JP5637978B2 - A / D converter - Google Patents

A / D converter Download PDF

Info

Publication number
JP5637978B2
JP5637978B2 JP2011270829A JP2011270829A JP5637978B2 JP 5637978 B2 JP5637978 B2 JP 5637978B2 JP 2011270829 A JP2011270829 A JP 2011270829A JP 2011270829 A JP2011270829 A JP 2011270829A JP 5637978 B2 JP5637978 B2 JP 5637978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cpu
input
conversion
converter
pull
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011270829A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013123144A (en
Inventor
廣美 村田
廣美 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Mobility Corp
Original Assignee
Omron Automotive Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Automotive Electronics Co Ltd filed Critical Omron Automotive Electronics Co Ltd
Priority to JP2011270829A priority Critical patent/JP5637978B2/en
Publication of JP2013123144A publication Critical patent/JP2013123144A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5637978B2 publication Critical patent/JP5637978B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換装置に関し、特に、入力側の回路の異常を検出する技術に関する。   The present invention relates to an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal, and more particularly to a technique for detecting an abnormality in a circuit on an input side.

図7は、従来のA/D変換装置50の一例を示している。複数の入力端子T1〜Tnには、それぞれ、図示しないセンサ等から出力されるアナログ信号が入力される。入力抵抗R1〜RnおよびコンデンサC1〜Cnは、入力端子T1〜Tnに入力されたアナログ信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路を構成している。フィルタ回路の出力は、CPU11のポートP1〜Pnに入力される。   FIG. 7 shows an example of a conventional A / D conversion device 50. Analog signals output from sensors or the like (not shown) are input to the plurality of input terminals T1 to Tn, respectively. The input resistors R1 to Rn and the capacitors C1 to Cn constitute a filter circuit that removes noise components from the analog signals input to the input terminals T1 to Tn. The output of the filter circuit is input to the ports P1 to Pn of the CPU 11.

マルチプレクサ12は、ポートP1〜Pnを順次切り替えることにより、入力端子T1〜Tnに入力されるアナログ信号の1つを選択して、サンプルホールド回路13へ出力する。サンプルホールド回路13は、選択されたアナログ信号をサンプリングして電圧を保持し、当該電圧をA/D変換器14へ出力する。A/D変換器14は、サンプルホールド回路13から入力される電圧を基準電圧と比較し、その結果に基づいて、アナログ信号の電圧レベルに応じたデジタル信号を生成する。   The multiplexer 12 selects one of the analog signals input to the input terminals T <b> 1 to Tn by sequentially switching the ports P <b> 1 to Pn and outputs the selected analog signal to the sample hold circuit 13. The sample hold circuit 13 samples the selected analog signal, holds the voltage, and outputs the voltage to the A / D converter 14. The A / D converter 14 compares the voltage input from the sample hold circuit 13 with a reference voltage, and generates a digital signal corresponding to the voltage level of the analog signal based on the result.

Coはサンプルホールド回路13の寄生容量(浮遊容量)を表している。このような寄生容量Coは、サンプルホールド回路13の出力に影響し、A/D変換器14で算出されるA/D変換値に誤差が生じる原因となる。そこで、寄生容量Coの影響を極力小さくするため、コンデンサC1〜Cnの容量は、寄生容量Coに比べて十分大きく選定されている。   Co represents a parasitic capacitance (floating capacitance) of the sample hold circuit 13. Such a parasitic capacitance Co affects the output of the sample hold circuit 13 and causes an error in the A / D conversion value calculated by the A / D converter 14. Therefore, in order to minimize the influence of the parasitic capacitance Co, the capacitances of the capacitors C1 to Cn are selected to be sufficiently larger than the parasitic capacitance Co.

ところで、図7のA/D変換装置50において、半田付け不良などが原因で、入力抵抗R1〜Rnが断線状態となるオープン故障が発生することがある。例えば、入力抵抗R2がオープン故障している場合は、ポートP2が選択されても、当該ポートP2へアナログ信号が入力されない。したがって、CPU11は、A/D変換器14の演算結果により、入力電圧が0〔V〕であると認識するはずである。   By the way, in the A / D conversion device 50 of FIG. 7, an open failure in which the input resistors R1 to Rn are disconnected may occur due to poor soldering or the like. For example, if the input resistor R2 has an open failure, an analog signal is not input to the port P2 even if the port P2 is selected. Therefore, the CPU 11 should recognize that the input voltage is 0 [V] based on the calculation result of the A / D converter 14.

しかしながら、実際には上述した寄生容量Coが存在し、この寄生容量Coには、1つ前のアナログ信号(ポートP1に入力されたアナログ信号)の処理時に蓄電された電荷が残留している。すなわち、A/D変換器14の出力は、前回のアナログ信号の電圧に応じた電圧値となる。このため、CPU11は、入力電圧を0〔V〕とは認識しないので、入力抵抗R2がオープン故障したことをCPU11で検出することが困難となる。   However, the parasitic capacitance Co described above actually exists, and the electric charge stored at the time of processing the previous analog signal (analog signal input to the port P1) remains in the parasitic capacitance Co. That is, the output of the A / D converter 14 has a voltage value corresponding to the voltage of the previous analog signal. For this reason, since the CPU 11 does not recognize the input voltage as 0 [V], it is difficult for the CPU 11 to detect that the input resistor R2 has an open failure.

