專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直接對(duì)數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以分貝為單位的，特別是聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
在數(shù)字式聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中，要經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)運(yùn)算和模數(shù)轉(zhuǎn)換兩個(gè)過(guò)程。現(xiàn)有技術(shù)中有兩種處理方法，一種是先用對(duì)數(shù)運(yùn)算電路將信號(hào)壓縮，然后再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以得到較大動(dòng)態(tài)范圍。但因?qū)?shù)運(yùn)算由PN結(jié)的伏安特性產(chǎn)生，溫度穩(wěn)定性較差，調(diào)試也麻煩。另一種直接對(duì)檢波輸出進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再用微處理機(jī)完成對(duì)數(shù)運(yùn)算，這種方法溫度穩(wěn)定性好，調(diào)試簡(jiǎn)單，但要同時(shí)在速度、分辯率、動(dòng)態(tài)范圍、功耗等指標(biāo)上達(dá)到一定水平，對(duì)A/D芯片要求極高，價(jià)格昂貴。
本發(fā)明給出了一種新的電路，將模數(shù)轉(zhuǎn)換和對(duì)數(shù)運(yùn)算一步完成，使得在低成本、低功耗下，既達(dá)到了高分辯和大動(dòng)態(tài)范圍，又滿足了一般聲學(xué)測(cè)量所需的速度。
本發(fā)明的工作原理及處理方法是這樣的電容通過(guò)電阻放電時(shí)，其電壓與時(shí)間成指數(shù)規(guī)律變化，反過(guò)來(lái)，時(shí)間與電壓則成對(duì)數(shù)規(guī)律變化。將電容充電至被測(cè)電壓，然后通過(guò)電阻放電至參考電壓，測(cè)出放電的時(shí)間即可得到被測(cè)電壓的對(duì)數(shù)值。這樣，在完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)也完成了對(duì)數(shù)運(yùn)算。

圖1是原理框圖，其中VX為被測(cè)電壓，Vr為參考電壓，Vo為輸出脈沖電壓。圖中K1、K2起換向開(kāi)關(guān)的作用，平時(shí)K1合上，K2斷開(kāi)，使電容C充電至Vx。轉(zhuǎn)換時(shí)，K1斷開(kāi)，K2合上，此時(shí)Vc＞Vr，高精度比較器A輸出一脈沖，當(dāng)放電至Vc＜Vr時(shí)，脈沖結(jié)束，由脈寬測(cè)量電路B測(cè)出脈沖寬度即可完成對(duì)數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換，用微處理機(jī)配合軟件來(lái)測(cè)量脈沖寬度，並作適當(dāng)計(jì)算，很容易得到輸入電壓的分貝值。
圖2是一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案。其中K1、K2完成換向作用，K3用作反向器。模擬開(kāi)關(guān)工作電壓選得較高，與運(yùn)放相同，是為了降低導(dǎo)通電阻，在精度要求不高時(shí)，也可接+5V。A1為低漂移，低輸入偏流運(yùn)放，將RC上的電壓放大幾十至幾百倍后送比較器A2，這樣構(gòu)成了極高精度，低漂移的比較器。A2也可用低功耗運(yùn)放代替。發(fā)光二極管用來(lái)限幅，防止A1進(jìn)入飽和區(qū)。三極管T用作電平轉(zhuǎn)換。從電路圖不難分析出，在P1端加-TTL高電平，P2端便會(huì)輸出一個(gè)負(fù)脈沖，測(cè)出脈沖寬度，即可完成對(duì)數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辯率可做到0.1分貝脈寬由微處理機(jī)結(jié)合軟件來(lái)測(cè)量最為方便，只需占用兩根I/O線。該方案特別適用于以電池供電的帶微處理機(jī)的智能聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中，也可用于臺(tái)式儀器，當(dāng)電源電壓足夠高時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍可超過(guò)60db。該電路也可省去A1，但在用相同型號(hào)的A2時(shí)，精度要低些。這種模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端可加一級(jí)低漂移直流放大器，以便在較低電源電壓下得到盡可能大的動(dòng)態(tài)范圍。電容C可取幾十至幾百nF，實(shí)際取100nF為好。兩圖中的K1、K2也可以現(xiàn)成的模擬換向開(kāi)關(guān)取代。
使用本發(fā)明做成的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器或其它以分貝為單位的儀器具有如下優(yōu)點(diǎn)1、溫度穩(wěn)定性好;2、動(dòng)態(tài)范圍大(50～60db);3、功耗低;4、成本低;5、轉(zhuǎn)換速度較高(小于8ms)。
權(quán)利要求
1.含有對(duì)數(shù)運(yùn)算和模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路，其特征在于對(duì)數(shù)運(yùn)算和模數(shù)轉(zhuǎn)換是利用一個(gè)測(cè)量電容從被測(cè)電壓通過(guò)電阻放電至參考電壓的放電時(shí)間的電路(稱(chēng)之為直接對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路)一次完成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征是直接對(duì)數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由電子開(kāi)關(guān)、電容、電阻、高精度比較器、脈沖寬度測(cè)量電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電路，其特征是高精度比較器由一低輸入偏流、低漂移運(yùn)放與一比較器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電路，其特征是電容C取值為幾十至幾百nF之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4所述電路，其特征是脈寬測(cè)量和電子開(kāi)關(guān)控制均由微處理機(jī)的I/O線配合軟件來(lái)完成。
全文摘要
用于以分貝為單位的特別是聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明給出了一種功耗低、速度較高(小于8ms)的能將對(duì)數(shù)運(yùn)算和模數(shù)轉(zhuǎn)換一步完成的電路，方法是將電容充電至被測(cè)電壓，然后測(cè)出放電至參考電壓所需的時(shí)間。動(dòng)態(tài)范圍容易做到60分貝。
文檔編號(hào)G01R29/26GK1048595SQ8910574
公開(kāi)日1991年1月16日 申請(qǐng)日期1989年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月3日
發(fā)明者黃嗚 申請(qǐng)人:黃嗚