模數轉換設備、數字信號的校準方法及裝置與流程

本說明書涉及集成電路，尤其涉及模數轉換設備、數字信號的校準方法及裝置。

背景技術：

1、模數轉換器（analog-to-digital?converter，簡稱adc）是將連續的模擬信號（如電壓、電流、聲音信號等）轉換為離散的數字信號的電子設備。通過將模擬信號采樣并量化為數字信號，以便計算機或數字處理系統能夠處理和存儲這些數字信號。

2、模數轉換器的關鍵性能是分辨率，分辨率越高，模數轉換器越能更精準地捕捉細微的電壓變化，并提供更精確的數字化表示。相關技術一般通過提高模數轉換器的分辨率來提高模數轉換器的處理精度。然而，模數轉換器的分辨率與其電路規模、設計復雜度成正相關。因此，提高模數轉換器的分辨率雖然能在一定程度上提升處理精度，但也存在設計繁瑣、成本高昂等問題。

技術實現思路

1、為克服相關技術中存在的問題，本說明書提供了模數轉換設備、數字信號的校準方法及裝置。

2、根據本說明書實施例的第一方面，提供一種模數轉換設備，所述設備包括一個脈沖輸出模塊、至少一個可調延時電路、至少兩個模數轉換模塊和至少一個比較模塊，各個模數轉換模塊依次設置且后一模數轉換模塊的最低有效位值lsb小于前一模數轉換模塊的lsb，任一模數轉換模塊校準其前一模數轉換模塊時，所述任一模數轉換模塊作為基準模塊、其前一模數轉換模塊作為待校準模塊，其中：

3、脈沖輸出模塊將脈沖信號分別輸出至與其連接的各個模數轉換模塊；

4、任一可調延時電路在每一校準周期調整其延時間隔參數，并向與其連接的所述待校準模塊和所述基準模塊同時發送使能信號，以使二者同時接收所述脈沖信號；

5、任一模數轉換模塊接收電壓模擬信號和所述脈沖信號，并將所述電壓模擬信號對應的轉換數字和所述脈沖信號對應的同步數字輸出至與其連接的數字邏輯處理模塊、將所述轉換數字對應的電壓轉換信號輸出至與其連接的比較模塊；

6、任一比較模塊接收所述電壓模擬信號和與其連接的模數轉換模塊輸出的電壓轉換信號，并將所述電壓模擬信號與所述電壓轉換信號的差值作為新的電壓模擬信號輸出至與其連接的比較模塊和模數轉換模塊；

7、所述數字邏輯處理模塊接收所述待校準模塊在任一校準周期內首次輸出的第一同步數字和所述基準模塊在所述任一校準周期內首次輸出的第二同步數字；以及，針對首個大于零的第一同步數字，基于該第一同步數字和相應的第二同步數字確定所述待校準模塊的校準系數，并基于該校準系數對該待校準模塊輸出的轉換數字進行校準處理以得到所述待校準模塊對應的校準后轉換數字；

8、所述數字邏輯處理模塊在確定各個待校準模塊分別對應的校準后轉換數字后，將各個校準后轉換數字與相應的轉換數字之和作為所述電壓模擬信號對應的數字表示。

9、根據本說明書實施例的第二方面，提供一種數字信號的校準方法，所述方法應用于如第一方面所述的模數轉換設備中的數字邏輯處理模塊，所述方法包括：

10、獲取所述待校準模塊在任一校準周期內首次輸出的第一同步數字和所述基準模塊在所述任一校準周期內首次輸出的第二同步數字；

11、針對首個大于零的第一同步數字，基于該第一同步數字和相應的第二同步數字確定所述待校準模塊的校準系數；

12、基于該校準系數對該待校準模塊輸出的轉換數字進行校準處理以得到所述待校準模塊對應的校準后轉換數字，確定各個待校準模塊分別對應的校準后轉換數字后，將各個校準后轉換數字與相應的轉換數字之和作為所述電壓模擬信號對應的數字表示。