後掲の特許文献1〜3には、前回のアナログ信号により蓄電された電荷を、スイッチ等で構成された放電回路を通して放電してから、今回のアナログ信号に対するA/D変換を行うことで、蓄電電荷の影響を回避することが記載されている。特許文献1では、オープン故障の検出については言及されていないが、特許文献2、3には、オープン故障の検出方法が記載されている。   In Patent Documents 1 to 3 described later, by discharging the electric charge stored by the previous analog signal through a discharge circuit constituted by a switch or the like, by performing A / D conversion on the current analog signal, It describes that the effect of stored charge is avoided. Patent Document 1 does not mention detection of open faults, but Patent Documents 2 and 3 describe detection methods of open faults.

特許文献2では、放電を行った後のA/D変換値が、予め設定した閾値以下であれば、入力側にオープン故障が発生したと判定するようにしている。また、特許文献3では、放電を行った後のA/D変換値が、グランドの電位レベルである場合に、入力側にオープン故障が発生したと判定するようにしている。   In Patent Document 2, if an A / D conversion value after discharge is equal to or less than a preset threshold value, it is determined that an open failure has occurred on the input side. Further, in Patent Document 3, when an A / D conversion value after discharging is a ground potential level, it is determined that an open failure has occurred on the input side.

特許文献2、3の方法で入力側のオープン故障を検出すると、正常時においても0〔V〕またはその付近のレベルのアナログ信号が入力される場合には、当該信号のA/D変換値が閾値以下やグランド電位となり、オープン故障が発生したと誤判定されるおそれがある。   When an open failure on the input side is detected by the methods of Patent Documents 2 and 3, when an analog signal of 0 [V] or a level near it is input even when it is normal, the A / D conversion value of the signal is There is a risk that it may be erroneously determined that an open failure has occurred because the voltage is below the threshold value or the ground potential.

特開2001−7689号公報JP 2001-7689 A 実開平7−33033号公報Japanese Utility Model Publication No. 7-33033 特開平11−278237号公報JP 11-278237 A

本発明の課題は、入力側に異常が発生したか否かを正確に検出することができるA/D変換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an A / D conversion device capable of accurately detecting whether or not an abnormality has occurred on the input side.

本発明に係るA/D変換装置は、アナログ信号が入力される複数の入力端子と、 各入力端子に入力されるアナログ信号の1つを選択して出力する信号選択回路と、 この信号選択回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、各入力端子がプルダウン抵抗を介して接地された状態と接地されない状態とを切り替える切替回路と、入力端子と信号選択回路との間に異常が発生したか否かを判定する判定手段とを備える。判定手段は、信号選択回路が選択したアナログ信号について、切替回路が当該アナログ信号の入力端子をプルダウン抵抗を介して接地しない状態で、A/D変換器により算出された第1の変換値と、切替回路が当該アナログ信号の入力端子をプルダウン抵抗を介して接地した状態で、A/D変換器により算出された第2の変換値とを比較し、第1の変換値と第2の変換値との乖離の程度に基づいて、異常が発生したか否かを判定する。   An A / D converter according to the present invention includes a plurality of input terminals to which analog signals are input, a signal selection circuit that selects and outputs one of the analog signals input to each input terminal, and the signal selection circuit An A / D converter that converts an analog signal output from the digital signal into a digital signal, a switching circuit that switches between a state where each input terminal is grounded via a pull-down resistor and a state where each input terminal is not grounded, an input terminal, and a signal selection circuit; Determining means for determining whether or not an abnormality has occurred during the period. The determination means includes a first conversion value calculated by the A / D converter for the analog signal selected by the signal selection circuit in a state where the switching circuit does not ground the input terminal of the analog signal via the pull-down resistor, With the switching circuit grounded via the pull-down resistor, the analog signal input terminal is compared with the second conversion value calculated by the A / D converter, and the first conversion value and the second conversion value are compared. Whether or not an abnormality has occurred is determined based on the degree of deviation.

このような構成によると、入力端子と信号選択回路との間に異常が発生していなければ、入力端子がプルダウン抵抗を介して接地されている場合にも、接地されていない場合にも、入力されたアナログ信号に基づいて、A/D変換器からは同程度のA/D変換値が出力される。すなわち、第1の変換値と第2の変換値との乖離の程度は小さい。一方、入力端子と信号選択回路との間に異常が発生していれば、入力端子がプルダウン抵抗を介して接地されている場合と接地されていない場合とで、寄生容量の残留電荷に起因して、A/D変換器から出力されるA/D変換値に差が生じる。すなわち、第1の変換値と第2の変換値との乖離の程度が大きくなる。したがって、両変換値の乖離の程度の大小により、異常の有無を検出することができる。また、第1の変換値と第2の変換値との相対関係に基づいて異常を検出するので、正常時のレベルが0〔V〕またはその付近となるアナログ信号が入力される場合でも、異常と誤判定されるのを回避することができ、信頼性が向上する。   According to such a configuration, if no abnormality occurs between the input terminal and the signal selection circuit, the input terminal can be input regardless of whether it is grounded via the pull-down resistor or not. Based on the analog signal thus obtained, the A / D converter outputs a comparable A / D conversion value. That is, the degree of deviation between the first conversion value and the second conversion value is small. On the other hand, if an abnormality has occurred between the input terminal and the signal selection circuit, the input terminal is grounded via a pull-down resistor and is not grounded due to the residual charge of the parasitic capacitance. Thus, a difference occurs in the A / D conversion value output from the A / D converter. That is, the degree of deviation between the first conversion value and the second conversion value increases. Therefore, the presence / absence of an abnormality can be detected based on the magnitude of the difference between the two conversion values. In addition, since an abnormality is detected based on the relative relationship between the first conversion value and the second conversion value, even if an analog signal whose normal level is 0 [V] or in the vicinity thereof is input, Can be avoided, and the reliability is improved.

