專利名稱：直接式分級(jí)并行a/d轉(zhuǎn)換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子計(jì)算機(jī)和數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明，是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換)的方法。
目前的A/D轉(zhuǎn)換方法主要有三種雙積分式A/D轉(zhuǎn)換、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換和并行A/D轉(zhuǎn)換。三者各有優(yōu)缺點(diǎn)，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是速度較慢；逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是精度高，速度較快，轉(zhuǎn)換時(shí)間固定，易與微機(jī)接口；并行A/D轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是速度最快，缺點(diǎn)是難以提高分辨率，因?yàn)殡S著分辨率的提高，元件數(shù)目要按幾何級(jí)數(shù)增加，一個(gè)m位分辨率的轉(zhuǎn)換器，所用的比較器數(shù)目為2m-1個(gè)。
圖1中雙虛線框框住的部分，本文稱之為基本并行A/D轉(zhuǎn)換器，以下簡(jiǎn)稱為基本A/D器，由基本電阻鏈R0～R7、七個(gè)可鎖存的比較器C0～C7和優(yōu)先編碼器組成。對(duì)于基本A/D器，為了解決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾，有人采用分級(jí)并行轉(zhuǎn)換的方法。參閱(電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分/康華光主編，3版，北京，高等教育出版社，1988.10；第387頁。ISBN 7-04-001622-2)。例如8位轉(zhuǎn)換器，先經(jīng)過第一級(jí)四位并行A/D轉(zhuǎn)換得到高四位，再將高四位進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換得到一模擬量，將輸入電位與這模擬電位相減，得到的差再進(jìn)行四位并行A/D轉(zhuǎn)換得到低四位輸出。以下將這種方法稱為往返式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換，這種方法雖然在速度上作出了一點(diǎn)犧牲，卻大大減少了元件數(shù)，在需要兼顧分辨率和速度的情況下常被采用。
往返式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換需要反復(fù)經(jīng)過A/D和D/A轉(zhuǎn)換，增加了產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差的概率，并且還影響了速度。本發(fā)明的目的是解決這兩個(gè)問題，同樣是采用分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換，但是不需要經(jīng)過D/A的反轉(zhuǎn)換，而是直接將模擬電位分解為多級(jí)m位的數(shù)字量輸出。以下將這種方法稱為直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換。
為了簡(jiǎn)便，約定以下簡(jiǎn)稱①、m位即2m檔，每級(jí)分為n檔稱為分n檔；②、若一個(gè)電阻鏈?zhǔn)怯呻娮桄溕喜亢拖虏颗鋵?duì)而成，稱配對(duì)式；③、若一個(gè)電阻鏈?zhǔn)怯扇舾蓡蝹€(gè)電阻臨時(shí)組合而成，稱搭配式；④、使用電阻鏈時(shí)，按一級(jí)鏈、二級(jí)鏈、三級(jí)鏈順序工作，稱順向式；⑤、使用電阻鏈時(shí)，按三級(jí)鏈、二級(jí)鏈、一級(jí)鏈順序工作，稱逆向式。
先給出


，有助于對(duì)本發(fā)明的描述。
圖1——基本A/D器圖，兼順向配對(duì)式分8檔的一、二級(jí)轉(zhuǎn)換；圖2——順向配對(duì)式分8檔的一、二、三級(jí)轉(zhuǎn)換；圖3——逆向配對(duì)式分8檔的一、二級(jí)轉(zhuǎn)換；圖4——逆向配對(duì)式分8檔的一、二、三、四級(jí)轉(zhuǎn)換；圖5——配對(duì)式非線性分16檔的一、二級(jí)轉(zhuǎn)換；圖6——實(shí)施例1的一級(jí)電阻鏈走向示意圖；圖7——配對(duì)式非線性分4檔的一、二、三、四級(jí)轉(zhuǎn)換；圖8——搭配式分16檔的一、二、三級(jí)轉(zhuǎn)換；圖9——電位差式分16檔的一、二級(jí)轉(zhuǎn)換；9個(gè)附圖中，基本上是相同或類似的元件，因?yàn)橛?、2、3、4……的標(biāo)號(hào)方法難以表述，所以統(tǒng)一給出元器件本身的標(biāo)號(hào)給予說明。
A/D——基本A/D器，是附圖中用雙虛線框圍住的部分。其中R0～R7～RF——基本電阻鏈的電阻；(C1～C7～CF)——可鎖存的比較器；優(yōu)先編碼器；I0～I(xiàn)7～I(xiàn)F——優(yōu)先編碼器的輸入端；D3、D2、D1、D0——優(yōu)先編碼器的數(shù)字量輸出端；υI——模擬電位值；CP——時(shí)鐘脈沖端。
多路開關(guān)——分級(jí)電阻鏈的多路開關(guān)；多路開關(guān)t——鏈調(diào)整電阻的多路開關(guān)；箭頭——(其中每個(gè)箭頭表示一個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，根據(jù)邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)了與指向點(diǎn)“通”)；特別指出的箭頭T箭頭和S箭頭——基本電阻鏈上、下起始端；箭頭(H1、H2、H3、G1、G2、G3)——所在多路開關(guān)的公共端；箭頭(T2、S2、)——二級(jí)電阻鏈上部、下部的起始端；箭頭(T3、S3)——三級(jí)電阻鏈上部、下部的起始端；這些(TX、SX)箭頭用于獲取高、低參考電位。
