專利名稱：高速數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，適用于電子技術(shù)領(lǐng)域尤其是需要高速工作的場合，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號或進行相反的轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)有的數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器每完成一次轉(zhuǎn)換，都要花費一定時間，縮短這一時間，就能提高轉(zhuǎn)換速度，但這與提高轉(zhuǎn)換精度是相矛盾的，目前還沒有找到有效的解決方法。因此，按現(xiàn)行方案設(shè)計制造的數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速度與高精度難以俱全，仍不能滿足許多場合的要求。
本實用新型的目的是提供一種高速度與高精度可以俱全的數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，其轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換精度并不相互矛盾，可視需要分別確定。
現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器本質(zhì)上都屬于串行工作方式，即轉(zhuǎn)換是逐次進行的，只有在某次轉(zhuǎn)換圓滿完成后，才能正確地開始另一次轉(zhuǎn)換，其間要白白等待一段時間，從而導(dǎo)致了速度與精度之間的矛盾。若在某次轉(zhuǎn)換完成前就開始另一次轉(zhuǎn)換，使兩次轉(zhuǎn)換在工作時間上有部分重迭，則單位時間內(nèi)所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)比逐次進行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換次數(shù)要多，也即轉(zhuǎn)換速度要高?；谶@種考慮，本實用新型設(shè)計的轉(zhuǎn)換器裝置由多個相同的單元轉(zhuǎn)換器和步序信號產(chǎn)生器組成。各單元轉(zhuǎn)換器的輸入端和輸出端均采用總線方式連接，而其轉(zhuǎn)換啟動端和輸出控制端與步序信號連接后構(gòu)成一個閉合回路，在步序信號控制下，各單元轉(zhuǎn)換器輪流啟動轉(zhuǎn)換過程并輪流輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。每路步序信號既作為某個單元轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換啟動信號又作為其相鄰單元轉(zhuǎn)換器的輸出控制信號，這種連接方式使各單元轉(zhuǎn)換器在工作時間上可以有效地相互重迭，從而提高了轉(zhuǎn)換速度。單元轉(zhuǎn)換器是在現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上增加某些接口電路而成的，由現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器完成全部轉(zhuǎn)換工作，接口電路主要實現(xiàn)轉(zhuǎn)換啟動信號的變換及轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出控制。步序信號產(chǎn)生器由計數(shù)器和譯碼器組成，計數(shù)器的模等于所含的單元轉(zhuǎn)換器個數(shù)。譯碼器對計數(shù)器的每個狀態(tài)進行譯碼，輸出的步序信號分別送至各單元轉(zhuǎn)換器。若假定步序信號高電平有效，則其前沿作為轉(zhuǎn)換啟動信號的有效沿，其高電平作為輸出控制信號的有效電平。計數(shù)器的時鐘每作用一次，就有一路步序信號變?yōu)橛行?，就會啟動一次轉(zhuǎn)換過程并輸出一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，故時鐘脈沖的重復(fù)頻率與該轉(zhuǎn)換器裝置的轉(zhuǎn)換速度在數(shù)值上相等，時鐘脈沖可作為同步信號使用。
本實用新型涉及的轉(zhuǎn)換器裝置是用數(shù)量來換取高速的，即用多個相同的低速轉(zhuǎn)換器來構(gòu)成一個等效的高速轉(zhuǎn)換器，這樣能較徹底地解決速度與精度之間的矛盾，其最高轉(zhuǎn)換速度與所含的單元轉(zhuǎn)換器個數(shù)呈線性關(guān)系，而其轉(zhuǎn)換精度與單元轉(zhuǎn)換器的完全相同。該轉(zhuǎn)換器裝置最適于集成化，以縮小體積、降低功耗、提高可靠性。
以下結(jié)合附圖詳細介紹該轉(zhuǎn)換器裝置的組成及工作原理。


圖1是單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的原理方塊圖。
圖2是高速數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的原理方塊圖。
圖3是單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理方塊圖。
圖4是高速模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理方塊圖。
圖中的箭頭表示信號流向，其它各種符號及其表示的意義對照如下UDACj第j個單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器SCj第j個單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器中的鎖存器D／Aj第j個單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器中的數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路MKj第j個單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器中的模擬開關(guān)
UADCj第j個單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器DWj第j個單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中的單穩(wěn)觸發(fā)器ADCj第j個單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中的現(xiàn)有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器STMj第j個單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中的三態(tài)門Sj第j路步序信號，其高電平有效Kj第j路轉(zhuǎn)換啟動信號，其上升沿有效Cj第j路輸出控制信號、其高電平有效j下標變量，其值為j＝1，2，3……n÷n模n計數(shù)器Qi模n計數(shù)器的第i位i下標變量，其值為i＝1，2，3……myM譯碼器D數(shù)字信號或其構(gòu)成的總線A模擬信號或其構(gòu)成的總線CP時鐘脈沖信號圖1所示的單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器由鎖存器、數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路和模擬開關(guān)組成。當Kj信號有效時，鎖存器立即鎖存輸入總線上的數(shù)字信號D，經(jīng)數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換好的模擬信號A，必須等到Cj信號有效，使模擬開關(guān)導(dǎo)通時才能送上輸出總線。模擬開關(guān)導(dǎo)通時呈很低阻抗，截止時呈很高阻抗，以便實現(xiàn)總線方式連接。
