專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，特別涉及一種通過適時改變模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時鐘頻率以達到降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器功耗目的的方法。
針對電池供電的智能設(shè)備，高效率的系統(tǒng)管理是業(yè)界追求的目標(biāo)。為了降低設(shè)備的功耗，通常會在CPU空閑時，使其停止運轉(zhuǎn)；同樣，對于外設(shè)，在空閑時也會進入睡眠模式，模數(shù)轉(zhuǎn)換器在睡眠模式下的耗電量要遠遠小于其在正常工作狀態(tài)下的耗電量；例如，ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器的ADC在工作時耗電電流為10mA，而在睡眠時的耗電電流則只有10uA。
在單位時間內(nèi)，要求的ADC有效的模數(shù)轉(zhuǎn)換次數(shù)是固定的；因此，如果ADC每次轉(zhuǎn)換所需的時間越短，ADC總的工作時間就會變短，由此，ADC處于睡眠狀態(tài)的時間就會相對延長，從而使ADC的功耗進一步降低。然而，實際情況并非如此；以ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器為例，其讀取時序如

圖1所示首先CPU向ADC發(fā)送模式命令字需要8個時鐘周期，其后的16個時鐘周期用于通過串口讀出數(shù)值。以ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最高時鐘為2MHz計算，理論上進行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換需要的時間為0.5uS*24＝12uS但是，一般在省電模式下，ADC的參考電壓及驅(qū)動電路是關(guān)閉著的，而在進行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前需要開啟該參考電壓及驅(qū)動電路，從開啟該參考電壓及驅(qū)動電路，到該電路穩(wěn)定需要一段時間tACQ，對于ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換器，時間tACQ的長度約為20uS。該參考電壓及驅(qū)動電路的開啟動作在開始模數(shù)轉(zhuǎn)換前的幾個時鐘周期開始，如果這幾個時鐘周期的總和小于20uS，則參考電壓及驅(qū)動電路尚未穩(wěn)定，模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果也就不會準(zhǔn)確。
如果將該參考電壓及驅(qū)動電路一直開啟，上述的問題將會消失，但是這樣會很耗電，一般不會采用。而其他傳統(tǒng)的解決方法有兩個1)降低時鐘頻率，使得開啟參考電壓及驅(qū)動電路到開始模數(shù)轉(zhuǎn)換之間的幾個時鐘周期的總和不小于時間tACQ，以圖1所示的ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換為例這時的時鐘頻率應(yīng)在150KHz以下；即使以150KHz計算，一次模數(shù)轉(zhuǎn)換的時間約為7uS*24＝168uS參考電壓及驅(qū)動電路打開的時間為7uS*15＝105uS2)采用高頻時鐘，連續(xù)轉(zhuǎn)換多次，在這幾次轉(zhuǎn)換中不關(guān)閉參考電壓及采樣保持驅(qū)動電路，在最后一次轉(zhuǎn)換完后，再關(guān)閉參考電壓及采樣保持驅(qū)動電路；舍去前幾次的轉(zhuǎn)換值，只采用最后一次的轉(zhuǎn)換值；還以ADS78xx系列模數(shù)轉(zhuǎn)換為例如果時鐘頻率為2MHz，連續(xù)轉(zhuǎn)換3次，理論上所需的時間為0.5uS*72＝36uS雖然參考電壓及驅(qū)動電路打開的時間約等于轉(zhuǎn)換時間為36uS；但需要轉(zhuǎn)換三次。
以上兩種方法都有其缺陷，第一種方法的缺點是轉(zhuǎn)換時間長，第二種方法的不足是增加轉(zhuǎn)換次數(shù)；無論哪種方法都降低了效率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，改變參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率，使處于該期間的時鐘周期總和不小于該參考電壓及驅(qū)動電路從開啟到穩(wěn)定所需的時間。
上述的方法具體包括如下步驟步驟1在開始進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖進行計數(shù)；步驟2當(dāng)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖的計數(shù)到達參考電壓及驅(qū)動電路開啟的時鐘脈沖序號時，延長該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期，并繼續(xù)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖進行計數(shù)；步驟3當(dāng)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖的計數(shù)到達參考電壓及驅(qū)動電路穩(wěn)定的時鐘脈沖序號時，恢復(fù)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器原工作時鐘周期。
上述步驟2中，延長該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期的具體方法為改變用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘分頻的定時器的初始值，使該定時時間延長。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期的延長符合如下的公式延長后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期＝tACQ÷N其中tACQ為參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定的時間；N為參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘數(shù)。
本發(fā)明通過改變參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率，而不改變轉(zhuǎn)換時工作時鐘頻率的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)換時間過長或者無謂增加轉(zhuǎn)換次數(shù)的缺陷，在提高轉(zhuǎn)換效率的同時降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
以下結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明
圖2為本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時序示意圖。
圖3為本發(fā)明改變時鐘頻率的流程圖。
當(dāng)該三個周期過去以后，再將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率改變?yōu)樵瓉砦囱娱L的頻率。
上述改變時鐘頻率的具體方法為，改變用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘分頻的定時器的初始值，使該定時時間延長。例如定時器的定時到達值為63，原初始值為61，對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘周期為0.5uS；當(dāng)需要延長該模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘周期，使被延長的時鐘周期為7uS時，則將定時器的原初始值61改為35，即通過定時器對原時鐘頻率進行14分頻，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘周期由0.5uS改變?yōu)?uS。
當(dāng)該三個周期過去以后，再將定時器的初始值改回為原來的61，對應(yīng)的時鐘周期則改回為0.5uS。
由此，整個轉(zhuǎn)換周期為7uS*3+0.5uS*21＝32uS；其中，參考電壓及采樣保持驅(qū)動電路打開的時間為21uS+0.5uS*12＝27uS；顯然，本發(fā)明的方法在提高轉(zhuǎn)換效率的同時降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，其特征在于改變參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率，使處于該期間的時鐘周期總和不小于該參考電壓及驅(qū)動電路從開啟到穩(wěn)定所需的時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，其特征在于它具體包括如下步驟步驟1在開始進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖進行計數(shù)；步驟2當(dāng)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖的計數(shù)到達參考電壓及驅(qū)動電路開啟的時鐘脈沖序號時，延長該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期，并繼續(xù)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖進行計數(shù)；步驟3當(dāng)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘脈沖的計數(shù)到達參考電壓及驅(qū)動電路穩(wěn)定的時鐘脈沖序號時，恢復(fù)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器原工作時鐘周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，其特征在于延長該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期的具體方法為改變用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘分頻的定時器的初始值，使該定時時間延長。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期的延長符合如下的公式延長后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘周期＝tACQ÷N其中tACQ為參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定的時間；N為參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作時鐘數(shù)。
全文摘要
一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器降低功耗的方法，通過改變參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率，使處于該期間的時鐘周期總和不小于該參考電壓及驅(qū)動電路從開啟到穩(wěn)定所需的時間；本發(fā)明通過改變參考電壓及驅(qū)動電路開啟到穩(wěn)定期間的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作時鐘頻率，而不改變轉(zhuǎn)換時工作時鐘頻率的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)換時間過長或者無謂增加轉(zhuǎn)換次數(shù)的缺陷，在提高轉(zhuǎn)換效率的同時降低了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗。
文檔編號H03M1/12GK1428938SQ01138609
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者李建鄴, 吳志橋 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司