+VR和-VR——正、負(fù)總參考電位點(diǎn)；V0～V7～VF——第一級(jí)子參考電位點(diǎn)(只有一個(gè)下標(biāo))；V30～V37～V3F——第二級(jí)子參考電位點(diǎn)(有兩個(gè)下標(biāo))；V350～V357～V35F——第三級(jí)子參考電位點(diǎn)(有三個(gè)下標(biāo))。
R11～R17～R1F——第一級(jí)電阻鏈上部；R’10～R’17～R’1E——第一級(jí)電阻鏈下部；R21～R27～R2F——第二級(jí)電阻鏈上部；R’20～R’27～R’2E——第二級(jí)電阻鏈下部；R31～R37～R3F——第三級(jí)電阻鏈上部；R’30～R’37～R’3E——第三級(jí)電阻鏈下部；R’0～R’7～R’F(以及R’0、R’1、R’2、R’3)——基本電阻鏈的單個(gè)調(diào)整電阻；(R78t、R69t、R5At、R4Bt、R3ct、R2Dt、R1Et、R0Ft)——基本電阻鏈的鏈調(diào)整電阻；(1*RZ、2*RZ、4*RZ、8*RZ、16*RZ、32*RZ、64*RZ、128*RZ)——(圖8)可搭配電阻；(RS0～RS7)——(圖9)減法和放大電路中的反饋電阻，調(diào)整υ′I的范圍。減法和放大電路——(圖9)單虛線框內(nèi)部分。
為了清楚地描述直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的原理，首先描述目前的基本A/D器的原理。圖1中雙虛線框框住的部分就是基本A/D器，由基本電阻鏈R0～R7、七個(gè)可鎖存的比較器C1～C7和優(yōu)先編碼器組成，其T端接于總參考電位點(diǎn)VR，S端接于地電位V0＝0，就成為輸出為三位的基本A/D器的原理圖。八個(gè)電阻R0＝R1＝……＝R7將總參考電位VR均分為八個(gè)等級(jí)，其子參考電位點(diǎn)分別為V0＝0、V1＝VR/8、V2＝2*VR/8、V3＝3*VR/8、V4＝4*VR/8、V5＝5*VR/8、V6＝6*VR/8、V7＝7*VR/8。其中V1～V7七個(gè)等級(jí)的電位分別作為七個(gè)比較器C1～C7的參考電位，模擬輸入電位為υI，它的大小決定各比較器的輸出狀態(tài)，例如，當(dāng)0≤υI＜V1時(shí)，C1～C7的輸出狀態(tài)都為0，當(dāng)V2≤υI＜V3時(shí)，比較器C1和C2的輸出為1，其余各比較器的狀態(tài)均為0。根據(jù)各比較器的參考電位值，可以確定輸入模擬電位值與各比較器輸出狀態(tài)的關(guān)系。比較器的輸出狀態(tài)由D觸發(fā)器存儲(chǔ)，經(jīng)優(yōu)先編碼器編碼，得到數(shù)字輸出量D0、D1、D2。用表1列出輸入與輸出的關(guān)系。
表1 三位基本A/D器輸入與輸出的關(guān)系對(duì)照表

反過來進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換到范圍值的中點(diǎn)，如D2、D1、D0＝011，轉(zhuǎn)換成模擬量為V3與V4的中點(diǎn)3.5*VR/8，以保證量化誤差相等。
在說明本發(fā)明的原理時(shí)，先提出以下約定①、三位基本A/D器的基本電阻鏈由電阻R0～R7共8個(gè)組成，四位基本A/D器的基本電阻鏈由電阻R0～R9、RA、RB、RC、RD、RE、RF共16個(gè)組成(下標(biāo)采用16進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式)。②、分級(jí)電阻鏈為雙下標(biāo)，如RKX表示第k級(jí)電阻鏈中的第X號(hào)電阻，如果電阻鏈由16個(gè)電阻組成，第二下標(biāo)采用16進(jìn)制的計(jì)數(shù)方式。③、假定基本電阻鏈中電阻的個(gè)數(shù)為n，將R0+R1+…+R(n-1)簡(jiǎn)記為∑Ri，默認(rèn)∑的i＝(0…n-1)。④、Rk1～Rk(n-1)稱為第k級(jí)電阻鏈上部，R’k0～R’k(n-2)稱為第k級(jí)電阻鏈下部，合并稱為第k級(jí)電阻鏈對(duì)，其中對(duì)應(yīng)電阻的電阻值相等，即RkX＝R’kX，當(dāng)一個(gè)電阻鏈對(duì)連接成一個(gè)電阻鏈時(shí)，電阻鏈中的電阻從0號(hào)到n-1號(hào)，應(yīng)該不多一個(gè)(如不會(huì)出現(xiàn)Rk6同時(shí)還出現(xiàn)R′k6)，也不少一個(gè)(如不會(huì)在電阻個(gè)數(shù)等于8電阻鏈中，同時(shí)缺少Rk6和R’k6)。將一個(gè)電阻鏈對(duì)連接成一個(gè)電阻鏈時(shí)稱為電阻鏈合成。將R’k0+R’k1+…+Rk(n-2)+Rk(n-1)簡(jiǎn)記為∑Rki，⑤、設(shè)模擬電位υI不超出測(cè)量范圍，如果有某個(gè)電阻中的某一點(diǎn)電位與υI相等，則稱該電阻為等壓電阻。⑥、用調(diào)整電阻將基本電阻鏈調(diào)整到等于等壓電阻后，稱為基本調(diào)整鏈。⑦、Vabc的意思是該電位處在第一級(jí)的a檔，第二級(jí)的b檔，第三級(jí)的c檔。⑧、X作下標(biāo)時(shí)，代表任意整數(shù)。如R2X代表R21、R26、R2D等，HX代表H1、H2等。⑨、附圖中，多路開關(guān)均為雙向開關(guān)，其連接多個(gè)電阻的一側(cè)為多路輸入端，其頂端(HX)或底端(GX)為公共端，每次只選中多路輸入端中的一路(有箭頭的一路)與公共端接通，簡(jiǎn)稱選通端，選通端與公共端之間的電阻稱被選中電阻；選通通路是根據(jù)電址編碼而定，圖中沒有畫出編碼端，只根據(jù)文字給予說明。多路開關(guān)的電阻值折合到相鄰的電阻中，多路開關(guān)的控制端都沒畫出。⑩、通過多路開關(guān)(沒有畫出)，T可以分別與H1、H2、H3接通，S可以分別與G1、G2、G3、接通。
本發(fā)明是一種分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其特征是包括了基本A/D器和分級(jí)電阻鏈，用基本A/D器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一級(jí)數(shù)字量，并確定一級(jí)等壓電阻；然后以一級(jí)等壓電阻上的電壓范圍作為參考電壓，再度用基本A/D器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二級(jí)數(shù)字量，并確定二級(jí)等壓電阻，依次類推，分級(jí)測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的各級(jí)數(shù)字輸出量。
