[发明专利]一种模拟/数字转换电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟/数字转换技术，特别涉及一种模拟/数字转换电路和一种模拟/数字转换方法。

背景技术

模拟/数字转换器(ADC)用于将模拟信号转换为数字信号，其应用非常广泛。然而，在应用于某些技术领域时，ADC则存在着一定缺陷。

例如，在电能计量中，电流的动态范围非常大，可能会达到40A～40mA，即1000∶1，甚至达到50A～1 0mA，即5000∶1。这种情况下，普通ADC就很难在如此大的动态范围内保证较高的信噪比。图1为ADC的电流和信噪比的关系曲线示意图。如图1所示，如果电能计量电路需要ADC输出的电流信号的信噪比至少为60db，则在电流小于4A时，ADC就无法满足该要求。即在满足信噪比要求为60db的情况下，ADC的动态范围仅为40A～4A，而且随着信噪比要求的逐步升高，ADC对应的动态范围就会越来越小。

如果采用高精度ADC进行模拟/数字转换，取得的效果会好于普通ADC。但是，高精度ADC的成本非常高，且其能够保证高信噪比的动态范围也是有限的。

现有技术中，通常可以通过增益调节来提高ADC输出信号的信噪比。图2为现有实现动态范围增益调节的模拟/数字转换电路结构示意图。如图2所示，该电路包括：增益放大单元、ADC和乘法器。增益放大单元根据增益系数规定的放大倍数，对输入的模拟信号进行放大，并将放大后的模拟信号输出给ADC，ADC将接收到的模拟信号转换为数字信号并输出给乘法器，乘法器再将接收到的数字信号乘以增益系数后输出。

但是，如图2所示的增益调节方式采用单一的放大倍数，使得增益调节的线性度较差，因而只适用于信号动态范围较小的情况。

可见，现有ADC能够保证高信噪比的动态范围较小，即在信号动态范围较大的情况下，即便付出高成本的代价，也无法有效保证输出信号的高信噪比，使得模拟/数字转换的可靠性和精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个主要目的在于，提供一种模拟/数字转换电路，能够提高模拟/数字转换的可靠性和精度。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种模拟/数字转换方法，能够提高模拟/数字转换的可靠性和精度。

根据上述的一个主要目的，本发明提供了一种模拟/数字转换电路，包括：主模拟/数字转换器ADC、放大器、从ADC和自动增益调节单元，所述从ADC为m个，m为正整数；

所述主ADC，用于接收输入的模拟信号，并将接收到的模拟信号转换为数字信号，输出给所述自动增益调节单元；

所述放大器，用于接收输入的模拟信号，并将接收到的模拟信号放大后输出给所述从ADC；

所述从ADC，用于将所述放大器输出的模拟信号转换为数字信号，并输出给所述自动增益调节单元；

所述自动增益调节单元包括：有效值分段判断模块、选择器和m个自动增益控制模块；

所述有效值分段判断模块，在所述主ADC输出的数字信号大于/大于等于所有从ADC对应的调整区间上限时，分别向所有自动增益控制模块和选择器输出表示不需要调节增益系数且主ADC的输出信号有效的分段判断结果；在所述主ADC输出的数字信号处于任意一个从ADC对应的工作区间内且处于其他所有ADC对应的调整区间之外时，分别向所有自动增益控制模块和选择器，输出表示不需要调节增益系数且该工作区间对应的从ADC的输出信号有效的分段判断结果；在所述主ADC输出的数字信号处于任意一个从ADC对应的工作区间内且同时处于另一个从ADC对应的调整区间内时，分别向该调整区域对应的从ADC所对应的自动增益控制模块和选择器，输出表示需要调节增益系数且该工作区域对应的从ADC的输出信号有效的分段判断结果；

所述m个自动增益控制模块，在需要调节增益系数时，分别将对应的从ADC输出的数字信号乘以预先设置的增益系数，并在得到的乘积大于与其相连的另一个自动增益模块或者主ADC输出的数字信号时减小增益系数，在得到的乘积小于所述另一个自动增益模块或者主ADC输出的数字信号时增大增益系数；在不需要调节增益系数时，分别将对应的ADC输出的数字信号乘以内部存储的增益系数，并将得到的乘积输出给选择器；

所述选择器，接收所述有效值分段判断模块输出的分段判断结果；将与分段判断结果对应的数字信号输出。

所述放大器为m个，每个放大器分别对应一个从ADC，每个从ADC对应的增益系数在调整之前的初始值分别等于该从ADC对应的放大器的放大倍数的倒数。