[發明專利]一種基于高速總線實現模擬信號采樣的系統及方法

有效

• 申請號: 201310578553.0
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103618552B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 尹紅彬;賀楓;王曉春;李志軍;孫勝國;王強
• 申請（專利權）人: 江蘇國電南自海吉科技有限公司
• 主分類號: H03M1/54
• 分類號: H03M1/54
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 趙秀斌

技術領域

本發明涉及模擬信號采樣，尤其涉及一種基于高速總線實現模擬信號采樣的系統及方法。

背景技術

隨著數字電子技術的迅速發展，各種數字設備，特別是數字電子計算機的應用日益廣泛，幾乎滲透到國民經濟的所有領域之中。數字計算機只能夠對數字信號進行處理，處理的結果還是數字量，它在用于處理自然界中信號的時候，所要處理的變量往往是連續變化的物理量，如溫度、壓力、速度等都是模擬量，這些非電子信號的模擬量先要經過傳感器變成電壓信號，然后再轉換成數字量，才能夠送往各種數字信號處理系統進行處理。

信號數字化是對原始信號進行數字近似，它需要用一個時鐘和一個模數轉換器來實現。所謂數字近似是指以N-bit的數字信號代碼來量化表示原始信號，這種量化以bit位單位，可以精細到1/2^N。時鐘決定信號波形的采樣速度和模數轉換器的變換速率。轉換精度可以做到24bit，而采樣頻率也有可能高達1GHZ，但兩者不可能同時做到。通常數字位數越多，裝置的速度就越慢。同時，該過程也被稱作模數轉換。

模數轉換的過程模數轉換包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。在某些特定的時刻對這種模擬信號進行測量叫做采樣，量化噪聲及接收機噪聲等因素的影響，采樣速率一般取fS＝2.5fmax。通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續的窄脈沖。要把一個采樣輸出信號數字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，這就是保持過程。量化是將連續幅度的抽樣信號轉換成離散時間、離散幅度的數字信號，量化的主要問題就是量化誤差。假設噪聲信號在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數轉換器的輸入阻抗值有關。編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。這些過程有些是合并進行的，例如，采樣和保持就利用一個電路連續完成，量化和編碼也是在轉換過程中同時實現的，且所用時間又是保持時間的一部分。

模數轉換器即A/D轉換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號的電子元件。通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

模數轉換器最重要的參數是轉換的精度與轉換速率，通常用輸出的數字信號的二進制位數的多少表示精度，用每秒轉換的次數來表示速率。轉換器能夠準確輸出的數字信號的位數越多，表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉換器的性能也就越好。高精度高速度的A/D轉換器在軍事，太空，醫療等尖端領域有著至關重要的地位。

現有的A/D轉換器，價格一般比較高，A/D轉換器是做好的芯片，各參數都是固定的，這樣會造成其輸出數字信號的位寬一般是確定的，不能根據需要進行調整，也不能進行位數的擴展；且其判決電平也是確定的，對于不同的模擬信號要選用不同的A/D轉換器，不能廣泛適用于各種模擬信號。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于高速總線實現的模擬信號采樣系統及方法，實現高速、低成本的模擬信號采樣，并可實現靈活調整輸出的數字信號位寬，以及實現位寬的靈活擴展。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于高速總線實現模擬信號采樣的系統，包括模擬信號接收模塊、采樣時鐘信號產生模塊、高速總線采樣模塊和數字信號輸出模塊；

所述模擬信號接收模塊，其輸出端與高速總線采樣模塊的輸入端相連，用于將模擬信號傳送至高速總線采樣模塊中；

所述采樣時鐘信號產生模塊，其輸出端與高速總線采樣模塊的輸入端相連，其用于產生采樣時鐘信號，并將采樣時鐘信號傳送至高速總線采樣模塊中；

所述高速總線采樣模塊，其輸出端與數字信號輸出模塊的輸入端相連，其用于在采樣時鐘信號的作用下，利用數字總線對輸入的模擬信號進行數字化處理，并將產生的數字信號傳送給數字信號輸出模塊；

所述數字信號輸出模塊，其用于實現數字信號的輸出，供下游對數字信號進行進一步的處理。

本發明的有益效果是：基于高速總線，在采樣時鐘的作用下，將模擬信號轉換為數字信號，具有高速，低成本，方便調整位寬，及位寬擴展靈活等特點。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，上述技術方案還可包括目標判決電平調整模塊，所述目標判決電平調整模塊包括電平調整模塊和差分比較模塊；