方法一電阻鏈組對(duì)調(diào)整法。進(jìn)行第一級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的第一級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第一級(jí)等壓電阻；然后做三件事，①、用調(diào)整電阻與基本電阻鏈組合成基本調(diào)整鏈，與第一級(jí)等壓電阻等值；②、將一級(jí)電阻鏈對(duì)進(jìn)行合成，并將基本調(diào)整鏈作為一級(jí)等壓電阻合成到一級(jí)電阻鏈中；③、用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第二級(jí)等壓電阻；依次類推進(jìn)行以下級(jí)轉(zhuǎn)換。該方法可以進(jìn)行線性或非線性轉(zhuǎn)換，如果令相同電阻鏈中每個(gè)電阻都相等就成了線性轉(zhuǎn)換，如果令相同電阻鏈中的電阻值不相等就成了非線性轉(zhuǎn)換，比如令相同電阻鏈中的電阻值成等比數(shù)列就成了對(duì)數(shù)特性轉(zhuǎn)換。當(dāng)?shù)趉級(jí)電阻鏈上部和下部合成第k級(jí)電阻鏈時(shí)，用(第k+1)級(jí)基本調(diào)整鏈等價(jià)置換第k級(jí)等壓電阻。
電阻鏈對(duì)的電阻鏈上部(和下部)都是由一個(gè)電阻鏈加上一個(gè)多路開關(guān)組成，組成的回路為K級(jí)電阻鏈上部起始端(TK)→上部選通端→(K級(jí)上部被選中電阻)→上部公共端(HK)→T→基本調(diào)整鏈→S→下部公共端(GK)→(K級(jí)下部被選中電阻)→下部選通端→分級(jí)電阻鏈下部起始端(SK)；(K級(jí)上部被選中電阻)+基本調(diào)整鏈+(K級(jí)下部被選中電阻)組成K級(jí)電阻鏈；由基本調(diào)整鏈等價(jià)置換K級(jí)電阻鏈中的等壓電阻。
實(shí)施例1，順向配對(duì)式分8檔，方法一的線性編碼實(shí)施例(令同一級(jí)電阻鏈中的各個(gè)電阻值相等)進(jìn)行第一級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，將圖1中基本A/D器的T和S分別接至參考電位的兩端(+VR和地)，用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第一級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第一級(jí)等壓電阻；假定比較器C3輸出為“1”，C4輸出為“0”，可知第一級(jí)數(shù)字輸出量為D2、D1、D0＝011，模擬電位值υI應(yīng)該是大于等于V3且小于V4，即落在R3的電位范圍之內(nèi)，所以R3為等壓基本電阻，一級(jí)電阻鏈(由上部和下部)合成后成為R17→R16→R15→R14→R13→R’12→R’11→R’10，對(duì)應(yīng)R3的R13為一級(jí)等壓電阻。因?yàn)橐阎猂13為一級(jí)等壓電阻，所以控制器控制多路開關(guān)，將圖1電路連接成以下走向使得R13和R14之間的觸頭接通至H1，再將基本電阻鏈的T端從+VR轉(zhuǎn)接至H1；R’13和R’12之間的觸頭接通至G1，再將基本電阻鏈的S端從地轉(zhuǎn)接至G1，整個(gè)回路成了圖6的接線走向+VR→R17…→R14→H1→T→(R7…→R0)→S→G1→R’12→R’11→R’10→地；如果設(shè)計(jì)時(shí)，令∑Ri＝R7+…+R0＝R13，一級(jí)電阻鏈就是R17→R16→R15→R14→(∑Ri＝R13)→R’12→R’11→R’10，由基本電阻鏈∑Ri取代了一級(jí)等壓電阻R13。由于基本A/D器的T和S分別改接至V4和V3，基本電阻鏈將R13的電壓范圍V4至V3再細(xì)分為8份，所以用基本A/D器可以直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第二級(jí)等壓電阻。
表2 三位基本A/D器關(guān)于第二級(jí)輸入與輸出的關(guān)系對(duì)照表


假定比較器C5輸出為“1”，C6輸出為“0”，可知第二級(jí)數(shù)字輸出量為D2、D1、D0＝101，模擬電位值υI應(yīng)該是大于等于V35且小于V36，即落在R5的電位范圍之內(nèi)，所以R5為等壓基本電阻，對(duì)應(yīng)的R25為二級(jí)等壓電阻。然后由控制器將電路接線方式變成圖2，由二級(jí)電阻鏈∑R21置換一級(jí)等壓電阻R13，即，令∑R21＝R27+…+R’20＝R13，一級(jí)電阻鏈走向?yàn)镽17→R18→R15→R14→∑R2i→R’12→R’11→R’10；由三級(jí)電阻鏈(圖2中，由基本電阻鏈充當(dāng)三級(jí)電阻鏈)置換二級(jí)等壓電阻R25，二級(jí)電阻鏈走向?yàn)镽27→R26→(R’3∥∑Ri)→R’24→R’23→R’22→R’21→R’20，(由于前面已經(jīng)令∑Ri＝R13，不能改令∑Ri＝R25，所以只能令R’3∥∑Ri＝R25(∥表示并聯(lián))，其中R’3為鏈調(diào)整電阻，于是用R’3∥∑Ri置換了二級(jí)等壓電阻R25)；由基本電阻鏈將R25上的電位再細(xì)分為8份(V35、V351、V352、…、V356、V357、V36)，所以用基本A/D器可以直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第三級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第三級(jí)等壓電阻。以后級(jí)別的轉(zhuǎn)換依次類推。
假定是四級(jí)轉(zhuǎn)換，以上方法是按一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)的順序轉(zhuǎn)換的，二級(jí)和三級(jí)就要用到鏈調(diào)整電阻R’3、R’4；如果按四級(jí)、三級(jí)、二級(jí)、一級(jí)的順序轉(zhuǎn)換，可以省去鏈調(diào)整電阻R’3、R’4。
