高頻峰值模數轉換的製作方法

2024-02-19 19:53:15

專利名稱：高頻峰值模數轉換的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻峰值模數轉換。
本發明人在ZL98242418.3、ZL00229122.3和ZL00230123.7專利中用過AC A/D交流模數轉換技術，即50Hz正弦交流信號，經π/2移相、零電壓比較，獲取信號峰同步脈衝，在該脈衝作用下，對交流信號逐波模數轉換。它與傳統模數轉換不同，是在被測信號所形成的脈衝控制下的被動式模數轉換。但它脫離不了「採樣—轉換—恢復」的工作模式。尤其採樣，實質是讓電容充電，保持被測信號瞬間電壓，往後再逐步轉換。電容充電是否到位，即所充電壓能否等於被測電壓，是模數轉換成敗的關鍵。設穩定電壓Vm通過電阻R向電容C充電，申容兩端申壓Vc＝Vm(1-e-t/RC)是按指數規律上升。僅當電路時間常數RC很小，充電時間t很長，即t/RC→∞時，Vc→Vm，電容充電到位。但實際使用RC不能太小，高頻信號周期短，為了保證充電電壓相對穩定，峰值可取時間間隔極短，很難保證電容充電到位，導致隨後轉換可能失敗。可見要實現高頻峰值模數轉換除了通過移相後產生信號的峰脈衝以外，還必須具備一種新的不經過採樣過程就能即時一次性直接比較的模數轉換——直比模數轉換。
本發明的目的於在對高頻正弦交變信號和高頻脈衝信號的峰值進行模數轉換。
本發明的目的是通過以下電路結構來實現的。高頻峰值模數轉換其特點在於它的電路結構包括移相電路和直比模數轉換電路。其特點在於移相電路可以是正弦移相電路或脈衝延時電路。高頻信號經移相電路產生峰記錄信號，並進入直比模數轉換電路在峰記錄脈衝時刻完成信號峰值模數轉換。模數轉換受被測信號所形成的脈衝控制，是被動式模數轉換。其特點還在於直比模數轉換電路包括比較基準電壓、電壓比較器、觸發器和邏輯門電路等部分，外圍特別設有峰記錄信號輸入口，另還有信號輸入口、採樣脈衝輸入口、數據輸出口以及工作電源口等；經過數位化的m個逐一遞增的比較基準電壓與信號電壓，經m個電壓比較器同時不斷比較，由m個觸發器在峰記錄脈衝時刻記錄下m個電壓比較器輸出狀態，再從所有輸出中用邏輯門判定出比較電壓能達最高的電壓比較器，它所對應的比較基準電壓數字量即為信號峰值電壓數字量，全過程即時一次性直接比較，實現零時間模數轉換。
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述

