專利名稱：一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路設(shè)計(jì)中數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)時(shí)的信號(hào)處理裝置，特別是一種應(yīng)用于具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變的數(shù)字信號(hào)的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。
技術(shù)背景在集成電路設(shè)計(jì)中，數(shù)字信號(hào)有時(shí)要通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)才可以被應(yīng)用，這主要通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路來(lái)完成。在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)，如果采用一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，則當(dāng)數(shù)字信號(hào)中出現(xiàn)最大值向最小值跳變，或者最小值向最大值跳變時(shí)，則轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的模擬信號(hào)將會(huì)在跳變處產(chǎn)生較大的沖擊電壓，這對(duì)于模擬信號(hào)很不利。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡(jiǎn)單、可消除數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的沖擊電壓的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，應(yīng)用于具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變的數(shù)字信號(hào)，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，還包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于輸入數(shù)字信號(hào)，并當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變時(shí)，在所述的跳變處增加中間值，從而輸出跳變處為逐級(jí)漸變的處理后數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)處理器的處理后數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。
所述數(shù)字信號(hào)處理器可以由數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元、選擇信號(hào)發(fā)生單元和信號(hào)選擇器構(gòu)成，所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元用于根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)的最大值和最小值，產(chǎn)生一組包括多個(gè)中間值的數(shù)字信號(hào)，并輸出至所述信號(hào)選擇器的信號(hào)輸入端；所述選擇信號(hào)發(fā)生單元用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)選擇信號(hào)，并輸入到所述信號(hào)選擇器的控制端；所述信號(hào)選擇器用于在所述選擇信號(hào)的控制下，選擇輸出來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元數(shù)字信號(hào)為所述處理后數(shù)字信號(hào)。
所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算中間值的公式，其公式為第n個(gè)中間值的數(shù)值＝數(shù)字信號(hào)的最大值-n*(數(shù)字信號(hào)的最大值-數(shù)字信號(hào)的最小值)/(m+1)，其中m為中間值的總數(shù)，n、m均為整數(shù)，且n≤m。
所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元可以采用加、減、乘、除法電路實(shí)現(xiàn)。
所述選擇信號(hào)發(fā)生單元可以采用D觸發(fā)器陣列實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)沒(méi)有出現(xiàn)所述跳變時(shí)，如果數(shù)字信號(hào)當(dāng)前為最大值，則第一個(gè)選擇信號(hào)保持高電平狀態(tài)，其它選擇信號(hào)保持低電平狀態(tài)；如果數(shù)字信號(hào)當(dāng)前為最小值，則所有選擇信號(hào)均保持低電平狀態(tài)。
當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)由最大值向最小值跳變時(shí)，觸發(fā)產(chǎn)生所述選擇信號(hào)中的第一個(gè)選擇信號(hào)的下降沿，所述選擇信號(hào)中的其它選擇信號(hào)的上升沿由其前一個(gè)選擇信號(hào)的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生。
當(dāng)?shù)趚個(gè)選擇信號(hào)的下降沿到來(lái)時(shí)，數(shù)字信號(hào)的由最大值向最小值跳變處增加第x個(gè)中間值，其中x為整數(shù)，且x≤中間值的總數(shù)。
當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)由最小值向最大值跳變時(shí)，觸發(fā)產(chǎn)生所述選擇信號(hào)中的最后一個(gè)選擇信號(hào)的上升沿，其它選擇信號(hào)的上升沿由其后一個(gè)選擇信號(hào)的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生。
當(dāng)?shù)趉個(gè)選擇信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)字信號(hào)的由最小值向最大值跳變處增加第(k-1)個(gè)中間值，其中k為整數(shù)，且1＜k≤選擇信號(hào)的總數(shù)。
在上述技術(shù)方案中，本實(shí)用新型由于在數(shù)字信號(hào)的最大值和最小值之間的跳變處，增加了若干中間值，從而使其跳變過(guò)程變得比較平滑，這種平滑的下降和上升的數(shù)字信號(hào)在經(jīng)過(guò)普通的數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生沖擊電壓，從而優(yōu)化了轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)。本實(shí)用新型所提供的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)存在跳變的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增加中間值的逐級(jí)漸變處理，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)施容易、成本低廉，但可明顯消除數(shù)模轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)的沖擊電壓。因此，本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，具有簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低廉、信號(hào)轉(zhuǎn)換效果好等特點(diǎn)。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的電路原理方框圖；附圖2為圖1中數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換信號(hào)波形圖；附圖3為本實(shí)用新型的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的電路原理方框圖；附圖4為本實(shí)用新型的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的一種較佳實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理器電路原理方框圖；附圖5為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施方式