實(shí)施例2，逆向配對(duì)式，方法一的線性編碼(圖3中)令同一級(jí)電阻鏈中的各個(gè)電阻值相等，且∑R1＝R31、∑R3i＝R21、∑R2i＝R11，于是，可以用基本電阻鏈等價(jià)置換三級(jí)電阻鏈中的任一電阻，用三級(jí)電阻鏈等價(jià)置換二級(jí)電阻鏈中的任一電阻，用二級(jí)電阻鏈等價(jià)置換一級(jí)電阻鏈中的任一電阻。
進(jìn)行第一級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)與實(shí)施例1相同，假定確定了第一級(jí)數(shù)字輸出量為D2、D1、D0＝101，這時(shí)的R5為一級(jí)等壓基本電阻，對(duì)應(yīng)的一級(jí)等壓電阻為R15，同時(shí)，以最后一級(jí)電阻鏈(圖3中的第三級(jí)電阻鏈)作為臨時(shí)一級(jí)電阻鏈，R35為臨時(shí)一級(jí)等壓電阻，用基本電阻鏈等價(jià)置換R35，臨時(shí)一級(jí)電阻鏈走向?yàn)镽37→R36→H3→T→∑Ri→S→G3→R’34→R’33→R’32→R’31→R’30，就是將基本A/D器的T和S分別(經(jīng)過H3和G3)接至V6和V5，基本電阻鏈將V5至V6再細(xì)分為8份(V5＝V50，V51，V52，…，V56，V57，V58＝V6)，所以可以用基本A/D器測(cè)試出模擬電位υI對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第二級(jí)等壓電阻。
假定比較器C4輸出為“1”，C5輸出為“0”，可知第二級(jí)數(shù)字輸出量為D2、D1、D0＝100，模擬電位值υI應(yīng)該是大于等于V64且小于V55，即落在R4的電位范圍之內(nèi)，所以這時(shí)的R4為第二級(jí)等壓基本電阻，對(duì)應(yīng)的R34為臨時(shí)二級(jí)等壓電阻，由基本電阻鏈對(duì)R34進(jìn)行等值取代；而臨時(shí)一級(jí)等壓電阻由R35換成了二級(jí)電阻鏈中的R25，由電阻鏈∑R3i對(duì)R25進(jìn)行等值取代；(將圖4改接為T2接至+VR，S2接至地，這時(shí)的回路為+VR→R27→R28→(∑R3i＝R25)→R’24→R’23→R’22→R’21→R’20→地，其中∑R3i的回路為R37→R36→R35→(∑Ri＝R34)→R’33→R’32→R’31→R’30)，因?yàn)橐呀?jīng)有∑Ri＝R35，所以只要令R’20＝……＝R27＝∑R3i，就可以使得臨時(shí)二級(jí)電阻鏈∑R3i等值取代臨時(shí)一級(jí)等壓電阻R25，且使得基本電阻鏈∑Ri等值取代臨時(shí)二級(jí)等壓電阻R34，基本電阻鏈將V54至V55再細(xì)分為8份(V54＝V540，V541，V542，…，V546，V547，V548＝V55)，所以可以用基本A/D器測(cè)試出模擬電位υI對(duì)應(yīng)的第三級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第三級(jí)等壓電阻。
假定比較器C1輸出為“1”，C2輸出為“0”，可知第三級(jí)數(shù)字輸出量為D2、D1、D0＝001，模擬電位值υI應(yīng)該是大于等于V541且小于V542，即落在R1的電位范圍之內(nèi)(在圖4的基本電阻中)，所以這時(shí)的R1為第三級(jí)等壓基本電阻，對(duì)應(yīng)的R31為正式的三級(jí)等壓電阻，而一級(jí)等壓電阻由臨時(shí)一級(jí)等壓電阻R25換成了正式一級(jí)等壓電阻R15，二級(jí)等壓電阻由臨時(shí)二級(jí)等壓電阻R34換成了正式二級(jí)等壓電阻R24，由控制器將電路接成圖4回路，將基本電阻鏈∑Ri等值取代三級(jí)等壓電阻R31，基本電阻鏈將V541至V542再細(xì)分為8份(V541＝V5410，V5411，V5412，…，V5416，V5417，V5418＝V542)，所以可以用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第四級(jí)數(shù)字輸出量。
采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法和電位差轉(zhuǎn)換法時(shí)，進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換的方法是令相同電阻鏈中每個(gè)電阻都相等，進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換的方法是令相同電阻鏈中的電阻值不相等，令相同電阻鏈中的電阻值成等比數(shù)列就成了對(duì)數(shù)特性轉(zhuǎn)換；還可以線性與非線性混合使用，在前面級(jí)別的轉(zhuǎn)換進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換，后面級(jí)別的轉(zhuǎn)換進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換。
施例3，配對(duì)式非線性分16檔，方法一的非線性編碼。在數(shù)字通信技術(shù)中，通常采用非線性編碼來提高信噪比。以13折線法為例。
表3 各段的量化臺(tái)階與起始電平

圖5是13折線法編碼電路原理圖，V8＝0電位。一級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，要將16段電阻的壓降設(shè)計(jì)成不均等的正負(fù)各8大段，各大段的壓降按表3的起始電平規(guī)則。將一級(jí)電阻鏈設(shè)計(jì)成符合表3的規(guī)則，基本電阻鏈16個(gè)電阻值可以有兩種設(shè)計(jì)方案，第一種是與一級(jí)電阻鏈中對(duì)應(yīng)的電阻值都相等(或成比例)，第二種是16個(gè)電阻值都相等，由單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)調(diào)整成符合表3的規(guī)則。以第二種方案為例。令多路開關(guān)t全不通，一級(jí)電阻鏈與調(diào)整基本電阻鏈(R”0＝R’0∥R0，R”1＝ R’1∥R1，……R”E＝R’E∥RE， R”F＝R’F∥RF)對(duì)應(yīng)的電阻值都相等，且符合表3的起始電平規(guī)則中間小(正中間為零電位)，兩頭大；R”F＝R1F＝R”0＝R’10＝64*R；R”E＝R1E＝R”1＝R’11＝32*R；R”D＝ R1D＝R”2＝R’12＝16*R；R”C＝R1C＝R”3＝R’13＝8*R、R”B＝R1B＝R”4＝R’14＝4*R、R”A＝R1A＝R”5＝R’15＝2*R、R”9＝R19＝R”6＝R’16＝R”8＝R18＝R”7＝R’17＝R。成為正負(fù)各8大段的13折線。正負(fù)為一位，8大段為三位，一級(jí)轉(zhuǎn)換共四位輸出。
