[發(fā)明專利]一種可編程的非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810019833.7
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101242186A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳蘭;馬文龍;張耀輝
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號與模擬量之間的轉(zhuǎn)換裝置，尤其是一種非線性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

數(shù)字電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到了各個領(lǐng)域，例如通信、網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等。但是接口輸入信號(如溫度、位移)和輸出信號(如電壓、圖像信號)往往是模擬量，因此A/D和D/A必不可少。

將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號叫數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)，相應(yīng)的電路叫D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC。它輸出模擬電壓V的大小與輸入數(shù)字量大小成正比：

V=k×Σi=0n-1(Di×2i)]]>

式中，n為二進(jìn)制位數(shù)，D為二進(jìn)制數(shù)值，k為比例系數(shù)。

其最低位的權(quán)值(LSB)為2⁰，最高位的權(quán)值(MSB)為2^n-1，最大數(shù)字量所對應(yīng)的值，也叫滿度值(FSR)。其分辨率表示DAC對模擬量的分辨能力，它是最低有效位(LSB)所對應(yīng)模擬量的值。由于滿度值所代表的模擬值在不同的應(yīng)用中是可變的，因此分辨率通常用DAC二進(jìn)制的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位，有時也表示成：

可見，DAC的量化方式是將取樣電壓轉(zhuǎn)化為最小單位的整數(shù)倍，是一種均勻量化方式。其轉(zhuǎn)換結(jié)果參見附圖1所示。

要得到均勻間隔的b0-b7，在Y1上對應(yīng)著均勻間隔的a0-a7，a0-a7可用3位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示。但參見附圖2，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)非線性轉(zhuǎn)換輸出時，對于Y2而言，均勻的b0-b7，對應(yīng)著不均勻的a0-a7。不均勻的a0-a7不能再用3位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，須大于3位小于等于7位，具體數(shù)值由a0-a7的最小公約數(shù)或者精度決定。同理，若想得到均勻間隔的b0-b255，Y1對應(yīng)著均勻間隔的a0-a255，可以采用8位的線性DAC實(shí)現(xiàn)Y1；相反，Y2對應(yīng)著不均勻的a0-a255，它需采用大于8位小于等于256位的線性DAC來實(shí)現(xiàn)。但是對于線性DAC來說，大于20位的分辨率實(shí)現(xiàn)起來就已經(jīng)很困難了。

隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域需要非線性高分辨率的D/A，如：OLED，空間光調(diào)制器等。因此，解決高分辨率的非線性DAC問題變得越來越重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種可編程的非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在給定輸入輸出非線性關(guān)系的情況下，實(shí)現(xiàn)任意分辨率的非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換；并且，通過軟件預(yù)處理實(shí)現(xiàn)對不同分辨率和不同的輸入輸出非線性曲線的轉(zhuǎn)換。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種可編程的非線性數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由軟件預(yù)處理模塊和可編程電路構(gòu)成，所述可編程電路包括可編程計(jì)數(shù)器電路、積分電路、采樣保持電路和補(bǔ)償電路；所述軟件預(yù)處理模塊根據(jù)非線性關(guān)系輸出可編程計(jì)數(shù)器所需的計(jì)數(shù)時間值，由可編程計(jì)數(shù)器經(jīng)脈寬控制積分電路，實(shí)現(xiàn)所需的模擬量輸出。