一種多通道信號採集轉換電路的製作方法
2023-06-28 12:46:41 1
專利名稱：一種多通道信號採集轉換電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電視機ADC信號採集電路領域，具體涉及一種多通道信號採集轉換電路。
背景技術：
電視機系統中需要採集並檢測多種信號，如按鍵信號、電池電量信號、機腔溫度信號、環境亮度信號等。在按鍵信號輸入方面，有直接用多個按鍵io組成鍵盤矩陣輸入數位訊號的方式，也有通過電阻分壓方式，利用CPU提供的一路低速ADC輸入埠來模擬多個按鍵IO輸入的方式；在電池電量信號輸入方面，絕大部分採用不同精度的ADC轉換器來實現信號採集；在機腔溫度信號、環境亮度信號輸入方面，普遍的方法是，先用相應的傳感器感應機腔溫度信號或者環境亮度信號，再分別用不同的ADC模塊來實現信號的採集。[0003] 當電視系統中需要集成上述多項功能時，不得不採用多個ADC轉換結構以及多個10 口來完成信號的採集和檢測。這樣就面臨著一個IO 口資源需求大，輸入電路結構複雜的問題。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種簡化電路結構、縮減所用10 口數量的、實現多個通道多種信號的自動採集的多通道信號採集轉換電路。 為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種多通道信號採集轉換電路，包括通道選擇模塊，從多個通道中選擇一路模擬信號；ADC模塊，將所述模擬信號轉換成數位訊號；輸出鎖存模塊，鎖存並輸出所述數位訊號；時序控制模塊，產生電路工作所需的時序信號和控制信號。 可選的，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號包括控制所述通道開/關的多通道選擇的時分復用時序信號和區分不同通道的通道標識信號。其中，所述通道標識信號的位數n和所述通道的個數N的關係為n = log2N。 可選的，所述多通道信號採集轉換電路還包括通道使能模塊，產生通道使能信號從所述多個通道中選擇需要採集信號的通道。所述多通道選擇的時分復用時序信號，控制所述被選擇的通道的開/關。 可選的，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號還包括數據輸出同步信號，允許數據被後級電路讀取。 可選的，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號還包括ADC模塊的復位信號，使ADC模塊沒有接收到所述模擬信號時停止工作。 可選的，所述通道選擇模塊採用多選一的模擬開關。所述多選一的模擬開關的通
過與非門被所述時序控制模塊控制。 可選的，所述ADC模塊為逐次逼近的ADC電路。 可選的，所述ADC模塊產生通道轉換結束信號給時序控制模塊，使時序控制模塊產生下一個通道轉換周期的時序控制信號。 本實用新型提供了一種多通道信號採集轉換電路，通過單個ADC多通道循環採集的方式實現電視機系統中多種信號自動採集，節省了 ADC模塊的使用量，極大的簡化了輸入電路結構，同時縮減了所用的IO 口數量。整個多通道ADC電路結構簡單，效率高，用一個ADC實現多通道信號轉換，是電視機系統應用中一個經濟，靈活的選擇。
圖1是本實用新型的實施例-一的電路結構框圖；圖2是本實用新型的實施例—二的電路結構框圖；圖3是本實用新型的實施例—三的電路結構框圖；圖4是本實用新型的一種通道選擇模塊的結構示意圖[0018]圖5是本實用新型的實施例-一對應的工作流程圖；圖6是本實用新型的實施例-一對應的工作時序圖；圖7是本實用新型的實施例—二對應的工作流程圖；圖8是本實用新型的實施例—二對應的工作時序圖；圖9是本實用新型的實施例—三對應的工作流程具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細描述。 參照圖1，圖1是本實用新型的實施例一的電路結構框圖。