二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，要將各大段內(nèi)的電位均等地分為16小段，所以去掉單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)，將基本電阻鏈恢復(fù)成各個(gè)電阻值都相等，(設(shè)RZ＝R0+R1+…+RF；令R78t∥RZ＝R16＝R17＝R18＝R19，R5At∥RZ＝R15＝R1A，R48t∥RZ＝R14＝R1B，R3Ct∥RZ＝R13＝R1c，R2Dt∥RZ＝R12＝R1D，R1Et∥RZ＝R11＝R1E，R0Ft∥RZ＝R10＝R1F)；T通過H1連接到等壓電阻的上端，S通過G1連接到等壓電阻的下端，由基本電阻鏈置換等壓電阻，然后通過控制多路開關(guān)t，在鏈調(diào)整電阻R78t～R0Ft中調(diào)用合適的一個(gè)與基本電阻鏈并聯(lián)，可以等價(jià)置換任何一個(gè)一級(jí)等壓電阻，于是，基本電阻鏈將每個(gè)大段的電位都可以均等地分為16小段。二級(jí)轉(zhuǎn)換也是四位輸出。
施例4，配對(duì)式對(duì)數(shù)特性分16檔，方法一的等比數(shù)列法非線性編碼借用圖5作為等比數(shù)列數(shù)法編碼電路原理圖。進(jìn)行對(duì)數(shù)特性轉(zhuǎn)換；將基本電阻鏈和一級(jí)電阻鏈的16段電阻的電壓降按等比數(shù)列規(guī)則設(shè)計(jì)成正負(fù)各8大段，各大段按等比數(shù)列規(guī)則設(shè)計(jì)電壓降，令基本電阻鏈與一級(jí)電阻鏈的對(duì)應(yīng)電阻等值(或?qū)?yīng)成比例)。如果按照近似于對(duì)數(shù)曲線進(jìn)行信號(hào)壓縮，因?yàn)閂8＝0電位，所以基本電阻鏈和一級(jí)電阻鏈電阻值的設(shè)計(jì)方案是中間小，兩頭大。令電阻值公比為q(q≥1)，R8＝R18＝R7＝R’17＝R，R9＝R19＝R6＝R’16＝q*R，RA＝R1A＝R5＝R’15＝q2*R，RB＝R1B＝R4＝R’14＝q3*R，RC＝R1C＝R3＝R’13＝q4*R，RD＝R1D＝R2＝R’12＝q5*R，RE＝R1E＝R1＝R’11＝q6*R，RF＝R1F＝R0＝R’10＝q7*R；令多路開關(guān)t全不通且單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)全部斷開，一級(jí)轉(zhuǎn)換后，成為正負(fù)各8大段的15段折線，相鄰大段之間的比例為q；正負(fù)各8大段，共16大段，所以一級(jí)轉(zhuǎn)換共四位輸出。二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，要將各大段內(nèi)的電位等比地分為16小段，單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)對(duì)基本電阻鏈進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一級(jí)等壓電阻在正8大段時(shí)，要將基本電阻鏈調(diào)整成從小到大對(duì)等壓電阻進(jìn)行替換R”0＝q-8*R，R”1＝q-7*R，R”2＝q-6*R，R”3＝q-5*R，R”4＝q-4*R，R”5＝q-3*R，R”8＝ q-2*R，R7＝q-1*R，R8＝R，R9＝q1*R，RA＝q2*R，RB＝q3*R，RC＝q4*R，RD＝q5*R，RE＝q6*R，RF＝q7*R；當(dāng)一級(jí)等壓電阻在負(fù)8大段時(shí)，要將基本電阻鏈調(diào)整成從大到小對(duì)等壓電阻進(jìn)行替換R0＝q7*R，R1＝q6*R，R2＝q5*R，R3＝q4*R，R4＝q3*R，R5＝q2*R，R6＝q1*R，R7＝R，R8＝q-1*R，R”9＝q-2*R，R”A＝q-3*R，R”B＝q-4*R，R”C＝q-5*R，R”D＝q-6*R，R”E＝q-7*R，R”F＝q-8*R。
設(shè)RZ＝R0+…+R7+R”8+…+R”F＝R”0+…+R”7+R8+…+RF；由于一級(jí)等壓電阻有8個(gè)不同的值，所以要使用鏈調(diào)整電阻R78t～R0Ft使得基本調(diào)整鏈能夠等價(jià)置換任何一個(gè)一級(jí)等壓電阻，令R78t∥RZ＝R17＝R18，R68t∥RZ＝R16＝R19，R5At∥RZ＝R15＝R1A，R48t∥RZ＝R14＝R1B，R3Ct∥RZ＝R13＝R1C，R2Dt∥Rz＝ R12＝R1D，R1Et∥RZ＝R11＝R1E，R0Ft∥RZ＝R10＝R1F；然后通過控制多路開關(guān)t，在鏈調(diào)整電阻R78t～R0Ft中調(diào)用合適的一個(gè)與調(diào)整電阻鏈并聯(lián)，可以等價(jià)置換任何一個(gè)一級(jí)等壓電阻，于是，將每個(gè)大段的電位都可以按等比數(shù)列的規(guī)則分為16小段。二級(jí)轉(zhuǎn)換也是四位輸出。一、二級(jí)轉(zhuǎn)換合并起來，形成正負(fù)各128折線的壓縮特性曲線。將調(diào)整后基本電阻鏈簡(jiǎn)稱基本調(diào)整鏈。