本発明において、判定手段は、第1の変換値と第2の変換値との差を演算し、当該差があらかじめ決められた閾値より小さいときは、異常が発生していないと判定するとともに、第1の変換値をA/D変換器の出力として採用し、当該差があらかじめ決められた閾値以上のときは、異常が発生したと判定するとともに、所定の異常処理を行うようにしてもよい。   In the present invention, the determination means calculates a difference between the first conversion value and the second conversion value, and determines that no abnormality has occurred when the difference is smaller than a predetermined threshold, The first conversion value may be adopted as the output of the A / D converter, and when the difference is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that an abnormality has occurred and a predetermined abnormality process may be performed. .

本発明において、判定手段はCPUにより構成され、信号選択回路、A/D変換器、および切替回路はCPUに内蔵されており、プルダウン抵抗はCPUに外付けされている構成を採用してもよい。この場合、CPUは切替回路が接続されたポートを有し、プルダウン抵抗は入力端子と上記ポートとの間に接続される構成を採用してもよい。   In the present invention, the determination means may be constituted by a CPU, the signal selection circuit, the A / D converter, and the switching circuit may be built in the CPU, and the pull-down resistor may be externally attached to the CPU. . In this case, the CPU may have a port to which the switching circuit is connected, and the pull-down resistor may be connected between the input terminal and the port.

本発明において、判定手段はCPUにより構成され、信号選択回路、A/D変換器、切替回路、およびプルダウン抵抗はCPUに内蔵されている構成を採用してもよい。   In the present invention, the determination means may be constituted by a CPU, and the signal selection circuit, A / D converter, switching circuit, and pull-down resistor may be incorporated in the CPU.

本発明において、信号選択回路およびA/D変換器はCPUに内蔵されており、 プルダウン抵抗および切替回路はCPUに外付けされており、切替回路はCPUからの信号に基づいて切替動作を行う構成を採用してもよい。   In the present invention, the signal selection circuit and the A / D converter are built in the CPU, the pull-down resistor and the switching circuit are externally attached to the CPU, and the switching circuit performs a switching operation based on a signal from the CPU. May be adopted.

本発明によれば、入力側に異常が発生したか否かを正確に検出することが可能なA/D変換装置が得られる。   According to the present invention, an A / D conversion device capable of accurately detecting whether or not an abnormality has occurred on the input side can be obtained.

本発明の実施形態に係るA/D変換装置の回路図である。1 is a circuit diagram of an A / D conversion device according to an embodiment of the present invention. 図1のA/D変換装置の動作を示したフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the A / D conversion device of FIG. 1. 本発明におけるA/D変換値と閾値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the A / D conversion value in this invention, and a threshold value. 比較例におけるA/D変換値と閾値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the A / D conversion value and threshold value in a comparative example. 本発明の他の実施形態に係るA/D変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the A / D conversion device concerning other embodiments of the present invention. 本発明の更に他の実施形態に係るA/D変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the A / D conversion device concerning other embodiments of the present invention. 従来のA/D変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional A / D converter.

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一部分または対応部分には、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same parts or corresponding parts.

最初に、図1を参照しながら、A/D変換装置の構成について説明する。A/D変換装置100は、複数の入力端子T1〜Tn、入力抵抗R1〜Rn、コンデンサC1〜Cn、プルダウン抵抗RD1〜RDn、およびCPU1を備えている。   First, the configuration of the A / D conversion device will be described with reference to FIG. The A / D conversion apparatus 100 includes a plurality of input terminals T1 to Tn, input resistors R1 to Rn, capacitors C1 to Cn, pull-down resistors RD1 to RDn, and CPU1.

入力端子T1〜Tnには、それぞれ、図示しないセンサ等から出力されるアナログ信号SG1〜SGnが入力される。入力抵抗R1〜RnおよびコンデンサC1〜Cnは、入力端子T1〜Tnに入力されたアナログ信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路を構成している。フィルタ回路の出力は、CPU1のポートP1〜Pnに入力される。   Analog signals SG1 to SGn output from sensors or the like (not shown) are input to the input terminals T1 to Tn, respectively. The input resistors R1 to Rn and the capacitors C1 to Cn constitute a filter circuit that removes noise components from the analog signals input to the input terminals T1 to Tn. The output of the filter circuit is input to the ports P1 to Pn of the CPU1.

プルダウン抵抗RD1〜RDnは、CPU1に外付けされている。プルダウン抵抗RD1〜RDnの一端は、入力抵抗R1〜Rnを介して入力端子T1〜Tnにそれぞれ接続されており、他端はCPU1のポートQ1〜Qnにそれぞれ接続されている。ポートP1〜PnはA/D変換用のポートであり、ポートQ1〜Qnは汎用ポートである。なお、プルダウン抵抗RD1〜RDnの抵抗値は、入力抵抗R1〜Rnの抵抗値に比べて、十分大きな値となっている。   The pull-down resistors RD1 to RDn are externally attached to the CPU1. One ends of the pull-down resistors RD1 to RDn are connected to the input terminals T1 to Tn via the input resistors R1 to Rn, respectively, and the other ends are connected to the ports Q1 to Qn of the CPU1, respectively. Ports P1 to Pn are A / D conversion ports, and ports Q1 to Qn are general-purpose ports. Note that the resistance values of the pull-down resistors RD1 to RDn are sufficiently larger than the resistance values of the input resistors R1 to Rn.