為了清楚的說(shuō)明本實(shí)用新型，首先參考說(shuō)明書附圖中圖1、圖2對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
如圖2所示，數(shù)字信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)值為D_top，當(dāng)為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)值為D_bottom，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后對(duì)應(yīng)的電壓為A_top和A_bottom。當(dāng)數(shù)字信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖剑雌鋵?duì)應(yīng)的數(shù)值從最大值D_top降低到最小值D_bottom時(shí)，模擬信號(hào)從電壓A_top變?yōu)锳_bottom，反之亦然。但是圖1所示的結(jié)構(gòu)中，在這種跳變轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)速度比跳變速度慢，再加上電容的沖放電，經(jīng)常會(huì)帶來(lái)很強(qiáng)的沖擊電壓，從而嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)，使電路發(fā)生故障或誤動(dòng)作。
本實(shí)用新型的目的就是消除這些沖擊電壓，優(yōu)化信號(hào)轉(zhuǎn)換效果。
下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖中圖3、圖4、圖5及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖3，本實(shí)用新型同時(shí)提供一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器。
所述數(shù)字信號(hào)處理器用于輸入數(shù)字信號(hào)，并當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變時(shí)，在所述的跳變處增加中間值，從而輸出跳變處為逐級(jí)漸變的處理后數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)處理器的處理后數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。從而達(dá)到消除跳變處的模擬信號(hào)的沖擊電壓的目的。
圖4所示為所述數(shù)字信號(hào)處理器的一種較佳實(shí)施方案。其中由數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元、選擇信號(hào)發(fā)生單元和信號(hào)選擇器構(gòu)成。
所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元用于根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)的最大值和最小值，產(chǎn)生一組包括多個(gè)中間值的數(shù)字信號(hào)，并輸出至所述信號(hào)選擇器的信號(hào)輸入端。所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元輸出的數(shù)字信號(hào)包括輸入的數(shù)字信號(hào)的最大值、最小值以及介于所述最大值和最小值之間的多個(gè)中間值。
所述中間值的數(shù)值的計(jì)算方法是第n個(gè)中間值的數(shù)值＝數(shù)字信號(hào)的最大值-n*(數(shù)字信號(hào)的最大值-數(shù)字信號(hào)的最小值)/(m+1)，其中m為中間值的總數(shù)，n、m均為整數(shù)，且n≤m。
所述選擇信號(hào)發(fā)生單元用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)選擇信號(hào)，并輸入到所述信號(hào)選擇器的控制端。所述中間值是在多個(gè)選擇信號(hào)的選擇下增加到所述數(shù)字信號(hào)內(nèi)的。
所述信號(hào)選擇器用于在所述選擇信號(hào)的控制下，選擇輸出來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元數(shù)字信號(hào)為所述處理后數(shù)字信號(hào)。
本實(shí)施例中，所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元具體由加、減、乘、除數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。所述選擇信號(hào)發(fā)生單元可以通過(guò)D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，所述信號(hào)選擇器可以采用普通信號(hào)選擇電路實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)均為本領(lǐng)域內(nèi)普通的數(shù)字電路技術(shù)，普通技術(shù)人員無(wú)需經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，因此不祥述。
下面結(jié)合圖5詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換的方法。
圖5中，DA表示數(shù)字信號(hào)A，即數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的輸入數(shù)字信號(hào)，DA_top為數(shù)字信號(hào)A的最大值，DA_bottom為數(shù)字信號(hào)A的最小值。
Level[0]～Level[3]分別表示4個(gè)選擇信號(hào)。
DB表示圖3和圖4中所示數(shù)字信號(hào)B，即經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器輸出的處理后數(shù)字信號(hào)，其中增加了3個(gè)中間值，使跳變處波形呈階梯狀逐級(jí)降低/升高，DB_top為處理后數(shù)字信號(hào)的最大值，DB_bottom為處理后數(shù)字信號(hào)的最小值。各個(gè)中間值的數(shù)值為第n個(gè)中間值的數(shù)值＝DA_top-n*(DA_top-DA_bottom)/4，其中n≤3。
A表示模擬信號(hào)，A_top、A_bottom分別為DB_top、DB_bottom轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后對(duì)應(yīng)的電壓。
當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)DA沒(méi)有出現(xiàn)所述跳變時(shí)，如果DA當(dāng)前為最大值DA_top，則所述選擇信號(hào)發(fā)生器使選擇信號(hào)Level[0]保持高電平狀態(tài)，選擇信號(hào)Level[1]～Level[3]均保持低電平狀態(tài)。這時(shí)，信號(hào)選擇器選擇所述運(yùn)算單元輸出的最大值輸出，即DB為DB_top，則數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出模擬信號(hào)A為電壓A_top。