圖1為某一移相電路。
圖2為本發明實施例原理框圖。
高頻峰值模數轉換，其特點在於它的電路結構包括移相電路和直比模數轉換電路。其特點在於移相電路可以是正弦移相電路或脈衝延時電路。高頻信號經移相電路產生峰記錄信號，並進入直比模數轉換電路在峰記錄脈衝時刻完成信號峰值模數轉換。模數轉換受被測信號所形成的脈衝控制，是被動式模數轉換。移相電路有各種形式，通常用RC移相電路，所移相角φ，則有tg=12fRC]]>對於頻率為f的正弦交變信號，φ的大小取決於電路時間常數RC，一般先確定電容C的大小，再根據φ的要求再調節電阻R的大小。上式φ最大移相難達90°，若移相大於90°，可採用多節移相。相角可前移，也可後移，可移大也可移小，這完全由移相後的峰記錄脈衝有效沿要正對信號峰頂這一要求決定的。圖1是本實施例正弦移相電路，二節相位後移，第一節移相60°，第二節可調最大移相60°，由電阻R2調節，兩節共移相90°，達到峰記錄脈衝前沿正對信號峰頂的要求。高頻脈衝信號也可以採用信號通過電路級間延時獲得峰記錄脈衝，本實施例直比模數轉換塊中的與門A即有級間延時作用。高頻峰值模數轉換，其特點還在於直比模數轉換電路包括比較基準電壓、電壓比較器、觸發器和邏輯門電路等部分，外圍特別設有峰記錄信號輸入口，另還有信號輸入口、採樣脈衝輸入口、數據輸出口以及工作電源口等；經過數位化的m個逐一遞增的比較基準電壓與信號電壓，經m個電壓比較器同時不斷比較，由m個觸發器在峰記錄脈衝時刻記錄下m個電壓比較器輸出狀態，再從所有輸出中用邏輯門判定出比較電壓能達最高的電壓比較器，它所對應的比較基準電壓數字量即為信號峰值電壓數字量。全過程即時一次性直接比較，實現零時間模數轉換。現結合圖2詳細說明。設n進位兩位數，有m＝n2-1個數，用m個等值電阻R0經外接電阻RK串接在電壓為V的電壓基準源上，R0分得電壓V0=R0(n2-1)R0+RKV]]>作為單位基準電壓，調整RK值，可選取不同精度的單位基準電壓，RK為量程選擇調整電阻。電阻間有m個節點，每個節點賦於一個標號數ij，它是兩位數，高位數i，低位數j，j縫n進1。ij由小到大依序排列00 01 02 03…………0(n-1)10 11 12 13…………1(n-1)20 21 22 23…………2(n-1)  (n-1)0 (n-1)1 (n-1)2 (n-1)3………(n-1)(n-1)節點標號數ij規定了與之相連的電壓比較器和觸發器的標號，並授予數權，即當它們輸出高電位就等效輸出這個數ij。各比較基準電壓Vij＝(ij)·V0(i＝0,1，2……n-1，j＝1，2……n-1，0)，與高頻信號電壓Vf同時加到m個電壓比較器「-」、「+」輸入端不斷進行比較，當Vf＞Vij，比較器輸出「1」(高電位)，反之輸出「0」(低電位)。比較器輸出即為觸發器輸入，峰記錄脈衝到來時刻，m個觸發器便記錄下該時刻m個電壓比較器的輸出狀態。觸發器有兩個相反的輸出狀態，即Q＝1 Q＝0或Q＝0 Q＝1。運用「與」邏輯，高位相「與」(記作「·」)Q10·Q20、Q20·Q30……Q(n-2)0·Q(n-1)0，其結果是峰值態時，Qi0＝1，Q(i+1)0＝0(Q((i+1)0＝1)，高位數i為最大，Qi0·Q(i+1)0＝1，其他「與」輸出為0。低位相「與」Qi1·Qi2、Qi2·Qi3……Qi(n-2)·Qi(n-1)、Qi(n-1)·Q(i+1)0(i＝0，1，2……n-1)，其結果是峰值態時，Qij＝1，Qi(j+1)＝0(Qi(j+1)＝1)，低位數j為最大，Qij·Qi(j+1)＝1，其餘「與」輸出為「0」。於是ij便是信號峰值模數轉換的結果。最後運用「或」邏輯把ij解碼成二進位數。可先把不同的i相同的j合併成0j＝1，2，3……(n-1)，再把0j解碼成低位二進位數。高位二進位數直接由i解碼而成。本實施例採用十六進位(H)，n＝16，m＝255，i＝0，1，2……f(H)，j＝1，2……f，0(H)，最大轉換數為ff(H)，以八位並行輸出。工作模式當採樣脈衝輸入口接「1」為逐波模數轉換，接脈衝(寬度＞信號周期)為間歇模數轉換；當峰記錄信號輸入口接「1」為傳統模數轉換。Rk(k＝1，2，3……)為量程調整電阻，選擇不同Rk值對應不同量程。RL為隔離電阻，峰記錄脈衝延時後經RL做送數請求。
本發明用於高頻正弦交變信號峰值數位化測量、幅度調製數位化以及極高採樣率模數轉換，尤其高頻脈衝測量，可設想一種數字變幅通訊即在「0，1」通訊同時增加「0， (＝1』)」通訊，以脈衝峰值比值k來區分信道，以達增容目的。若能成功，該發明前景遠大。另直比模數轉換電路繁，元件多，但可集成。對多種頻率信號測量需中途重調移相電路，對脈衝信號測量則無此憂。
權利要求
1.一種高頻信號峰值模數轉換，其特徵在於它的電路結構包括移相電路和直比模數轉換電路；其特徵在於移相電路可以是正弦移相電路或脈衝延時電路；高頻信號經移相電路產生峰記錄信號，並進入直比模數轉換電路在峰記錄脈衝時刻完成信號峰值模數轉換；模數轉換受被測信號所形成的脈衝控制，是被動式模數轉換；其特徵還在於直比模數轉換電路包括比較基準電壓、電壓比較器、觸發器和邏輯門電路等部分，外圍特別設有峰記錄信號輸入口，另還有信號輸入口、採樣脈衝輸入口、數據輸出口以及工作電源口等；經過數位化的m個逐一遞增的比較基準電壓與信號電壓，經m個電壓比較器同時不斷比較，由m個觸發器在峰記錄脈衝時刻記錄下m個電壓比較器輸出狀態，再從所有輸出中用邏輯門判定出比較電壓能達最高的電壓比較器，它所對應的比較基準電壓數字量即為信號峰值電壓數字量；全過程即時一次性直接比較，實現零時間模數轉換。
全文摘要
本發明公開一種高頻峰值模數轉換，其電路結構包括移相和直比模數轉換電路。信號經移相產生峰記錄信號，並進直比模數轉換塊與基準電壓經電壓比較器比較，待峰記錄脈衝時刻由觸發器記錄各電壓比較器輸出，從所有輸出中由邏輯門判定出比較電壓能達最高的電壓比較器，它所對應數位化基準電壓即為信號峰值數字量。全過程即時一次性直接比較，實現零時間模數轉換。本發明用於峰值測量、調製等，尤其在數字變幅通訊設想中有遠大前景。
文檔編號H03M1/12GK1507158SQ02147820
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月9日 優先權日2002年12月9日
發明者劉祖武 申請人:劉祖武