CPU1には、マルチプレクサ2、サンプルホールド回路3、A/D変換器4、およびスイッチ回路5が内蔵されている。CPU1には、これら以外の回路も備わっているが、本発明では直接関係がないので、図示を省略してある。Coは、サンプルホールド回路3の寄生容量(浮遊容量)である。   The CPU 1 includes a multiplexer 2, a sample hold circuit 3, an A / D converter 4, and a switch circuit 5. Although the CPU 1 includes other circuits, they are not shown in the figure because they are not directly related to the present invention. Co is a parasitic capacitance (floating capacitance) of the sample hold circuit 3.

マルチプレクサ2は、ポートP1〜Pnを順次切り替えることにより、入力端子T1〜Tnに入力されるアナログ信号SG1〜SGnの1つを選択して、サンプルホールド回路3へ出力する。サンプルホールド回路3は、選択されたアナログ信号をサンプリングして電圧を保持し、当該電圧をA/D変換器4へ出力する。A/D変換器4は、サンプルホールド回路3から入力される電圧を基準電圧と比較し、その結果に基づいて、アナログ信号の電圧レベルに応じたデジタル信号を生成する。   The multiplexer 2 selects one of the analog signals SG1 to SGn input to the input terminals T1 to Tn by sequentially switching the ports P1 to Pn, and outputs them to the sample hold circuit 3. The sample hold circuit 3 samples the selected analog signal, holds the voltage, and outputs the voltage to the A / D converter 4. The A / D converter 4 compares the voltage input from the sample hold circuit 3 with a reference voltage, and generates a digital signal corresponding to the voltage level of the analog signal based on the result.

スイッチ回路5は、複数のスイッチSW1〜SWnからなり、入力端子T1〜Tnがプルダウン抵抗RD1〜RDnを介して接地された状態と、接地されない状態とを切り替える。このため、スイッチSW1〜SWnの一端は、ポートQ1〜Qnにそれぞれ接続されており、他端は、グランドGNDに接地されている。スイッチSW1〜SWnは、トランジスタやFETなどから構成される。初期状態においては、スイッチSW1〜SWnはOFFとなっている。   The switch circuit 5 includes a plurality of switches SW1 to SWn, and switches between a state where the input terminals T1 to Tn are grounded via the pull-down resistors RD1 to RDn and a state where they are not grounded. Therefore, one ends of the switches SW1 to SWn are connected to the ports Q1 to Qn, respectively, and the other end is grounded to the ground GND. The switches SW1 to SWn are composed of transistors, FETs, and the like. In the initial state, the switches SW1 to SWn are OFF.

以上の構成において、CPU1は、本発明における「判定手段」の一例である。マルチプレクサ2は、本発明における「信号選択回路」の一例である。スイッチ回路5は、本発明における「切替回路」の一例である。   In the above configuration, the CPU 1 is an example of the “determination unit” in the present invention. The multiplexer 2 is an example of the “signal selection circuit” in the present invention. The switch circuit 5 is an example of the “switching circuit” in the present invention.

次に、A/D変換装置100の動作について、図2のフローチャートを参照しながら説明する。フローチャートの各ステップは、CPU1により実行される。   Next, the operation of the A / D conversion apparatus 100 will be described with reference to the flowchart of FIG. Each step of the flowchart is executed by the CPU 1.

ステップS1では、マルチプレクサ2により、CPU1のポートP1〜Pnを切り替えて、入力端子T1〜Tnに入力されるアナログ信号SG1〜SGnの1つを選択する。選択されたアナログ信号を、以下では「選択信号」という。そして、入力端子Ti(i=1,2,…n)に入力されたアナログ信号が選択された場合、その選択信号をSGi(i=1,2,…n)で表す。   In step S1, the multiplexer 2 switches the ports P1 to Pn of the CPU 1 and selects one of the analog signals SG1 to SGn input to the input terminals T1 to Tn. The selected analog signal is hereinafter referred to as “selection signal”. When the analog signal input to the input terminal Ti (i = 1, 2,... N) is selected, the selection signal is represented by SGi (i = 1, 2,... N).

ステップS2では、選択信号SGiに対して、A/D変換器4により1回目のA/D変換を行う。このときのA/D変換値をXi(i=1,2,…n)とする。このXiは、図示しないバッファメモリに一時的に記憶される。   In step S2, the A / D converter 4 performs the first A / D conversion on the selection signal SGi. The A / D conversion value at this time is Xi (i = 1, 2,... N). This Xi is temporarily stored in a buffer memory (not shown).

1回目のA/D変換の際には、入力端子Tiに対応するスイッチSWi(i=1,2,…n)はOFFであるため、入力端子TiとグランドGNDとの間に、プルダウン抵抗RDi(i=1,2,…n)は接続されない。すなわち、入力端子Tiは、プルダウン抵抗RDiを介して接地されていない。   In the first A / D conversion, the switch SWi (i = 1, 2,... N) corresponding to the input terminal Ti is OFF, so that the pull-down resistor RDi is between the input terminal Ti and the ground GND. (I = 1, 2,... N) are not connected. That is, the input terminal Ti is not grounded via the pull-down resistor RDi.

