專利名稱：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及集成于一單芯片上的一微控制器中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今數(shù)字電路中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用甚廣，尤其在微控制器中，大多數(shù)皆已具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來完成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換動(dòng)作。參見圖1，其為完成于單芯片上且包含有一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器101的公用微控制器10的功能方塊示意圖，而一般模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的規(guī)格為參考電壓及輸出數(shù)字信號(hào)的位數(shù)。為清楚說明，將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器101舉例定義為參考電壓5伏特(V)的8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，意即其對(duì)于所輸入的模擬信號(hào)的接受范圍為5伏特，而所輸出數(shù)字信號(hào)的位數(shù)則為8位，故該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的解析度便為5V/255(即28-1)＝19.6毫伏(mV)。因此在正常狀態(tài)下，在8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合將電壓強(qiáng)度位于0至5伏特的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成0至255的數(shù)字信號(hào)后輸出，但由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，所輸入模擬信號(hào)的電壓強(qiáng)度將有很大的差異，例如，有一個(gè)輸入模擬信號(hào)為75+75sin(wt)毫伏(mV)，即其為一峰值僅為150毫伏(mV)的正弦模擬信號(hào)，此時(shí)所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器所轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信號(hào)最大值將僅為8(150/19.6＝7.653)，進(jìn)而導(dǎo)致因信號(hào)強(qiáng)度過小所造成整體利用率(9/256)不佳與解析度不良的缺失。
而為了成本的考慮，增加模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為較不可行的做法，且較大位數(shù)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其所需的轉(zhuǎn)換時(shí)間將會(huì)增加，且所需的工作電流亦較大，而基于所述種種因素，如何在不增加實(shí)際位數(shù)的狀況下，解決所述公用技術(shù)的缺失為發(fā)展本發(fā)明的主要目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，集成于一單芯片上的一微控制器中，該裝置包含有一可調(diào)增益放大器，其用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間，一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端，發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。
本發(fā)明的另一方面為一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，集成于一微控制器中，其裝置包含一可調(diào)增益放大器，其用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該微控制器中的所有元件是完成在一單芯片上。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間，一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端，發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。
本發(fā)明的又一方面為一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其裝置包含一可調(diào)增益放大器，其用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)可根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置是集成于一微控制器中，而該微控制器完成在一單芯片上。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
根據(jù)所述構(gòu)想，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間；一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端；發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。


本發(fā)明藉由下列附圖及詳細(xì)說明，以便更深入的了解
圖1為完成于單芯片上且包含有一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的公用微控制器的功能方塊示意圖。
圖2為本發(fā)明解決公用缺失所發(fā)展出的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例方塊圖。
圖3是本發(fā)明針對(duì)該可調(diào)增益放大器，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第一較佳實(shí)施例電路示意圖。
圖4A-B為可變電阻器R2的第一較佳實(shí)施例與第二較佳實(shí)施例電路示意圖。
圖5是本發(fā)明針對(duì)該可調(diào)增益放大器，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第二較佳實(shí)施例電路示意圖。
圖6是本發(fā)明針對(duì)該可調(diào)增益放大器，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第三較佳實(shí)施例電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖2，其為本發(fā)明為解決公用缺失所發(fā)展出的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例方塊圖，其主要由一可調(diào)增益放大器21以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22所構(gòu)成，而所述元件是集成于一微控制器2之上，而微控制器2則完成在一單芯片之中。
所述可調(diào)增益放大器21主要用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)，其中增益函數(shù)A的大小可通過一控制信號(hào)進(jìn)行改變。而參考電壓為Vr的n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22則用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出。本發(fā)明的主要特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來發(fā)出該控制信號(hào)以進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度表現(xiàn)。再參見圖3，其針對(duì)該可調(diào)增益放大器21，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第一較佳實(shí)施例，其中包含有一運(yùn)算放大器31，其主要具有一反相輸入端311、一非反相輸入端312以及一輸出端313，所述模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端312輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22。另外還具有電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端311間的固定電阻器R1，以及電連接于該反相輸入端311與該輸出端313間的可變電阻器R2。依運(yùn)算放大器的電路特性，可得到一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器，而輸出端313所輸出的放大模擬電壓信號(hào)V3等于A(V1-V2)，而由于A＝(R1+R2)/R1、V2＝0，故V3＝(R1+R2)V1/R1。
為求清楚易懂，再以發(fā)明背景段中所舉的相同例子進(jìn)行說明。即，將n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22定義為參考電壓Vr＝5伏特(V)的8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，而當(dāng)所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1為75+75sin(wt)毫伏(mV)，即其為一峰值不大于150毫伏(mV)的正弦模擬信號(hào)，因此該微控制器便可根據(jù)參考電壓5伏特(V)與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值150毫伏(mV)的大小關(guān)系(比值為5/0.15＝100/3)，而通過控制信號(hào)對(duì)可變電阻器R2的電阻值進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而將可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)A調(diào)整為盡量接近100/3而不大于100/3。而實(shí)際作法是可調(diào)整可變電阻器R2為31R1，使得A＝32，如此便可得到電壓信號(hào)峰值4.8伏特(V)的放大模擬電壓信號(hào)V3，進(jìn)而能將所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的整體利用率提高(5伏特(V)的參考電壓可充分利用到4.8伏特)并增加數(shù)字信號(hào)的解析度(約增加log232＝5位的解析度，而將8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的性能提升至13位)。