施例5，(圖7)方法一的配對(duì)式非線性分4檔四級(jí)轉(zhuǎn)換。以等比數(shù)列法編碼為例，基本電阻鏈安排為R0＝R3＝q1*R，R1＝R2＝R；一級(jí)轉(zhuǎn)換后，成為正負(fù)各兩大段，R0和R3段長(zhǎng)是R1和R2的q倍，相鄰大段之間的比例為q。正負(fù)各兩大段，共4大段為兩位，一級(jí)轉(zhuǎn)換共兩位輸出。進(jìn)行二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，如果等壓電阻在正半?yún)^(qū)，單個(gè)調(diào)整電阻(R’0和R’1)將基本電阻鏈調(diào)整為(R”0＝q-2*R，R”1＝q-1*R，R2＝R；R3＝q1*R)；如果等壓電阻在正半?yún)^(qū)，單個(gè)調(diào)整電阻(R’2和R’3)將基本電阻鏈調(diào)整為(R0＝q1*R，R1＝R，R”2＝q-1*R；R”3＝q-2*R)；簡(jiǎn)稱調(diào)整電阻鏈，其中(R”0＝R0∥R’0，R”1＝R1∥R’1，R”2＝R2∥R’2；R”3＝R3∥R’3)，然后用調(diào)整后基本電阻鏈等價(jià)置換第一級(jí)等壓電阻，由基本A/D器得到第二級(jí)轉(zhuǎn)換值的兩位輸出。進(jìn)行三級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，用鏈調(diào)整電阻(R78t、R69t、R5At、R4Bt)對(duì)調(diào)整電阻鏈再次進(jìn)行調(diào)整，使之可以等價(jià)置換任何一個(gè)第二級(jí)等壓電阻，由基本A/D器得到第三級(jí)轉(zhuǎn)換值的兩位輸出。進(jìn)行四級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，用鏈調(diào)整電阻(R3Ct、R2Dt、R1Et、R0Ft)對(duì)調(diào)整電阻鏈再次進(jìn)行調(diào)整，使之可以等價(jià)置換任何一個(gè)第三級(jí)等壓電阻，由基本A/D器得到第四級(jí)轉(zhuǎn)換值的兩位輸出。四級(jí)共實(shí)現(xiàn)正負(fù)各7位的等比數(shù)列分段(各128段)。
方法二開關(guān)搭配電阻鏈法(即搭配式)(圖8)。設(shè)基本電阻鏈的總電阻值為RZ，設(shè)計(jì)一組可搭配電阻，可以在有效范圍內(nèi)搭配成Rz的任意整數(shù)倍電阻值。(如可搭配電阻為1*RZ、2*RZ、4*RZ、8*RZ、16*RZ、32*RZ、64*RZ、128*RZ；可以任意搭配成1*Rz～255*RZ的電阻值)。先用基本A/D器完成一級(jí)轉(zhuǎn)換，并確定第一級(jí)等壓電阻后，將可搭配電阻與(基本電阻鏈RZ)搭配成一級(jí)電阻鏈，使(基本電阻鏈RZ)正好等價(jià)置換第一級(jí)等壓電阻。然后用基本A/D器完成二級(jí)轉(zhuǎn)換，并確定第二級(jí)等壓電阻后，再將可搭配電阻與(基本電阻鏈RZ)重新搭配成一、二級(jí)電阻鏈，使RZ正好等價(jià)置換第二級(jí)等壓電阻。依次類推。
施例6，方法二的線性編碼例(圖8)每個(gè)可搭配電阻由一個(gè)電阻連接多路開關(guān)公共端組成，多路輸入端中的每一路(1、2、4、8、16、32、64、128、T、地)分別通過導(dǎo)線連接對(duì)應(yīng)的電阻或接頭(1*RZ、2*RZ、4*RZ、8*RZ、16*RZ、32*RZ、64*RZ、128*RZ、T、地)；所以通過對(duì)多路輸入端的選擇，可以將可搭配電阻任意搭配成1*RZ～255*RZ的電阻值。由于可搭配電阻都是從大到小取值，所以每個(gè)可搭配電阻的多路輸入端只需要考慮小電阻即可，例如，8*RZ的多路輸入端就只需要(1、2、4、T、地)。
用基本A/D器完成一級(jí)轉(zhuǎn)換，假定得到D3、D2、D1、D0＝1011，(1011換算成16進(jìn)制后等于B)，并確定第一級(jí)等壓電阻為RB。搭配成一級(jí)電阻鏈時(shí)，基本電阻鏈(RZ)應(yīng)該在位置(16進(jìn)制)B，B以下的電阻值共11*RZ，用1*RZ、2*RZ、8*RZ四個(gè)串聯(lián)后替代(圖8，用觸頭S連接)；B以上的電阻值共4*RZ，用4*RZ替代(用觸頭T連接)。
基本電阻鏈等值替換一級(jí)等壓電阻后，用基本A/D器完成二級(jí)轉(zhuǎn)換，假定得到D3、D2、D1、D0＝0100，(0100換算成16進(jìn)制后等于4)，并確定第二級(jí)等壓電阻為R4。得到基本電阻鏈以下的電阻值共16*(11*RZ)+4*RZ，用4*RZ、16*RZ、32*RZ、128*RZ四個(gè)串聯(lián)后替代(圖8，將觸頭S改連接至128*RZ的上端)；基本電阻鏈以上的電阻值共16*(4*RZ)+11*RZ，用1*RZ、2*RZ、8*RZ、64*RZ四個(gè)串聯(lián)后替代(將觸頭S改連接至1*RZ的下端)，完成了基本電阻鏈對(duì)二級(jí)等壓電阻R4的等價(jià)置換，這時(shí)可以用基本A/D器完成三級(jí)轉(zhuǎn)換。依次類推。
方法三電位差轉(zhuǎn)換法(圖9)。先用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第一級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)，再根據(jù)D3、D2、D1、D0將一級(jí)電阻鏈多路開關(guān)中相應(yīng)的觸點(diǎn)接通，將對(duì)應(yīng)的電位υX經(jīng)過H1輸入到減法電路，模擬電位值υI與υX相減后，根據(jù)第一級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)，確定對(duì)(υI-υX)的放大倍數(shù)，得到二級(jí)模擬電位值υ′I，然后用基本A/D器測(cè)試出二級(jí)模擬電位值υ′I對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)。
施例7，方法三的非線性編碼實(shí)施例(圖9)同施例4一樣，V8＝0電位，基本電阻鏈和一級(jí)電阻鏈電阻值的設(shè)計(jì)方案以及一級(jí)轉(zhuǎn)換都與施例4相同。
