[发明专利]一种高精度数模转换装置及方法

说明书

本发明公开了一种高精度数模转换装置及方法。高精度数模转换装置包括：控制模块、n个转换模块、加法器和反馈模块；其中，n为大于或等于2的整数；转换模块的转换系数逐级增大；控制模块用于将输入数字信号拆分为n个中间数字部分，除以对应的转换系数，得到n个中间数字信号并分别向n个转换模块传输；其中，中间数字部分逐级增大；转换模块用于将中间数字信号进行数模转换，得到包含转换系数的结果；加法器用于将所有转换模块的输出信号加和，得到模拟信号；反馈模块根据模拟信号得到反馈信号；控制模块根据目标数字信号和反馈信号调节中间数字部分的分配。本发明实施例可以在保证低成本的基础上，实现数模转换装置的高精度输出。

技术领域

本发明实施例涉及信号转换技术领域，尤其涉及一种高精度数模转换装置及方法。

背景技术

工业控制系统在信号隔离传输时，经常需要使用高精度模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion，ADC)进行信号采集，同时也需要高分辨率输出电压或电流(例如变送器、安全栅隔离器等)。也就是说需要高精度的数模转换器(Digital-to-AnalogueConversion，DAC)。

现有的高精度DA输出方案通常有两种：一种是经PWM滤波后输出；这种方式成本低但装置性能不好，响应时间慢(达到99％需要百毫秒级，达到99.99％需要秒级)，且短时波动较大，线性度差；另一种是采用专用DAC芯片输出；这种方式虽然性能好，但是成本高。因此，现有的数模转换装置的成本和性能之间存在矛盾关系。

发明内容

本发明实施例提供了一种高精度数模转换装置及方法，以在保证低成本的基础上，实现数模转换装置的高精度输出。

第一方面，本发明实施例提供了一种高精度数模转换装置，包括：控制模块、n个转换模块、加法器和反馈模块；其中，n为大于或等于2的整数；每个所述转换模块均包括一个转换系数，且所述转换系数逐级增大；

所述控制模块与n个所述转换模块电连接；所述控制模块用于将输入数字信号拆分为n个中间数字部分；将n个所述中间数字部分除以对应的所述转换模块的转换系数，得到n个中间数字信号；并将n个所述中间数字信号分别向n个所述转换模块传输；其中，所述中间数字部分逐级增大；

所述转换模块用于将所述中间数字信号进行数模转换，转换后的结果包含所述转换系数；

n个所述转换模块均与所述加法器电连接；所述加法器用于将所有所述转换模块的输出信号加和，得到模拟信号并输出；

所述反馈模块采集所述模拟信号，并根据所述模拟信号得到反馈信号；所述控制模块获取所述反馈信号，所述控制模块还用于根据目标数字信号和所述反馈信号调节所述中间数字部分的分配。

可选地，所述转换模块包括：DA转换单元和系数单元；

所述DA转换单元的输入端与所述控制模块电连接，所述DA转换单元用于将所述中间数字信号进行数模转换得到中间模拟信号；

所述DA转换单元的输出端与所述系数单元电连接，所述系数单元包含所述转换系数，用于将所述中间模拟信号乘以所述转换系数。

可选地，所述系数单元包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述DA转换单元电连接，所述第一电阻的第二端与所述加法器电连接；所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第二电阻的第二端接地。

可选地，所述反馈模块集成于高精度模数转换器中，采用所述高精度模数转换器的冗余资源。

第二方面，本发明实施例还提供了一种高精度数模转换方法，包括：