[发明专利]一种基于FPGA实现的D/A转换器

摘要

本发明揭示了一种基于FPGA实现的D/A转换器，电阻串联网络中的每一个电阻值均相等，则每一个节点的电压分别对应于每一个数字信号输入值所对应的模拟电压值。当数字信号输入到基于FPGA实现的单刀多掷开关的数字信号输入端口时，单刀多掷开关依据这一输入值将开关拨转到对应的模拟信号输入端口，从而将串联电阻分压得到的对应的电压值输出至模拟信号输出端口，此时D/A转换器的输出电压值就是数字信号转换后的模拟电压值。

主权项

1.一种基于FPGA实现的D/A转换器，其特征在于：设D/A转换器的数字位数为m，该D/A转换器包含有：2m个阻值均为R的电阻，基于FPGA实现的单刀多掷开关，以及标准参考电压源；基于FPGA实现的单刀多掷开关具有m个数字信号输入端口、2m个模拟信号输入端口以及1个模拟信号输出端口，m个数字信号输入端口接收输入的数字信号，并根据所接收的数字信号进行FPGA实现的单刀多掷开关状态控制，使得2m个模拟信号输入端口中有且仅有一个端口与模拟信号输出端口处于连通状态，其余模拟信号输入端口与模拟信号输出端口均处于断开状态，并且与模拟信号输出端口处于连通状态的模拟信号输入端口的编号唯一对应于输入的数字信号所对应的数值；2m个阻值相同的电阻串联成一个总阻值为2mR的串联电阻，该串联电阻中第0个电阻的一端接地，第2m‑1个电阻的另一端连接至标准参考电压端VREF，该串联电阻从第0个电阻至第2m‑1个电阻依次具有第0个节点、第1个节点、第2个节点、……、第2m‑2个节点、第2m‑1个节点；基于FPGA实现的单刀多掷开关的第0个模拟信号输入端口连接至所述串联电阻的第0个节点，基于FPGA实现的单刀多掷开关的第1个模拟信号输入端口连接至所述串联电阻的第1个节点，基于FPGA实现的单刀多掷开关的第2个模拟信号输入端口连接至所述串联电阻的第2个节点，依次类推，直至基于FPGA实现的单刀多掷开关的第2m‑1个模拟信号输入端口连接至所述串联电阻的第2m‑1个节点；D/A转换器的输出端口OUTPUT连接有电压跟随器；电压跟随器由运算放大器构成；当数字信号输入到基于FPGA实现的单刀多掷开关的数字信号输入端口时，单刀多掷开关依据这一输入值将开关拨转到对应的模拟信号输入端口，从而将串联电阻从标准参考电压端VREF分压得到的对应的电压值输出至模拟信号输出端口，此时D/A转换器的输出电压值就是数字信号转换后的模拟电压值；所述基于FPGA实现的单刀多掷开关，是通过硬件描述语言编程来设定FPGA芯片内部的多个多路复用器的连接关系来实现；FPGA芯片包括：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、时钟管理单元、嵌入块RAM、布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块；可编程输入/输出单元，是芯片与外界电路的接口部分；可配置逻辑块，可配置逻辑块是FPGA内的基本逻辑单元，每个可配置逻辑块都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由4或6个输入、多个多路复用器和触发器组成。