如圖1所示，本實用新型的多通道信號採集轉換電路包括以下幾個模塊多通道選擇模塊(即圖中標示"N選一通道"的模塊)、ADC模塊、時序控制模塊和輸出鎖存模塊，其中通道數為N，N為大於1的自然數。 多通道選擇模塊可以從N路通道A1-AN中選擇一路通道中的輸入信號(即模擬信號)發送給ADC模塊進行處理。本實施例中，採用N選一的模擬開關作為多通道選擇模塊。每一通道傳輸一路信號，該信號通常是傳感器採集得到的電視機系統中的模擬信號，例如按鍵信號、電池電量信號、機腔溫度信號、環境亮度信號等。多通道選擇模塊在同一時刻只能將一路通道打開，其餘通道關閉，並且將打開的通道中的信號發送到ADC模塊中進行處理。 ADC模塊將從多通道選擇模塊發送過來的模擬信號轉換成數位訊號；雖然ADC模塊在同一時刻只能轉換從多通道選擇模塊發送過來的一種模擬信號，但是通過多通道選擇模塊選擇不同的信號，ADC模塊可以通過時分復用的方式實現轉換多種不同的信號。這樣多種信號轉換共用一個ADC模塊，簡化了電路結構，節約了成本。考慮到電視機系統中的轉換精度和頻率需求，該模塊可以由一個逐次逼近的ADC電路來實現。 輸出鎖存模塊鎖存並輸出由ADC模塊處理的數位訊號，直到數據在同步信號DR有效時供後級電路(如CPU)讀取，若數據不被讀取，則在下一個通道轉換結束後被更新。[0028] 時序控制模塊產生電路工作所需的時序信號和控制信號，包括N通道選擇的時分復用時序信號SL0T[1:N]及通道標識信號CH—SIGN[n:l]等。N通道選擇的時分復用時序
4信號SLOT[1 :N]和各通道A1-AN —一對應，控制各通道A1-AN的開/關，使得在同一時刻最 多只有一個通道打開並傳輸信號。通道標識信號CH—SIGN[n:l]，標識並區分不同的通道。 當某一通道A[i]打開時，對應的通道標誌信號有效，表示此時AD轉換的是通道A[i]的模 擬信號。通道標識信號的位數n和通道數N的關係為n = 1og2N。 ADC模塊工作所需的時鐘信號可以由系統產生，也可以由時序控制模塊產生，本實 施例優選由時序控制模塊產生ADC模塊的時鐘信號。 時序控制模塊產生電路工作所需的時序信號和控制信號還可以包括數據輸出同 步信號DR，標誌輸出信號是否有效，允許數據被後級電路讀取。當數據輸出同步信號DR有 效時，輸出鎖存模塊輸出的數據有效，供後級電路(如CPU)讀取。 圖2是本實用新型的實施例二的電路結構框圖。如圖2所示，在圖l所示電路結 構的基礎上增加了一個通道使能模塊，產生通道使能信號CH_EN[1 :N]，從N個通道A1-AN中 選擇需要採集信號的通道。通道使能信號CH_EN[1 :N]為與N個通道A1-AN —一對應的使 能信號。當需要採集某個通道的信號，則把對應的使能信號設置有效。若某個通道的使能 信號設置為禁止，則不採集該通道的信號，同時也不產生該通道的數據輸出有效的同步信 號DR。通過通道使能信號CH—EN[1:N]可以在多個通道A1-AN中選取一個或幾個需要採集 信號的通道，其他未被通道使能信號CILEN[1:N]選中的通道關閉。如某通道A[m]未被其 對應的通道使能信號CH—EN[m]使能，那麼該通道關閉。此時即使其對應的通道選擇的時分 復用時序信號SLOT[m]有效，仍然不會有模擬信號被傳送到ADC模塊。某一時刻，某一通道 對應的通道使能信號和對應的通道選擇時分復用時序信號同時有效時，該通道的信號才能 被採集。這樣既可以有選擇性採集需要的某些通道的 信號，對於不需要採集信號的通道則 關閉，節省了能耗；又可以通過時分復用的方式實現多通道的自動採集，精簡了電路結構。 圖3是本實用新型的實施例三的電路結構框圖。如圖3所示，在圖2所示電路結 構的基礎上，時序控制模塊產生電路工作所需的時序信號和控制信號還可以包括ADC模塊 的復位信號，使ADC模塊沒有接受到輸入信號(即模擬信號)時停止工作，直到通道有效周 期結束。 圖4是本實用新型的一種通道選擇模塊的結構圖。其中，A1、A2.,.AN為N個通道，