13、根據本說明書實施例的第三方面，提供一種數字信號的校準裝置，所述裝置應用于如第一方面所述的模數轉換設備中的數字邏輯處理模塊，所述裝置包括：

14、獲取模塊，用于獲取所述待校準模塊在任一校準周期內首次輸出的第一同步數字和所述基準模塊在所述任一校準周期內首次輸出的第二同步數字；

15、校準系數確定模塊，用于針對首個大于零的第一同步數字，基于該第一同步數字和相應的第二同步數字確定所述待校準模塊的校準系數；

16、數字表示校準模塊，用于基于該校準系數對該待校準模塊輸出的轉換數字進行校準處理以得到所述待校準模塊對應的校準后轉換數字，確定各個待校準模塊分別對應的校準后轉換數字后，將各個校準后轉換數字與相應的轉換數字之和作為所述電壓模擬信號對應的數字表示。

17、根據本說明書實施例的第四方面，提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現如第二方面所述方法的步驟。

18、根據本說明書實施例的第五方面，提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執行時實現如第二方面所述方法的步驟。

19、本說明書的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

20、本方案設計的模數轉換設備包含多級模數轉換模塊，各級模數轉換模塊之間連接有比較模塊，通過比較模塊計算前一級模數轉換模塊無法精準處理的電壓模擬信號，并輸入至后一級模數轉換模塊繼續處理，并且利用脈沖信號的特點，基于后面的模數轉換模塊確定其之前的模數轉換模塊的校準系數，在數字邏輯處理模塊計算所有模數轉換模塊輸出的經校準后的轉換數字為電壓模擬信號對應的數字表示，最終保證利用多個低分辨率的模數轉換模塊可以實現高分辨率的單一模數轉換器的數字表示效果且通過校準后的數字表示的精度也能夠達到該單一模數轉換器的精度水平。

21、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本說明書。

技術特征：

1.一種模數轉換設備，其特征在于，所述設備包括一個脈沖輸出模塊、至少一個可調延時電路、至少兩個模數轉換模塊和至少一個比較模塊，各個模數轉換模塊依次設置且后一模數轉換模塊的最低有效位值lsb小于前一模數轉換模塊的lsb，任一模數轉換模塊校準其前一模數轉換模塊時，所述任一模數轉換模塊作為基準模塊、其前一模數轉換模塊作為待校準模塊，其中：

2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述比較模塊的類型為減法器。

3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，除首個模數轉換模塊之外的每一模數轉換模塊的參考電壓的最大值不小于其前一模數轉換模塊的lsb的兩倍。

4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述基于該第一同步數字和相應的第二同步數字確定所述待校準模塊的校準系數，包括：

5.根據權利要求4所述的設備，其特征在于，所述基于該校準系數對該待校準模塊輸出的轉換數字進行校準處理以得到所述待校準模塊對應的校準后轉換數字，包括：

6.根據權利要求1-5中任一項所述的設備，其特征在于，

7.一種數字信號的校準方法，其特征在于，所述方法應用于如權利要求1-6中任一項所述的模數轉換設備中的數字邏輯處理模塊，所述方法包括：

8.一種數字信號的校準裝置，其特征在于，所述裝置應用于如權利要求1-6中任一項所述的模數轉換設備中的數字邏輯處理模塊，所述裝置包括：

9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求7所述方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述程序被處理器執行時實現如權利要求7所述方法的步驟。

技術總結
本說明書提供一種模數轉換設備、數字信號的校準方法及裝置，所述模數轉換設備包含多級模數轉換模塊，各級模數轉換模塊之間連接有比較模塊，通過比較模塊計算前一級模數轉換模塊無法精準處理的電壓模擬信號，并輸入至后一級模數轉換模塊繼續處理，并且利用脈沖信號的特點，基于后面的模數轉換模塊確定其之前的模數轉換模塊的校準系數，在數字邏輯處理模塊計算所有模數轉換模塊輸出的經校準后的轉換數字為電壓模擬信號對應的數字表示，最終保證利用多個低分辨率的模數轉換模塊可以實現高分辨率的單一模數轉換器的數字表示效果且通過校準后的數字表示的精度也能夠達到該單一模數轉換器的精度水平。

技術研發人員：張叔晗,王守東
受保護的技術使用者：杭州神絡醫療科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21