ステップS3では、入力端子Tiに対応するスイッチSWiをONにし、入力端子TiとグランドGNDとの間にプルダウン抵抗RDiを接続する。すなわち、入力端子Tiがプルダウン抵抗Riを介して接地された状態とする。   In step S3, the switch SWi corresponding to the input terminal Ti is turned on, and the pull-down resistor RDi is connected between the input terminal Ti and the ground GND. That is, the input terminal Ti is grounded via the pull-down resistor Ri.

ステップS4では、選択信号SGiに対して、A/D変換器4により2回目のA/D変換を行う。このときのA/D変換値をYi(i=1,2,…n)とする。このYiは、図示しないバッファメモリに一時的に記憶される。   In step S4, the A / D converter 4 performs the second A / D conversion on the selection signal SGi. The A / D conversion value at this time is Yi (i = 1, 2,... N). This Yi is temporarily stored in a buffer memory (not shown).

ステップS5では、ステップS2で算出したA/D変換値Xiと、ステップS4で算出したA/D変換値Yiとの差(絶対値)|Xi−Yi|を演算し、その値があらかじめ決められた閾値αより小さいか否かを判定する。   In step S5, a difference (absolute value) | Xi−Yi | between the A / D conversion value Xi calculated in step S2 and the A / D conversion value Yi calculated in step S4 is calculated, and the value is determined in advance. It is determined whether it is smaller than the threshold value α.

ここで、入力端子T1〜TnからポートP1〜Pn(マルチプレクサ2)までの間で、回路に異常が発生していない場合は、入力端子Tiに入力されたアナログ信号SGiが正常にCPU1へ取り込まれる。そして、1回目のA/D変換時には、入力端子Tiがプルダウン抵抗RDiを介してグランドGNDに接地されていないため、A/D変換値Xiは、アナログ信号SGiに対応した値となる。また、2回目のA/D変換時には、入力端子Tiがプルダウン抵抗RDiを介して接地された状態となるが、前述のようにプルダウン抵抗RDiの抵抗値は十分大きいので、A/D変換値Yiは、若干の誤差はあるものの、A/D変換値Xiとほぼ同等の値となる。したがって、A/D変換値XiとA/D変換値Yiとの差(絶対値)は、閾値αより小さくなる。   Here, when no abnormality occurs in the circuit between the input terminals T1 to Tn and the ports P1 to Pn (multiplexer 2), the analog signal SGi input to the input terminal Ti is normally taken into the CPU 1. . In the first A / D conversion, since the input terminal Ti is not grounded to the ground GND via the pull-down resistor RDi, the A / D conversion value Xi is a value corresponding to the analog signal SGi. In the second A / D conversion, the input terminal Ti is grounded via the pull-down resistor RDi. Since the resistance value of the pull-down resistor RDi is sufficiently large as described above, the A / D conversion value Yi Although there is a slight error, the value is almost the same as the A / D conversion value Xi. Therefore, the difference (absolute value) between the A / D conversion value Xi and the A / D conversion value Yi is smaller than the threshold value α.

一方、入力端子T1〜TnからポートP1〜Pn(マルチプレクサ2)までの間で、例えば入力抵抗Ri(i=1,2,…n)がオープン故障(断線)した場合は、入力端子Tiに入力されたアナログ信号SGiがCPU1へ取り込まれない。そして、1回目のA/D変換時には、入力端子Tiがプルダウン抵抗RDiを介して接地されていないため、A/D変換値Xiは、前回のアナログ信号により寄生容量Coに残留している電荷に応じた値となる。また、2回目のA/D変換時には、入力端子Tiがプルダウン抵抗RDiを介して接地されることで、寄生容量Coの残留電荷が放電されるため、A/D変換値Yiは、0〔V〕に近い値となる。したがって、A/D変換値XiとA/D変換値Yiとの差(絶対値)は、閾値α以上となる。   On the other hand, if, for example, the input resistance Ri (i = 1, 2,... N) has an open failure (disconnection) between the input terminals T1 to Tn and the ports P1 to Pn (multiplexer 2), the input is input to the input terminal Ti. The analog signal SGi is not taken into the CPU 1. In the first A / D conversion, since the input terminal Ti is not grounded via the pull-down resistor RDi, the A / D conversion value Xi is the charge remaining in the parasitic capacitance Co due to the previous analog signal. It becomes a corresponding value. In the second A / D conversion, the input terminal Ti is grounded via the pull-down resistor RDi, so that the residual charge of the parasitic capacitance Co is discharged. Therefore, the A / D conversion value Yi is 0 [V ] Close to the value. Therefore, the difference (absolute value) between the A / D conversion value Xi and the A / D conversion value Yi is equal to or greater than the threshold value α.

このように、回路が正常な場合は、入力端子TiとグランドGND間のプルダウン抵抗RDiの接続有無にかかわらず、1回目のA/D変換値Xiと2回目のA/D変換値Yiとは、ほぼ同等の値となる。一方、入力抵抗Riがオープン故障した場合は、入力端子TiとグランドGND間にプルダウン抵抗RDiが接続された場合と接続されない場合とで、1回目のA/D変換値Xiと2回目のA/D変換値Yiとの間に乖離が生じる。したがって、両変換値Xi、Yiの差と閾値αとの比較結果に基づいて、オープン故障の有無を判定することができる。   Thus, when the circuit is normal, the first A / D conversion value Xi and the second A / D conversion value Yi are the same regardless of whether or not the pull-down resistor RDi is connected between the input terminal Ti and the ground GND. , Almost the same value. On the other hand, when the input resistor Ri fails, the first A / D conversion value Xi and the second A / D conversion value Xi are determined depending on whether the pull-down resistor RDi is connected between the input terminal Ti and the ground GND. Deviation occurs from the D conversion value Yi. Therefore, the presence / absence of an open failure can be determined based on the comparison result between the difference between the two conversion values Xi and Yi and the threshold value α.

