路构成,其特征是模拟输入信号(V_SRC)的一端连接到电容三(C3)的一端,模拟输入信号的地连接到系统地(GND),

偏置放大电路的电容三(C3)的另一端、电阻五(R5)的一端连接电阻一(R1)的一端,电阻五(R5)的另一端连接到系统地(GND),电阻一(R1)的另一端、放大器一(AMP1)的负输入端(‑)连接到电阻二(R2)的一端,电阻二(R2)的另一端、放大器一(AMP1)的输出端(Vo)连接到开关一(S1)的一端,放大器一(AMP1)的正输入端(+)、电阻十六(R16)的一端连接到电阻十五(R15)的一端,电阻十五(R15)的另一端连接到系统地(GND);

电阻十六(R16)的另一端连接到偏置电压信号(V_2_VDIV),采样保持电路的开关一(S1)的另一端、电容一(C1)的一端连接到采样保持信号(V_SMP),电容一(C1)的另一端连接到系统地(GND),极性比较电路的比较器一(CMP1)的负输入端(‑)连接到采样保持信号(V_SMP),比较器一(CMP1)的正输入端(+)、电阻九(R9)的一端连接到偏置电压信号(V_2_VDIV),比较器一(CMP1)的输出端(Vo)、电阻九(R9)的另一端连接到极性信号(V_POUT);

模拟量化电路由整数值量化电路、小数值量化电路构成,其特征是整数值量化电路

采样保持信号(V_SMP)连接到电阻三(R3)的一端,电阻三(R3)的另一端、放大器二(AMP2)的正输入端(+)连接到电阻四(R4)的一端,电阻四(R4)的另一端连接到系统地(GND),整数值量化信号(V_ISET)连接到电阻六(R6)的一端,电阻六(R6)的另一端、放大器二(AMP2)的负输入端(‑)连接到电阻七(R7)的一端,电阻七(R7)的另一端、放大器二(AMP2)的输出端(Vo)连接到比较器二(CMP2)的负输入端(‑),小数值量化电路

小数值量化信号(V_FSET)连接到比较器二(CMP2)的正输入端(+)、电阻八(R8)的一端,电阻八(R8)的另一端、比较器二(CMP2)的输出端(Vo)连接到反馈信号(V_BACK)。

2.一种模数转换的编码技术,一个16位二进制数据(REG[15:0])的编码特征是采样频率值(REG[15:14])的编码方法是由ADC编码器根据采样频率设定表(表1),设定一个二进制编码(F[1:0])的值(b’01)输入到采样频率设定表(表1),取出对应的频率值(40kHz),ADC编码器控制采样开关(S1)按照所取频率值(40kHz)工作,对模拟输入信号进行采样;

整数值(REG[13:11])的编码方法是参考电压(V_SREF)的最小单位(1*Vdiv)作为整数的最小单位1,ADC编码器通过不同的开关(S2、S3、S4、S5、S6)切换(依序开通)使整数值量化信号(V_ISET)输出不同的电压值(4V、3V、2V、1V、0V)到差分放大器(AMP2)的负输入端(‑),采样保持信号(V_SMP)输入到差分放大器(AMP2)的正输入端(+),当整数值量化信号(V_ISET)输出电压零(0V)使差分放大器(AMP2)的输出电压(V_FOUT)小于最小单位时(1*Vdiv),整数编码值为编码零(b’000),当整数值量化信号(V_ISET)输出电压一(1V)使差分放大器(AMP2)的输出电压(V_FOUT)小于最小单位时(1*Vdiv),整数编码值为编码一(b’001),……

直到整数值量化信号(V_ISET)输出参考电压等量值(4V),使差分放大器(AMP2)的输出电压(V_FOUT)等于零,整数编码值为编码四(b’100);

占空比值(REG[10:4])的编码方法是差分放大器(AMP2)的输出电压(V_FOUT)小于最小单位(1*Vdiv)时,开始量化占空比值,小数值量化信号(V_FSET)输入到小数值比较器(CMP2)的正输入端(+),最小单位(1*Vdiv)的电压信号(V_FOUT)输入到小数值比较器(CMP2)的负输入端(‑),小数值量化信号(V_FSET)以最小单位(1*Vdiv)的一半(Vdiv/2)开始测量,如果小数值比较器(CMP2)的输出信号(V_BACK)为逻辑低(0),ADC编码器将以一定的步进值(1%占空比)驱动PWM开关(S7)增加(50%+1%)积分电路(R13、C2)的小数值量化信号(V_FSET),直到检测到小数值比较器(CMP2)的输出信号(V_BACK)的逻辑电平变为高(1),ADC编码器用前一时刻的占空比值(51%)放大一定的倍数(100倍)后,作为占空比编码值(b’0110011),

如果小数值比较器(CMP2)的输出信号(V_BACK)为逻辑高(1),ADC编码器将以一定的步进值(1%占空比)驱动PWM开关(S7)降低(50%‑1%)积分电路(R13、C2)的小数值量化信号(V_FSET),直到检测到小数值比较器(CMP2)的输出信号(V_BACK)的逻辑电平变为低(0),ADC编码器用前一时刻的占空比值(49%)放大一定的倍数(100倍)后,作为占空比编码值(b’0110001);

参考电压值(REG[3:1])的编码方法是由参考电源设定的参考电压(V_SREF)输入到参考电压比较器组,ADC编码器对比较器组的结果(1V、2V、3V、4V)进行读取,根据读取的结果(4V)与参考电压编码表(表2)进行比较,并读出与参考电压(V_SREF)相同电压值(4V)所对应的编码值(b’011)作为参考电压编码值;

极性值(REG[0])的编码方法是采样保持信号(V_SMP)输入到比较器一(CMP1)的负输入端(‑),偏置电压信号(V_2_VDIV)输入到比较器一(CMP1)的正输入端(+),比较器一(CMP1)的输出信号(V_POUT)作为极性编码值(b’1)。