每個通道傳輸相應的模擬信號。從圖4中可以看出，本實施例採用多選一的模擬開關作為 通道選擇模塊，並且通過與非門被時序控制模塊控制。各通道對應的開關的打開或關閉由 通道使能信號CH—EN[1:N]和時序信號SLOT[l :N]共同控制。若要採集任意幾個通道信號， 則在電路工作期間這些通道的CH_EN[i]可以一直保持為有效。因為SL0T[1:N]是一個時 分復用的時序信號，所以任意一個時刻只有一個通道的開關能打開，不會引起各通道間數 據的幹擾。 下面結合圖5說明未採用通道使能信號的多通道信號採集轉換電路(實施例一 ) 對應的工作流程 1.當多通道信號採集轉換電路開始工作後，時序控制模塊產生N通道時分復用的 時序信號SL0T[1:N]; 2.在某個通道有效時間內(SL0T[i]為高電平)，則通道選擇模塊中對應通道的模 擬開關打開，該通道信號傳送到AD轉換模塊處理； 3. AD轉換模塊把模擬信號轉換成數位訊號；[0038] 4.數位訊號送到輸出鎖存模塊鎖存； 5.時序控制模塊產生輸出同步信號，允許數據被後級電路讀取； 6.通道有效時序信號結束，SL0T[i]變為低電平，時序控制模塊產生下一個通道
的時序信號，一個通道的轉換周期結束。 圖5所示流程對應的時序圖如圖6所示。由時序控制模塊產生N通道時分復用的 時序信號SLOT[l :N]，當某個通道對應的時序信號為高電平時，電路對該通道的信號進行轉 換；任意一個時刻，只有一個SLOT信號為高電平。在通道信號轉換期間，時序控制模塊產生 通道標識信號ClSIGN[n:l]，用於區分轉換的通道；該通道信號經過AD轉換後，數據被輸 出鎖存模塊鎖存，時序控制模塊產生輸出同步信號DR，DR為一個高電平的脈衝信號。在DR 信號的下降沿，後級電路讀取數據和通道標識信號。 為了優化本實用新型的工作性能，在電路中加入產生通道使能信號CILEN[1:N] 的通道使能模塊，這樣就可以根據需要選取想要採集並轉換數據的通道。其對應的多通道 信號採集轉換電路(實施例二)的工作流程如圖7所示。在上述的步驟1和步驟2之間， 可以增加對通道選擇使能信號CILEN[i]的判斷(步驟7)。若對應通道使能信號有效(CH_ EN[i]為高電平)，則通道選擇模塊中對應通道的模擬開關打開，該通道信號傳送到AD轉換 模塊處理；若對應通道選擇使能信號CH_EN[i]為無效，則對應通道的模擬開關關斷，從而 降低電路的功耗。同時，若通道選擇使能信號CILEN[i]為無效，時序控制模塊在該通道轉 換周期內不產生有效的輸出同步信號DR，避免後級電路讀取錯誤的數據。 圖7所示流程對應的時序圖如圖8所示。通道使能信號CH_EN[1:N]高電平時有 效，表示對應通道有信號需要採集轉換。在圖8中，CH_EN[2]為低電平，通道2的信號無 效，其他通道信號被採集；由時序控制模塊產生N通道有效的時序信號SL0T[1:N]，高電平 有效；時序控制模塊根據通道有效信號產生通道標識信號CH_SIGN[n: 1];經過1個通道轉 換周期後，時序控制模塊產生一個有效的輸出同步信號DR，在該有效的同步信號DR的下降 沿CPU讀取數據和通道信息。在圖8中，由於通道2的信號不採集，所以沒有對應的有效DR 信號產生，輸出數據保持通道1的數據。 作為一種進一步的優化實施方式，在電路中加入ADC模塊的復位信號。本實施例 中該ADC模塊的復位信號時序控制模塊產生。其對應的多通道信號採集轉換電路(實施例 三)的工作流程如圖9所示。就是對於上述步驟7，當對應通道使能信號CILEN[i]為無效， 則對應通道的模擬開關關斷。同時時序控制模塊產生AD轉換模塊的復位信號，在通道不需 要轉換時，使AD轉換模塊停止工作，直到通道有效周期結束，從而進一步降低電路的功耗。 作為優選的實施方式，實施例一、實施例二和實施例三中的ADC模塊還可以產生 通道轉換結束信號給時序控制模塊，使時序控制模塊產生下一個通道轉換周期的時序控制 信號，以提高信號轉換的正確率。對應的工作流程為就是在上述步驟4數位訊號送到輸出 鎖存模塊鎖存的同時產生該通道轉換結束信號給時序控制模塊，使時序控制模塊產生下一 個通道轉換周期的時序控制信號。 在不偏離本發明的精神和範圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施例。應 當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發明不限於在說明書中所述的具體實施例。