二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，用單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)對(duì)基本電阻鏈進(jìn)行調(diào)整的方法也與施例4相同，基本電阻鏈呈等比變化。不同的是，根據(jù)υI與一級(jí)轉(zhuǎn)換值D3、D2、D1、D0對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)字量VX之差，放大后再進(jìn)行二級(jí)轉(zhuǎn)換。假定D3、D2、D1、D0＝0110，知道R16是一級(jí)等壓電阻，處在負(fù)8大段。第二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，根據(jù)一級(jí)轉(zhuǎn)換值(0110)，控制器要做四件事，①、將S端由-VR改接至地；令單個(gè)調(diào)整電阻(R’8～R’F)接通；②、將一級(jí)電阻鏈的V6觸點(diǎn)接通至H1，送至“減法和放大電路”；③、將模擬電位值υI的輸入切換到“減法和放大電路”；④、因?yàn)棣訧-V6的范圍是0～(V7-V6)，υI與V6相減并放大后為υ′I，選用減法和放大電路中的RS6作為負(fù)反饋電阻，將電壓0～(V7-V6)放大到(0～+VR)。(要補(bǔ)充說明的是，負(fù)反饋電阻(RS0、…、RS7)的選用，根據(jù)誰是一級(jí)等壓電阻而確定，目的是將υ′I電壓范圍確定在(0～+VR)。又因?yàn)镽1F＝R10，可以共用RS0；同樣，R1E＝R11，共用RS1；依次類推)。經(jīng)過以上準(zhǔn)備后，可以將υ′I按對(duì)數(shù)規(guī)律進(jìn)行第二級(jí)轉(zhuǎn)換。
施例8，如果將(圖9)所有電阻鏈中的每個(gè)電阻值設(shè)計(jì)為相等，去掉調(diào)整電阻，就成了方法三的線性編碼實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其特征是包括了基本A/D器和分級(jí)電阻鏈，用基本A/D器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一級(jí)數(shù)字量，并確定一級(jí)等壓電阻；然后以一級(jí)等壓電阻上的電壓范圍作為參考電壓，再度用基本A/D器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二級(jí)數(shù)字量，并確定二級(jí)等壓電阻，依次類推，分級(jí)測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的各級(jí)數(shù)字輸出量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法，進(jìn)行第一級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的第一級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第一級(jí)等壓電阻；然后做三件事，①、用調(diào)整電阻與基本電阻鏈組合成基本調(diào)整鏈，與第一級(jí)等壓電阻等值；②、將一級(jí)電阻鏈對(duì)進(jìn)行合成，并將基本調(diào)整鏈作為一級(jí)等壓電阻合成到一級(jí)電阻鏈中；③、用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量，同時(shí)確定第二級(jí)等壓電阻；依次類推進(jìn)行以下級(jí)轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法時(shí)，第k級(jí)電阻鏈由第k級(jí)電阻鏈上部和第k級(jí)電阻鏈下部合成，所有附圖中，Rk1～Rk(n-1)稱為第k級(jí)電阻鏈上部，R’k0～R’k(n-2)稱為第k級(jí)電阻鏈下部，合并稱為第k級(jí)電阻鏈對(duì)，其中對(duì)應(yīng)電阻的電阻值相等，即RkX＝R’kX，當(dāng)一個(gè)電阻鏈對(duì)連接成一個(gè)電阻鏈時(shí)，電阻鏈中的電阻從0號(hào)到n-1號(hào)，應(yīng)該不多一個(gè)(如不會(huì)出現(xiàn)Rk6同時(shí)還出現(xiàn)R′k6)，也不少一個(gè)(如不會(huì)在電阻個(gè)數(shù)等于8電阻鏈中，同時(shí)缺少Rk6和R’k6)；當(dāng)?shù)趉級(jí)電阻鏈上部和下部合成第k級(jí)電阻鏈時(shí)，用(第k+1)級(jí)基本調(diào)整鏈等價(jià)置換第k級(jí)等壓電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是電阻鏈對(duì)的電阻鏈上部(和下部)都是由一個(gè)電阻鏈加上一個(gè)多路開關(guān)組成，多路開關(guān)為雙向開關(guān)，多路開關(guān)的多路輸入端分別連接到電阻鏈的電阻之間，根據(jù)電址編碼進(jìn)行選通，每次只有其中一路輸入端與公共端連通，該輸入端與公共端之間的電阻稱被選中電阻；所以組成的回路為K級(jí)電阻鏈上部起始端(TK)→上部選通端→(K級(jí)上部被選中電阻)→上部公共端(HK)→T→基本調(diào)整鏈→S→下部公共端(GK)→(K級(jí)下部被選中電阻)→下部選通端→分級(jí)電阻鏈下部起始端(SK)；(K級(jí)上部被選中電阻)+基本調(diào)整鏈+(K級(jí)下部被選中電阻)組成K級(jí)電阻鏈；由基本調(diào)整鏈等價(jià)置換K級(jí)電阻鏈中的等壓電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是電位差轉(zhuǎn)換法(圖9)。先用基本A/D器直接測(cè)試出模擬電位值υI對(duì)應(yīng)的第一級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)，再根據(jù)D3、D2、D1、D0將一級(jí)電阻鏈多路開關(guān)中相應(yīng)的觸點(diǎn)接通，將對(duì)應(yīng)的電位υX經(jīng)過H1輸入到減法電路，模擬電位值υI與υX相減后，根據(jù)第一級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)，確定對(duì)(υI-υX)的放大倍數(shù)，得到二級(jí)模擬電位值υ′I，然后用基本A/D器測(cè)試出二級(jí)模擬電位值υ′I對(duì)應(yīng)的第二級(jí)數(shù)字輸出量(D3、D2、D1、D0)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法和電位差轉(zhuǎn)換法時(shí)，進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換的方法是令相同電阻鏈中每個(gè)電