圖2所示的高速數(shù)／模轉(zhuǎn)換器由n個相同的單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器、模n計數(shù)器和譯碼器組成。圖中的連接方式能保證各單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器從其轉(zhuǎn)換啟動信號有效到其輸出控制信號有效必須相隔(n－1)個時鐘周期，即在某次轉(zhuǎn)換啟動后的第(n－1)個時鐘脈沖到來時，才開始輸出此次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，只要單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器能在(n－1)個時鐘周期內(nèi)完成一次轉(zhuǎn)換，就能輸出正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。所以，該高速數(shù)／模轉(zhuǎn)換器所能達到的最高轉(zhuǎn)換速度為單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的(n－1)倍。但這是理論值，而實際值取決于模n計數(shù)器、譯碼器、單元數(shù)／模轉(zhuǎn)換器中的鎖存器及模擬開關(guān)所能達到的最高工作速度，因此，應(yīng)采用高速電路來實現(xiàn)這些部件。如果采用ECL電路，目前可達到的水平為每秒幾億次。
圖3所示的單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器由單穩(wěn)觸發(fā)器、現(xiàn)有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器和三態(tài)門組成。當Kj信號有效時，單穩(wěn)觸發(fā)器產(chǎn)生一個最佳寬度且寬度恒定的脈沖信號，該信號作為現(xiàn)有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換啟動信號，使現(xiàn)有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器在不同轉(zhuǎn)換速度時均能穩(wěn)定、可靠地工作?，F(xiàn)有模／數(shù)轉(zhuǎn)換器每啟動一次轉(zhuǎn)換，能自動地對輸入總線上的模擬信號A進行采樣、保持樣點電平并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號D、將轉(zhuǎn)換好的結(jié)果存入內(nèi)部鎖存器中，必須等到Cj信號有效，使三態(tài)門打開時，內(nèi)部鎖存器中的數(shù)字信號D才能送上輸出總線，三態(tài)門關(guān)閉時，其輸出端呈高阻抗，以便實現(xiàn)總線方式連接。
圖4所示的高速模／數(shù)轉(zhuǎn)換器由n個相同的單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、模n計數(shù)器和譯碼器組成。所能達到的最高轉(zhuǎn)換速度同樣是單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的(n－1)倍，而轉(zhuǎn)換精度與單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的相同。為了適應(yīng)高速工作，提高性能指標，單元模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中的單穩(wěn)觸發(fā)器及三態(tài)門必須用高速電路來實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.由多個相同的單元數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和步序信號產(chǎn)生器組成的高速數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，其特征是多個相同的單元數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個閉合環(huán)路，在步序信號控制下輪流啟動轉(zhuǎn)換過程并輪流輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，其特征是構(gòu)成閉合環(huán)路的各單元數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器在工作時間上可以相互重迭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，其特征是步序信號產(chǎn)生器由計數(shù)器和譯碼器組成，且計數(shù)器的模等于所含的單元數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高速數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置，其特征是各單元數(shù)／模、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端和輸出端均采用總線方式連接。
專利摘要本實用新型涉及一種改進的高速數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器裝置。適用于電子技術(shù)領(lǐng)域尤其是需要高速工作的場合，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號或進行相反的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換器由多個相同的單元轉(zhuǎn)換器及步序信號產(chǎn)生器組成，所有單元轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個閉合環(huán)路，在步序信號控制下輪流參與轉(zhuǎn)換工作，使各單元轉(zhuǎn)換器在工作時間上可以相互重疊，故單位時間內(nèi)所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)比單個單元轉(zhuǎn)換器的要多，從而提高了轉(zhuǎn)換速度。目前可達到的水平為每秒幾億次。
文檔編號H03M1/66GK2033561SQ8820561
公開日1989年3月1日 申請日期1988年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月1日
發(fā)明者李宏斌 申請人:李宏斌