而可變電阻器R2是可利用如圖4A-B所示的電阻411、412、…、41n與受控開關(guān)421、422、…、42n等所構(gòu)成的電路所完成，其變化應(yīng)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所能自由變化，故在此不予贅述。
參見圖5，其是針對(duì)該可調(diào)增益放大器21，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第二較佳實(shí)施例，其中包含有一運(yùn)算放大器51，其主要具有一反相輸入端511、一非反相輸入端512以及一輸出端513，所述模擬電壓信號(hào)V1由該非反相輸入端512輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22。另外還具有電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端511間的固定電阻器R1，以及電連接于該反相輸入端511與該輸出端513間的可變電阻器R2。依運(yùn)算放大器的電路特性，可得到一(V3-V2)＝A，(V1-V2)，(A＝(R1+R2)/R1)的差動(dòng)輸入放大關(guān)系，主要是可應(yīng)用于欲取得于該基準(zhǔn)電壓V2附近電壓變化的高解析度效果的狀況。
參見圖6，其是針對(duì)該可調(diào)增益放大器21，依功能需求不同所發(fā)展出各式實(shí)施例中的第三較佳實(shí)施例，其中包含有一運(yùn)算放大器61，其具有一反相輸入端611、一非反相輸入端612以及一輸出端613，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該反相輸入端611輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端612輸出。至于電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端611間的負(fù)載電阻RL，其集電極連接至該反相輸入端611、發(fā)射極連接至該輸出端613、基極則連接至該非反相輸入端612的npn晶體管614，電連接于該非反相輸入端612的固定電阻器R1，以及電連接于該輸出端613與該固定電阻器R1的可變電阻器R2，則是用以共同完成一相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一非線性增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。如此將提供一有別于所述線性放大器的對(duì)數(shù)放大器，用以增加該模擬電壓信號(hào)V1的動(dòng)態(tài)范圍比后，再用分壓方式取出不同倍率供給后續(xù)n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器22使用。
綜上所述，本發(fā)明在不增加模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的實(shí)際位數(shù)的狀況下，徹底解決所述公用技術(shù)整體利用率過低而造成解析度不佳的缺陷，而依功能需求不同所發(fā)展出的各式實(shí)施例，則可達(dá)到于基準(zhǔn)電壓V2附近電壓變化的高解析度效果或是增加模擬電壓信號(hào)V1的動(dòng)態(tài)范圍比等功效增進(jìn)，徹底改善公用缺陷，達(dá)到發(fā)展本發(fā)明的主要目的。故本發(fā)明得由本領(lǐng)域的技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，集成于一單芯片上的一微控制器中，該裝置包含有一可調(diào)增益放大器，其是用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)是可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間；一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端，發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。
5.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，集成于一微控制器中，其裝置包含一可調(diào)增益放大器，其是用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其是用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)是可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
6.如權(quán)利要求5所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該微控制器中的所有元件是完成在一單芯片上。
7.如權(quán)利要求5所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
8.如權(quán)利要求5所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
9.如權(quán)利要求5所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間；一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端，發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。
10.一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其裝置包含一可調(diào)增益放大器，其用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1-V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1-V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其是用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)是可根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
11.如權(quán)利要求10所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其是集成于一微控制器中，而該微控制器是完成在一單芯片上。
12.如權(quán)利要求10所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2為零的地點(diǎn)與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成一增益函數(shù)A為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
13.如權(quán)利要求10所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該非反相輸入端輸入，而該輸出端連接至該n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；一固定電阻器R1，電連接于該基準(zhǔn)電壓V2與該反相輸入端之間；以及一可變電阻器R2，電連接于該反相輸入端與該輸出端之間，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一增益函數(shù)為(R1+R2)/R1的可調(diào)增益放大器。
14.如權(quán)利要求10所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其中該可調(diào)增益放大器包含一運(yùn)算放大器，其具有一反相輸入端；一非反相輸入端；以及一輸出端，其中該模擬電壓信號(hào)V1是由該反相輸入端輸入，而該基準(zhǔn)電壓V2則由該非反相輸入端輸入；一負(fù)載電阻RL，電連接于模擬電壓信號(hào)V1與該反相輸入端之間；一npn晶體管，其集電極連接至該反相輸入端，發(fā)射極連接至該輸出端，基極則連接至該非反相輸入端；一固定電阻器R1，電連接于該非反相輸入端；以及一可變電阻器R2，電連接于該輸出端與該固定電阻器R1，用以完成相對(duì)于基準(zhǔn)電壓V2的一對(duì)數(shù)增益函數(shù)的可調(diào)增益放大器。
全文摘要
一種模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，集成于一單芯片上的一微控制器中，該裝置包含有一可調(diào)增益放大器，用以將所輸入的一模擬電壓信號(hào)V1對(duì)應(yīng)于一基準(zhǔn)電壓V2后得到的一相對(duì)模擬電壓信號(hào)V1－V2，再響應(yīng)一增益函數(shù)A的對(duì)應(yīng)關(guān)系來進(jìn)行該相對(duì)模擬電壓信號(hào)的放大動(dòng)作，進(jìn)而輸出一放大模擬電壓信號(hào)A(V1－V2)；以及一n位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為Vr，電連接于該可調(diào)增益放大器的輸出，其用以將該放大模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字電壓信號(hào)后輸出，其特征在于，該可調(diào)增益放大器的增益函數(shù)是可供該微控制器根據(jù)參考電壓Vr與所輸入的該相對(duì)模擬電壓信號(hào)峰值間的大小關(guān)系來進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到較佳的數(shù)字信號(hào)解析度。
文檔編號(hào)H03G3/00GK1411141SQ0114095
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者黃志國(guó), 朱亞民, 李豪斌 申請(qǐng)人:義隆電子股份有限公司