図3は、アナログ信号SGiのA/D変換値と閾値αとの関係を示している。回路が正常な場合は、プルダウン抵抗RDiの接続時と非接続時におけるA/D変換値の変化は、閾値αの範囲内に収まる。これに対して、入力抵抗Riがオープン故障した場合は、プルダウン抵抗RDiの接続時と非接続時におけるA/D変換値の変化は、閾値αの範囲内に収まらなくなる。   FIG. 3 shows the relationship between the A / D conversion value of the analog signal SGi and the threshold value α. When the circuit is normal, the change in the A / D conversion value between when the pull-down resistor RDi is connected and when it is not connected falls within the range of the threshold value α. On the other hand, when the input resistor Ri has an open failure, the change in the A / D conversion value between when the pull-down resistor RDi is connected and when it is not connected does not fall within the range of the threshold value α.

図2のステップS5において、A/D変換値Xi、Yiの差(絶対値)が閾値αより小さければ(ステップS5;YES)、オープン故障は発生していないと判定し、ステップS6に進む。ステップS6では、A/D変換器4の出力(A/D変換値)として、1回目のA/D変換値Xiを採用する。2回目のA/D変換値Yiは、上述したように誤差を含むため採用しない。   In step S5 of FIG. 2, if the difference (absolute value) between the A / D conversion values Xi and Yi is smaller than the threshold value α (step S5; YES), it is determined that no open failure has occurred, and the process proceeds to step S6. In step S6, the first A / D conversion value Xi is adopted as the output (A / D conversion value) of the A / D converter 4. The second A / D conversion value Yi is not adopted because it includes an error as described above.

その後、ステップS7に進んで、スイッチSWiをOFFにする。これにより、入力端子TiとグランドGNDとの間にプルダウン抵抗RDiが接続されない状態(入力端子Tiが接地されない状態)となる。   Then, it progresses to step S7 and turns off switch SWi. As a result, the pull-down resistor RDi is not connected between the input terminal Ti and the ground GND (the input terminal Ti is not grounded).

ステップS7の処理が終了すると、ステップS1へ戻り、マルチプレクサ2によりCPU1のポートP1〜Pnを次のポートに切り替えて、次のアナログ信号に対し、ステップS2〜S7の処理を実行する。   When the process of step S7 is completed, the process returns to step S1, the ports 2 to Pn of the CPU 1 are switched to the next port by the multiplexer 2, and the processes of steps S2 to S7 are executed for the next analog signal.

一方、ステップS5において、A/D変換値Xi、Yiの差(絶対値)が閾値α以上であれば(ステップS5;NO)、オープン故障が発生したと判定し、ステップS8に進んで、異常処理を行う。この異常処理においては、CPU1は、例えば警報信号や、制御対象の動作停止信号などを出力する。   On the other hand, if the difference (absolute value) between the A / D conversion values Xi and Yi is greater than or equal to the threshold value α (step S5; NO) in step S5, it is determined that an open failure has occurred, and the process proceeds to step S8. Process. In this abnormality process, the CPU 1 outputs, for example, an alarm signal or an operation stop signal to be controlled.

ところで、オープン故障の検出にあたっては、プルダウン抵抗RDiが接続された状態でのA/D変換値が0〔V〕付近か否かにより、故障有無を判定する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、正常時においても0〔V〕またはその付近のレベルのアナログ信号が入力される場合に、図4に示すように、A/D変換値が閾値βより小さい領域で、オープン故障が発生したと誤判定される。   By the way, in detecting an open failure, a method of determining the presence / absence of a failure depending on whether or not the A / D conversion value in the state where the pull-down resistor RDi is connected is near 0 [V] is also conceivable. However, in this method, when an analog signal having a level of 0 [V] or in the vicinity thereof is input even under normal conditions, as shown in FIG. 4, the A / D conversion value is opened in a region smaller than the threshold value β. It is erroneously determined that a failure has occurred.

これに対して、上述した実施形態によれば、1回目のA/D変換値Xi(第1の変換値)と、2回目のA/D変換値Yi(第2の変換値)との相対関係に基づいて異常を検出するようにしている。このため、正常時のレベルが0〔V〕またはその付近となるアナログ信号SGiが入力される場合でも、異常と誤判定されるのを回避することができ、信頼性が向上する。   On the other hand, according to the above-described embodiment, the relative value between the first A / D conversion value Xi (first conversion value) and the second A / D conversion value Yi (second conversion value). An abnormality is detected based on the relationship. For this reason, even when an analog signal SGi having a normal level of 0 [V] or in the vicinity thereof is input, it can be avoided that it is erroneously determined to be abnormal, and reliability is improved.

図5は、他の実施形態によるA/D変換装置200を示している。図5において、図1と異なる点は、プルダウン抵抗RD1〜RDnがCPU1に内蔵されている点である。その他の構成については、図1と同じであるため、説明を省略する。また、A/D変換装置200の動作は図2と同じであるため、これについても説明を省略する。本実施形態によっても、図1のA/D変換装置100と同様の効果を得ることができる。   FIG. 5 shows an A / D conversion device 200 according to another embodiment. 5 is different from FIG. 1 in that pull-down resistors RD1 to RDn are built in the CPU1. Other configurations are the same as those in FIG. Further, since the operation of the A / D conversion apparatus 200 is the same as that in FIG. 2, the description thereof is also omitted. Also according to this embodiment, the same effect as that of the A / D conversion device 100 of FIG. 1 can be obtained.

