[發明專利]一種模數轉換編碼技術

在審

• 申請號: 202110033388.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112865795A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馬東林
• 申請（專利權）人: 馬東林
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種模數轉換編碼技術，本模數編碼技術在解碼后，不需要傳統的模擬功率放大器，就可以驅動揚聲器等功率負載，并且量化精度高。參考電源提供了基本電壓單位，以及與基本電壓單位成整倍數關系的參考電壓。模擬信號的量化結果分包含兩個部分：整數幅值和小數幅值。用當前模擬信號電壓值除以最小電壓單位，整數部分是整數幅值，小數部分是小數幅值。然后將采樣頻率、整數幅值、小數幅值、參考電壓、信號極性拼接為一個編碼值作為編碼結果。因為采用了整數幅值和小數幅值的量化方法，所以其量化精度高。

技術領域

本發明屬于模數轉換的技術領域，具體實現將模擬信號編碼為數字信號的功能。

背景技術

目前的ADC多采用線性量化編碼方法，這種方法目前應用技術都很成熟。但是，在DAC之后如果是功率負載，則需要經過模擬功率放大器將DAC輸出信號放大后再去推動功率負載。如果是高功率負載，為了解決傳統模擬放大器的效率問題，還得采用脈沖放大器的形式。所以傳統ADC/DAC為推動功率負載，總會不得不做出一些犧牲：要么不改變效率而保證模擬信號質量——浪費電能；要么提高效率而損失部分音質。

發明內容

本發明提出了一種新的ADC編解碼技術，可以在解碼后直接推動功率負載，而不用經過傳統的模擬放大器進行模擬信號功率放大，在提高效率的同時保證了原始模擬信號質量。

硬件電路由圖1～圖4組成，分別是：ADC控制器、參考電壓、采樣保持、量化電路。以下分別對各電路的功能予以說明。編碼系統是一個單電源系統，以下僅說明信號編碼過程，電源跟隨編碼電路的需要而改變，不予說明。

圖1是ADC控制器，由上面的輔助電路、中間的ADC編碼器、下面的寄存器組構成，主要功能是協調整個硬件電路完成對模擬輸入信號的數字量化并編碼輸出，下面就圖1所示電路，結合圖2～圖4的整個硬件電路對圖1的功能進行說明。

采樣開關驅動電路：是一個開關驅動電路；其輸入來自ADC編碼器的固定頻率信號，輸出驅動圖3中的采樣開關S1；在采樣量化期間驅動S1保持斷開使C1可以保持斷開時的模擬電壓V_SIN，其余時候閉合使C1電壓跟隨V_SIN變化；當采樣量化結束后由ADC編碼器將

頻率編碼值寫入寄存器REG[15:14]。

整數開關驅動電路：是一組開關驅動電路；其輸入來自ADC編碼器，輸出驅動圖2中的開關S2～S6；在圖4中的差分放大器AMP2完成整數值量化期間，根據輸出V_ISET與V_SMP的差分放大結果，由ADC編碼器控制開關S2～S6的閉合或斷開；在整數值完成量化后，保持量化值使差分放大器AMP2的輸入(V_SMP-V_ISET)為一個穩定差值，從而保持差分放大器的輸出值V_FOUT的穩定；采樣量化結束后，ADC編碼器將

整數編碼值寫入REG[13:11]。

D值緩存和PWM驅動：是一個組合電路結構；D值緩存的值來自ADC編碼器，D值緩存的輸出使PWM驅動以當前緩存的占空比值生成PWM信號，PWM驅動以此PWM信號作為輸出驅動圖2中的開關S7；使開關S7按照設定的占空比的PWM工作，從而使R13和C2構成的積分電路的輸出V_FSET獲得不同的積分電壓值；采樣量化結束后，ADC編碼器將

占空比編碼值寫入REG[10:4]。

參考電壓比較器組：是一組比較器電路；其輸入來自圖2中的參考電源V_SREF的設定電壓值；其輸出進入到ADC編碼器；ADC編碼器根據比較器組的結果查找自身的參考電壓設定表，并根據對應的電壓值輸出編碼結果；采樣量化結束后，ADC編碼器將

參考電壓編碼值寫入REG[3:1]。

極性緩存器：是一個緩存寄存器；其輸入值由圖3中的極性比較器CMP1的輸出V_POUT決定,由于是單電源供電，小于等于0的輸出電壓值都是輸出的0V，記作邏輯0，反之記為邏輯1；這是一個瞬時值，是根據模擬輸入信號V_SRC實時變化的；采樣量化結束后，ADC編碼器將

極性編碼值寫入REG[0]。