如果DA當(dāng)前為最小值DA_bottom，則所有選擇信號(hào)均保持低電平狀態(tài)，且信號(hào)選擇器選擇所述運(yùn)算單元輸出的最小值輸出，即DB為DB_bottom，并且數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出模擬信號(hào)A為電壓A_bottom。
當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)DA出現(xiàn)由最大值向最小值跳變時(shí)，觸發(fā)產(chǎn)生選擇信號(hào)Level[0]的下降沿，則信號(hào)選擇器選擇輸出第一個(gè)中間值，從而處理后數(shù)字信號(hào)DB出現(xiàn)第一個(gè)中間值，其數(shù)值為(3*DA_top+DA_bottom)/4。同時(shí)Level[0]的下降沿觸發(fā)Level[1]出現(xiàn)上升沿。在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的脈寬后，Level[1]的下降沿到來(lái)。這里的脈寬時(shí)間可以根據(jù)本實(shí)用新型的應(yīng)用環(huán)境通過(guò)調(diào)整電路的時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)或?qū)挾燃纯蓪?shí)現(xiàn)。當(dāng)Level[1]的下降沿到來(lái)時(shí)即觸發(fā)Level[2]的上升沿，同時(shí)信號(hào)選擇器選擇輸出第二個(gè)中間值，DB出現(xiàn)第二個(gè)中間值，其數(shù)值為(2*DA_top+2*DA_bottom)/4。如此類推，則可得圖5所示波形，其中，所述數(shù)字信號(hào)DA出現(xiàn)由最大值向最小值跳變時(shí)，除第一個(gè)選擇信號(hào)外的其它選擇信號(hào)的上升沿均由其前一個(gè)選擇信號(hào)的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生。且當(dāng)?shù)趚個(gè)選擇信號(hào)的下降沿到來(lái)時(shí)，數(shù)字信號(hào)的由最大值向最小值跳變處增加第x個(gè)中間值，其中x為整數(shù)，且x≤中間值的總數(shù)m。
當(dāng)最后一個(gè)選擇信號(hào)Level[3]的下降沿到來(lái)時(shí)，信號(hào)選擇器選擇數(shù)字信號(hào)的最小值DA_bottom輸出。
反之，當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)DA出現(xiàn)由最小值向最大值跳變時(shí)，觸發(fā)產(chǎn)生所述選擇信號(hào)中的最后一個(gè)選擇信號(hào)Level[3]的上升沿，Level[2]的上升沿由Level[3]的下降沿觸發(fā)，如此類推，除最后一個(gè)選擇信號(hào)Level[3]外的其它選擇信號(hào)的上升沿由其后一個(gè)選擇信號(hào)的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生。因而，當(dāng)?shù)趉個(gè)選擇信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)字信號(hào)的由最小值向最大值跳變處增加第(k-1)個(gè)中間值，其中k為整數(shù)，且1＜k≤選擇信號(hào)的總數(shù)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)選擇信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，信號(hào)選擇器選擇輸出數(shù)字信號(hào)的最大值DB_top。
由上述分析說(shuō)明可見，根據(jù)本實(shí)用新型模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置輸出模擬信號(hào)A的波形呈階梯狀逐級(jí)變化，因而消除了現(xiàn)有技術(shù)中沖擊電壓的現(xiàn)象，保證了模擬信號(hào)的良好性能。
權(quán)利要求1.一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，應(yīng)用于具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變的數(shù)字信號(hào)，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于還包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于輸入數(shù)字信號(hào)，并當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變時(shí)，在所述的跳變處增加中間值，從而輸出跳變處為逐級(jí)漸變的處理后數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)處理器的處理后數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器由數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元、選擇信號(hào)發(fā)生單元和信號(hào)選擇器構(gòu)成，所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元用于根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)的最大值和最小值，產(chǎn)生一組包括多個(gè)中間值的數(shù)字信號(hào)，并輸出至所述信號(hào)選擇器的信號(hào)輸入端；所述選擇信號(hào)發(fā)生單元用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)選擇信號(hào)，并輸入到所述信號(hào)選擇器的控制端；所述信號(hào)選擇器用于在所述選擇信號(hào)的控制下，選擇輸出來(lái)自所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元數(shù)字信號(hào)為所述處理后數(shù)字信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)運(yùn)算單元由加、減、乘、除法電路構(gòu)成，從而根據(jù)公式第n個(gè)中間值的數(shù)值＝數(shù)字信號(hào)的最大值-n*(數(shù)字信號(hào)的最大值-數(shù)字信號(hào)的最小值)/(m+1)，其中m為中間值的總數(shù)，n、m均為整數(shù)，且n≤m，計(jì)算并輸出所述中間值。
4.如權(quán)利要求3所述數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述選擇信號(hào)發(fā)生單元由D觸發(fā)器陣列構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器，用于輸入數(shù)字信號(hào)，并當(dāng)所述數(shù)字信號(hào)具有由最大值向最小值跳變或由最小值向最大值跳變時(shí)，在所述的跳變處增加中間值，從而輸出跳變處為逐級(jí)漸變的處理后數(shù)字信號(hào)。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型簡(jiǎn)單、實(shí)施容易、成本低廉，特別是可有效消除沖擊電壓，優(yōu)化轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M1/66GK2810032SQ20042012022
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者高曉宇, 周芬, 劉健 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司