図6は、他の実施形態によるA/D変換装置300を示している。図6において、図1と異なる点は、プルダウン抵抗RD1〜RDnとスイッチSW1〜SWnとが、CPU1に外付けされているとともに、スイッチSW1〜SWnが、CPU1のポートU1〜Unから出力される信号に基づいて、ON・OFF動作を行うように構成されている点である。その他の構成については、図1と同じであるため、説明を省略する。また、A/D変換装置300の動作は図2と同じであるため、これについても説明を省略する。本実施形態によっても、図1のA/D変換装置100と同様の効果を得ることができる。   FIG. 6 shows an A / D conversion apparatus 300 according to another embodiment. 6 differs from FIG. 1 in that pull-down resistors RD1 to RDn and switches SW1 to SWn are externally attached to the CPU 1, and signals that the switches SW1 to SWn are output from the ports U1 to Un of the CPU1. Based on the above, it is configured to perform an ON / OFF operation. Other configurations are the same as those in FIG. Further, since the operation of the A / D conversion apparatus 300 is the same as that of FIG. 2, the description thereof is also omitted. Also according to this embodiment, the same effect as that of the A / D conversion device 100 of FIG. 1 can be obtained.

本発明では、上述した実施形態以外にも、種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態では、1回目のA/D変換値Xiと2回目のA/D変換値Yiとの乖離の程度として、両変換値Xi、Yiの差を用いたが、乖離の程度として、両変換値Xi、Yiの比を用いてもよい。   In the present invention, various embodiments can be adopted other than the above-described embodiments. For example, in the above embodiment, the difference between the two conversion values Xi and Yi is used as the degree of divergence between the first A / D conversion value Xi and the second A / D conversion value Yi. The ratio of both converted values Xi and Yi may be used.

また、上記実施形態では、入力端子T1〜TnからポートP1〜Pnまでの間で、入力抵抗R1〜Rnにオープン故障が発生した場合を例に挙げたが、その他の異常の場合にも、本発明を適用することができる。例えば、入力抵抗R1〜Rn以外の箇所で断線が生じたり、入力端子T1〜Tnで短絡が発生したりして、アナログ信号SG1〜SGnがCPU1に正常に入力できない事態が発生した場合にも、本発明は有効である。   In the above embodiment, the case where an open failure has occurred in the input resistors R1 to Rn between the input terminals T1 to Tn and the ports P1 to Pn has been described as an example. The invention can be applied. For example, even when a disconnection occurs at a place other than the input resistors R1 to Rn, or a short circuit occurs at the input terminals T1 to Tn, a situation where the analog signals SG1 to SGn cannot be normally input to the CPU 1 occurs. The present invention is effective.

1 CPU
2 マルチプレクサ
3 サンプルホールド回路
4 A/D変換器
5 スイッチ回路
100、200、300 A/D変換装置
T1〜Tn 入力端子
R1〜Rn 入力抵抗
C1〜Cn コンデンサ
RD1〜RDn プルダウン抵抗
SG1〜SGn アナログ信号
P1〜Pn、Q1〜Qn、U1〜Un ポート
SW1〜SWn スイッチ
1 CPU
2 Multiplexer 3 Sample hold circuit 4 A / D converter 5 Switch circuit 100, 200, 300 A / D converter T1-Tn Input terminal R1-Rn Input resistance C1-Cn Capacitor RD1-RDn Pull-down resistance SG1-SGn Analog signal P1 ~ Pn, Q1 ~ Qn, U1 ~ Un Port SW1 ~ SWn Switch

Claims (6)

