一种用于判断流水线型模数转换器输入溢出幅度的方法

摘要

一种用于判断流水线型模数转换器输入溢出幅度的方法，其调整的时间缩短，提高了效率。第一级采用1.5bit的流水线型模数转换器，其特征在于：信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；编程设定完成相加后数字输出、内部溢出判断位、除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位符合相应的条件时，判定为负向溢出、正向溢出，之后溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到量程0.5倍以内的准确幅度。

说明书

技术领域

本发明涉及流水线型模数转换器领域，具体为一种用于判断流水线型模数转换器输入溢出幅度的方法。

背景技术

流水线型模数转换器由于在速度、功耗、性能、面积等各方面均衡的表现，近年来取得了较快的发展，并广泛用于视频、 医疗、通讯、工业、国防等中大型系统中，目前流水线型模数转换器精度覆盖8~14位、速度覆盖从10MHz到250MHz。在含有流水线型数模转换器的SOC或是板级系统中，为了适应外界自然信号较大的输入范围，会在模数转换器之前加入增益可调放大器，由模数转换器后续的数字处理器自动调节放大器增益。 当输入模数转换器的信号不在其量程范围内时，一般数据转换器会输出一个溢出标志位信号(OTR)，并将输出钳制在全0或全1，见图1，从图中可知，当模拟输入信号超出模数转换器输入范围时，后续的数字处理电路仅能通过OTR和模数转换器输出信号得知模拟输入信号是正向溢出还是负向溢出，后续的数字处理器重复进行“减小可调放大器增益-检测数据转换器是否溢出”过程，直到数据转换器不溢出，由于数据转换器输入的溢出幅度未知，因而无法预知整个调整过程所需时间，使得了系统效率降低。

现有的第一级为1.5bit的流水线型模数转换器，信号输入后，其依次进入到第一级、第二级以及后续各级的电路进行转换并输出数字信号，从第二级开始各级转换器以1.5bit为例，其传统编码方式为二位数字编码方式，其编码对应的输出见图2，在最终处理时后一级的首位数字信号与其前一级的末尾数字信号相加，从而完成模数转换器的数字输出，最终的数字输出图参见图1。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于判断流水线型模数转换器输入溢出幅度的方法，其能够准确显示数据转换器输入的溢出幅度在正、负量程0.5倍以内的信号输入值，并显示出来，使得溢出幅度在正、负量程0.5倍以内的调整可以迅速完成，调整的时间缩短，提高了效率。

一种用于判断流水线型模数转换器输入溢出幅度的方法，其技术方案是这样的：第一级采用1.5bit的流水线型模数转换器，其特征在于：信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余各级数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级数字输出的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；编程设定完成相加后数字输出、内部溢出判断位、除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位符合相应的条件时，判定其为负向溢出、正向溢出，之后溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出、正向溢出在量程0.5倍以内的准确幅度。

其进一步特征在于：

设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍；

设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后最终数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余各级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍；

当信号输入在正量程和负量程的范围以内时，第一级的数字编码的首位为内部溢出判断位，内部溢出判断位输出为0，后两位输出为传统的二位数字编码方式，所有级数字输出相加后不满足上述溢出条件，判断为不溢出，此时溢出标志位信号输出为0，不溢出，完成相加后数字输出的数据，不取反直接最终数字输出。

采用本发明的方法后，其能够准确显示数据转换器输入的溢出幅度在正、负量程0.5倍以内的信号输入值，并显示出来，使得溢出幅度在正、负量程0.5倍以内的调整可以迅速完成，调整的时间缩短，提高了效率。

附图说明

图1为现有的流水线型模数转换器的数字信号输出图；

图2为现有的流水线型模数转换器的各位的二位数字编码方式示意图；

图3为本发明的最高位的三位数字的一种编码方式示意图；

图4为本发明的最高位的三位数字的一种编码方式示意图；

图5为本发明的最终数字输出图示意图；

图6为本发明的十位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的一种判断方法示意图；

图7为本发明的十位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的另一种判断方法示意图；

图8为本发明的八位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的一种判断方法示意图；

图9为本发明的十二位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的一种判断方法示意图。

具体实施方式

具体实施例一：第一级采用1.5bit的十位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的判断方法，见图3、图5、图6，信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余九级数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级数字输出的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余九级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余九级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍。当信号输入在正量程和负量程的范围以内时，第一级的数字编码的首位为内部溢出判断位，内部溢出判断位输出为0，后两位输出为传统的二位数字编码方式，所有级数字输出相加后不满足上述溢出条件，判断为不溢出，此时溢出标志位信号输出为0，不溢出，完成相加后数字输出的数据，不取反直接最终数字输出。

具体实施例二：第一级采用1.5bit的十位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的判断方法，见图4、图5、图7，信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余九级数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级数字输出的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余九级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后最终数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余九级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍；当信号输入在正量程和负量程的范围以内时，第一级的数字编码的首位为内部溢出判断位，内部溢出判断位输出为0，后两位输出为传统的二位数字编码方式，所有级数字输出相加后不满足上述溢出条件，判断为不溢出，此时溢出标志位信号输出为0，不溢出，完成相加后数字输出的数据，不取反直接最终数字输出。

具体实施例三：第一级采用1.5bit的八位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的判断方法，见图4、图5、图8，信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余七级数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级数字输出的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；

设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余七级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后最终数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余七级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍；当信号输入在正量程和负量程的范围以内时，第一级的数字编码的首位为内部溢出判断位，内部溢出判断位输出为0，后两位输出为传统的二位数字编码方式，所有级数字输出相加后不满足上述溢出条件，判断为不溢出，此时溢出标志位信号输出为0，不溢出，完成相加后数字输出的数据，不取反直接最终数字输出。

具体实施例四：第一级采用1.5bit的十二位流水线型模数转换器的输入溢出幅度的判断方法，见图4、图5、图9，信号输入流水线型模数转换器后，第一级的数字电路采用三位数字编码方式，其余十一级数字电路输出均为传统的数字编码方式，后一级的首位与前一级数字输出的末位相加，完成相加后的数字输出，其中第一级数字输出的首位不参与相加过程，为内部溢出判断位；设定当完成相加后数字输出的前两位为11、内部溢出判断位为1、且除第一级外剩余十一级输出相加后其对应的最高位为0时，判定其为负向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到负向溢出在负量程0.5倍以内的准确幅度，其中当完成相加后数字输出的数据全部取反后最终数字输出前两位为0、其余全部为1时，判定其负向溢出超出负量程0.5倍；设定当完成相加后数字输出的前两位为00、内部溢出判断位为0、且除第一级外剩余十一级输出相加后其对应的最高位为1时，判定其为正向溢出，溢出标志位信号取1，将完成相加后数字输出的数据全部取反后得到最终数字输出，即得到正向溢出在正量程0.5倍以内的准确幅度，其中完成相加后数字输出的数据全部取反后数字输出前两位为1、其余全部为0时，判定其正向溢出超出正量程0.5倍；当信号输入在正量程和负量程的范围以内时，第一级的数字编码的首位为内部溢出判断位，内部溢出判断位输出为0，后两位输出为传统的二位数字编码方式，所有级数字输出相加后不满足上述溢出条件，判断为不溢出，此时溢出标志位信号输出为0，不溢出，完成相加后数字输出的数据，不取反直接最终数字输出。