權利要求一種多通道信號採集轉換電路，包括通道選擇模塊，從多個通道中選擇一路模擬信號；ADC模塊，將所述模擬信號轉換成數位訊號；輸出鎖存模塊，鎖存並輸出所述數位訊號；時序控制模塊，產生電路工作所需的時序信號和控制信號。
2. 根據權利要求1所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號包括控制所述通道開/關的多通道選擇的時分復用時序信號和區分不同通道的通道標識信號。
3. 根據權利要求2所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述通道標識信號的位數n和所述通道的個數N的關係為n = log2N。
4. 根據權利要求2所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述多通道信號採集轉換電路還包括通道使能模塊，產生通道使能信號從所述多個通道中選擇需要採集信號的通道。
5. 根據權利要求4所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述多通道選擇的時分復用時序信號，控制所述被選擇的通道的開/關。
6. 根據權利要求1或2或4或5所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號還包括數據輸出同步信號，允許數據被後級電路讀取。
7. 根據權利要求1或2或4或5所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述時序控制模塊產生的時序信號和控制信號還包括ADC模塊的復位信號，使ADC模塊沒有接受到所述模擬信號時停止工作。
8. 根據權利要求1或2或4或5所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述通道選擇模塊採用多選一 的模擬開關。
9. 根據權利要求8所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述多選一的模擬開關通過與非門被所述時序控制模塊控制。
10. 根據權利要求1或2或4或5所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於，所述ADC模塊為逐次逼近的ADC電路。
11. 根據權利要求1或2或4或5所述的多通道信號採集轉換電路，其特徵在於所述ADC模塊產生通道轉換結束信號給時序控制模塊，使時序控制模塊產生下一個通道轉換周期的時序控制信號。
專利摘要本實用新型提供了一種多通道信號採集轉換電路，包括通道選擇模塊，從多個通道中選擇一路模擬信號；ADC模塊，將所述模擬信號轉換成數位訊號；輸出鎖存模塊，鎖存並輸出所述數位訊號；時序控制模塊，產生電路工作所需的時序信號和控制信號。本實用新型通過單個ADC多通道循環採集的方式實現電視機系統中多種信號採集檢測，節省了ADC模塊的使用量，極大的簡化了輸入電路結構，同時縮減了所用的IO口數量。整個多通道ADC電路結構簡單，效率高，用一個ADC模塊實現多通道信號轉換，是電視機系統應用中一個經濟，靈活的選擇。
文檔編號H04N5/44GK201541313SQ200920213639
公開日2010年8月4日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者嚴淼, 徐興明, 羅先才, 胡燕, 陳富濤 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司