アナログ信号が入力される複数の入力端子と、
前記各入力端子に入力されるアナログ信号の1つを選択して出力する信号選択回路と、
前記信号選択回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記各入力端子がプルダウン抵抗を介して接地された状態と接地されない状態とを切り替える切替回路と、
前記入力端子と前記信号選択回路との間に異常が発生したか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、
前記信号選択回路が選択したアナログ信号について、前記切替回路が当該アナログ信号の入力端子をプルダウン抵抗を介して接地しない状態で、前記A/D変換器により算出された第1の変換値と、前記切替回路が当該アナログ信号の入力端子をプルダウン抵抗を介して接地した状態で、前記A/D変換器により算出された第2の変換値とを比較し、
前記第1の変換値と前記第2の変換値との乖離の程度に基づいて、前記異常が発生したか否かを判定することを特徴とするA/D変換装置。
A plurality of input terminals to which analog signals are input;
A signal selection circuit that selects and outputs one of the analog signals input to each of the input terminals;
An A / D converter that converts an analog signal output from the signal selection circuit into a digital signal;
A switching circuit that switches between a state where each of the input terminals is grounded via a pull-down resistor and a state where the input terminal is not grounded;
Determination means for determining whether an abnormality has occurred between the input terminal and the signal selection circuit,
The determination means includes
For the analog signal selected by the signal selection circuit, the switching circuit does not ground the input terminal of the analog signal via a pull-down resistor, and the first conversion value calculated by the A / D converter, With the switching circuit grounding the input terminal of the analog signal via a pull-down resistor, the switching circuit compares the second conversion value calculated by the A / D converter,
An A / D conversion apparatus that determines whether or not the abnormality has occurred based on a degree of deviation between the first conversion value and the second conversion value.
請求項1に記載のA/D変換装置において、
前記判定手段は、
前記第1の変換値と前記第2の変換値との差を演算し、
前記差があらかじめ決められた閾値より小さいときは、前記異常が発生していないと判定するとともに、前記第1の変換値を前記A/D変換器の出力として採用し、
前記差があらかじめ決められた閾値以上のときは、前記異常が発生したと判定するとともに、所定の異常処理を行うことを特徴とするA/D変換装置。
The A / D conversion device according to claim 1,
The determination means includes
Calculating a difference between the first converted value and the second converted value;
When the difference is smaller than a predetermined threshold, it is determined that the abnormality has not occurred, and the first conversion value is adopted as the output of the A / D converter,
When the difference is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the abnormality has occurred, and predetermined abnormality processing is performed.
請求項1または請求項2に記載のA/D変換装置において、
前記判定手段は、CPUにより構成され、
前記信号選択回路、前記A/D変換器、および前記切替回路は、前記CPUに内蔵されており、
前記プルダウン抵抗は、前記CPUに外付けされていることを特徴とするA/D変換装置。
In the A / D conversion device according to claim 1 or 2,
The determination means is constituted by a CPU,
The signal selection circuit, the A / D converter, and the switching circuit are built in the CPU,
The A / D conversion device, wherein the pull-down resistor is externally attached to the CPU.
請求項3に記載のA/D変換装置において、
前記CPUは、前記切替回路が接続されたポートを有し、
前記プルダウン抵抗は、前記入力端子と前記ポートとの間に接続されていることを特徴とするA/D変換装置。
The A / D conversion device according to claim 3,
The CPU has a port to which the switching circuit is connected,
The A / D conversion device, wherein the pull-down resistor is connected between the input terminal and the port.
請求項1または請求項2に記載のA/D変換装置において、
前記判定手段は、CPUにより構成され、
前記信号選択回路、前記A/D変換器、前記切替回路、および前記プルダウン抵抗は、前記CPUに内蔵されていることを特徴とするA/D変換装置。
In the A / D conversion device according to claim 1 or 2,
The determination means is constituted by a CPU,
The A / D converter characterized in that the signal selection circuit, the A / D converter, the switching circuit, and the pull-down resistor are built in the CPU.
請求項1または請求項2に記載のA/D変換装置において、
前記判定手段は、CPUにより構成され、
前記信号選択回路、および前記A/D変換器は、前記CPUに内蔵されており、
前記プルダウン抵抗、および前記切替回路は、前記CPUに外付けされており、
前記切替回路は前記CPUからの信号に基づいて切替動作を行うことを特徴とするA/D変換装置。
In the A / D conversion device according to claim 1 or 2,
The determination means is constituted by a CPU,
The signal selection circuit and the A / D converter are built in the CPU,
The pull-down resistor and the switching circuit are externally attached to the CPU,
The A / D conversion device, wherein the switching circuit performs a switching operation based on a signal from the CPU.
JP2011270829A 2011-12-12 2011-12-12 A / D converter Active JP5637978B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011270829A JP5637978B2 (en) 2011-12-12 2011-12-12 A / D converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011270829A JP5637978B2 (en) 2011-12-12 2011-12-12 A / D converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013123144A JP2013123144A (en) 2013-06-20
JP5637978B2 true JP5637978B2 (en) 2014-12-10

Family

ID=48774880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011270829A Active JP5637978B2 (en) 2011-12-12 2011-12-12 A / D converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5637978B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3376671B1 (en) * 2015-11-11 2023-02-15 Mitsubishi Electric Corporation A/d conversion device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10197583A (en) * 1997-01-08 1998-07-31 Toshiba Corp Analog input diagnostic device
JP3505119B2 (en) * 2000-02-28 2004-03-08 株式会社日立製作所 Input circuit
JP2005123989A (en) * 2003-10-17 2005-05-12 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit
JP2011077847A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Renesas Electronics Corp A/d converter and open detection method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013123144A (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9739822B2 (en) Input circuit
JP2017523636A (en) Field effect transistor and failure detection apparatus thereof
JP2008232978A (en) Wiring abnormality detecting device
CN108238096B (en) Torque control device
WO2017203865A1 (en) Power converter
US20210208201A1 (en) Battery monitoring device
JP2008089323A (en) Voltage detector
JP2011130077A (en) Digital signal output circuit
JP5637978B2 (en) A / D converter
JP2000356556A (en) Failure-detecting device of sensor circuit
US10998913B2 (en) Switching circuit for checking an analog input circuit of an A/D converter
JP2007233573A (en) Electronic controller
JP2010198331A (en) Sensor failure detection device
JP6838212B2 (en) Electronic control device
JP6420960B2 (en) Electronic control unit
US7683591B2 (en) Semiconductor device with voltage variation detector
JP5920244B2 (en) Anomaly detection device
JP2001035335A (en) Relay failure detecting device
JP7135966B2 (en) Leakage detection circuit
JP5457152B2 (en) Inverter device
US10979061B2 (en) Analog-digital conversion device
JPS6020159A (en) Fault detecting system of multiplexer
JP6598928B1 (en) Electronic control unit
JP2007019735A (en) Electronic control unit, communication system and inspection method for surge absorbing element
JP6735611B2 (en) Electronic circuits, electronic devices and integrated circuits

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140806

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141021

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5637978

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250