阻都相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法和電位差轉(zhuǎn)換法時(shí)，進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換的方法是令相同電阻鏈中的電阻值不相等，令相同電阻鏈中的電阻值成等比數(shù)列就成了對(duì)數(shù)特性轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法和電位差轉(zhuǎn)換法時(shí)，前面級(jí)別的轉(zhuǎn)換進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換，后面級(jí)別的轉(zhuǎn)換進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用開關(guān)搭配電阻鏈法(即搭配式)(圖8)，設(shè)計(jì)一組可搭配電阻，可以在有效范圍內(nèi)搭配成(基本電阻鏈總電阻值)RZ的任意整數(shù)倍電阻值，先用基本A/D器完成一級(jí)轉(zhuǎn)換，并確定第一級(jí)等壓電阻后，將可搭配電阻與(基本電阻鏈RZ)搭配成一級(jí)電阻鏈，使(基本電阻鏈RZ)正好等價(jià)置換第一級(jí)等壓電阻；然后用基本A/D器完成二級(jí)轉(zhuǎn)換，并確定第二級(jí)等壓電阻后，再將可搭配電阻與(基本電阻鏈RZ)重新搭配成一、二級(jí)電阻鏈，使RZ正好等價(jià)置換第二級(jí)等壓電阻；依次類推。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接式分級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換的方法，其進(jìn)一步的特征是采用分級(jí)電阻鏈組對(duì)調(diào)整法和電位差轉(zhuǎn)換法時(shí)，進(jìn)行對(duì)數(shù)特性轉(zhuǎn)換；將基本電阻鏈和一級(jí)電阻鏈的16段電阻的電壓降按等比數(shù)列規(guī)則設(shè)計(jì)成正負(fù)各8大段，所以基本電阻鏈和一級(jí)電阻鏈電阻值的設(shè)計(jì)方案是(令電阻值公比為q≥1)R8＝R18＝R7＝R’17＝R，R9＝R19＝R6＝R’16＝q*R，RA＝R1A＝R5＝R’15＝q2*R，RB＝R1B＝R4＝R’14＝q3*R，RC＝R1C＝R3＝R’13＝q4*R，RD＝R1D＝R2＝R’12＝q5*R，RE＝R1E＝R1＝R’11＝q6*R，RF＝R1F＝R0＝R’10＝q7*R；令多路開關(guān)t全不通且單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)全部斷開，一級(jí)轉(zhuǎn)換后，成為正負(fù)各8大段的15段折線，相鄰大段之間的比例為q；二級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，要將各大段內(nèi)的電位等比地分為16小段，單個(gè)調(diào)整電阻(R’0～R’F)對(duì)基本電阻鏈進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一級(jí)等壓電阻在正8大段時(shí)，要將基本電阻鏈調(diào)整成從小到大對(duì)等壓電阻進(jìn)行替換R”0＝q-8*R，R”1＝q-7*R，R”2＝q-6*R，R”3＝q-5*R，R”4＝q-4*R，R”5＝q-3*R，R”6＝q-2*R，R”7＝q-1*R，R8＝R，R9＝q1*R，RA＝q2*R，RB＝q3*R，RC＝q4*R，RD＝q5*R，RE＝q6*R，RF＝q7*R；當(dāng)一級(jí)等壓電阻在負(fù)8大段時(shí)，要將基本電阻鏈調(diào)整成從大到小對(duì)等壓電阻進(jìn)行替換R0＝q7*R，R1＝ q6*R，R2＝q5*R，R3＝q4*R，R4＝q3*R，R5＝q2*R，R6＝q1*R，R7＝R，R”8＝q-1*R，R”9＝q-2*R，R”A＝q-3*R，R”B＝q-4*R，R”C＝q-5*R，R”D＝q-6*R，R”E＝q-7*R，R”F＝q-8*R；設(shè)RZ＝R0+…+R7+R”8+…+R”F＝R”0+…+R”7+R8+…+RF；由于一級(jí)等壓電阻有8個(gè)不同的值，所以要使用鏈調(diào)整電阻R78t～R0Ft使得基本調(diào)整鏈能夠等價(jià)置換任何一個(gè)一級(jí)等壓電阻，令R78t∥RZ＝R17＝R18，R69t∥RZ＝R16＝R19，R5At∥Rz＝R15＝R1A，R4Bt∥RZ＝R14＝R1B，R3Ct∥Rz＝R13＝ R1c，R2Dt∥RZ＝R12＝R1D，R1Et∥RZ＝R11＝R1E，R0Ft∥RZ＝R10＝R1F；然后通過控制多路開關(guān)t，在鏈調(diào)整電阻R78t～R0Ft中調(diào)用合適的一個(gè)與調(diào)整電阻鏈并聯(lián)，可以等價(jià)置換任何一個(gè)一級(jí)等壓電阻，于是，將每個(gè)大段的電位都可以按等比數(shù)列的規(guī)則分為16小段。二級(jí)轉(zhuǎn)換也是四位輸出。一、二級(jí)轉(zhuǎn)換合并起來，形成正負(fù)各128折線的壓縮特性曲線。將調(diào)整后基本電阻鏈簡(jiǎn)稱基本調(diào)整鏈。
全文摘要
當(dāng)前級(jí)別的轉(zhuǎn)換是以上一級(jí)別的等壓電阻作為基本A/D器的參考電位(只有第一級(jí)是用總參考電位)，基本A/D器根據(jù)模擬電位值與基本電阻鏈在當(dāng)前級(jí)產(chǎn)生的n個(gè)檔的子參考電位點(diǎn)相比較，將模擬電位值轉(zhuǎn)換成在當(dāng)前級(jí)別的數(shù)字輸出量，同時(shí)，用當(dāng)前級(jí)電阻鏈對(duì)上一級(jí)等壓電阻進(jìn)行等值置換，并確定當(dāng)前級(jí)電阻鏈中的等壓電阻，為下一級(jí)轉(zhuǎn)換作準(zhǔn)備，再次執(zhí)行下級(jí)分級(jí)轉(zhuǎn)換，逐級(jí)得到多個(gè)級(jí)別的數(shù)字輸出。
文檔編號(hào)H03M1/12GK1487672SQ0213966
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者陳啟星 申請(qǐng)人:陳啟星