CN102282769B - Δ-∑ad转换电路以及电池组 - Google Patents

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Abstract

Δ-∑AD转换电路包含对模拟信号进行脉冲密度调制来生成PDM数据的调制部、和将所述PDM数据转换为PCM数据的滤波处理部，所述调制部包含：移位寄存器，其将所述PDM数据与时钟同步地存储并且移位；计数器，其当所述移位寄存器的移位次数的计数值达到与模式对应的预定值时，生成寄存器存储指示信号和读出请求信号；以及多个寄存器，其将所述移位寄存器的保存数据分割作为多个数据来进行存储，并且能够将所述多个数据以能够分别独立读出的形态保存，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器对所述寄存器存储指示信号进行应答，存储由所述移位寄存器保存的所述PDM数据，所述滤波处理部对所述读出请求信号进行应答，从所述多个寄存器中的与所述模式对应的一个或多个寄存器中读出所述PDM数据。

Description

Δ-∑AD转换电路以及电池组
技术领域
本发明一般来说涉及Δ-∑AD转换电路以及电池组，详细来说涉及将模拟信号转换为数字信号的Δ-∑AD转换电路以及具备Δ-∑AD转换电路的电池组。
背景技术
近年来，使用锂离子电池的电池组被安装在数字摄像机等便携设备中。锂离子电池一般难以根据其电压来检测出电池余量。因此，采取如下方法：通过微型计算机等检测电池的充放电电流，通过对检测出的充放电电流进行累计来测定电池余量。
在用于如上那样测定电池余量的燃料仪IC中包含高精度A/D转换电路等模拟电路、和对测量出的电流值进行累计的CPU或计时器等数字电路。这些模拟电路和数字电路被安装在一个芯片的半导体集成电路装置中。
在上述模拟电路中，作为将模拟信号转换为数字信号的AD转换电路之一，存在Δ-∑AD转换电路(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-307451号公报
发明内容
发明要解决的课题
在燃料仪IC中，在将电池组与便携设备连接来进行放电时、或对电池组充电时，CPU进行高速工作。相反，在未将电池组与便携设备连接时，CPU成为低速工作。
Δ-∑AD转换电路包含：对模拟信号进行脉冲密度调制，输出脉冲密度调制数据的调制部；将脉冲密度调制数据转换成作为数字信号的脉冲编码调制数据的滤波处理部。考虑通过CPU执行该滤波处理部的处理。在这种结构中，在CPU进行高速工作的情况下，最好减小从Δ-∑AD转换电路的调制部向进行滤波处理的CPU供给的脉冲密度调制数据的比特数。另外，在CPU进行低速工作的情况下，最好增大从调制部向进行滤波处理的CPU供给的脉冲密度调制数据的比特数。
鉴于以上问题，希望提供一种能够根据滤波处理部的工作速度来改变向滤波处理部提供的脉冲密度调制数据的比特数的Δ-∑AD转换电路。
用于解决课题的手段
根据一个实施例，提供一种Δ-∑AD转换电路，其特征在于，包含：对模拟信号进行脉冲密度调制来生成脉冲密度调制数据的调制部、和将所述脉冲密度调制数据转换为脉冲编码调制数据的滤波处理部，所述调制部包含：移位寄存器，其与时钟同步地将所述脉冲密度调制数据存储并且移位；计数器，其当对所述移位寄存器的移位次数进行计数而得的计数值达到与模式对应的预定值时，生成寄存器存储指示信号和读出请求信号；以及多个寄存器，其将所述移位寄存器的保存数据分割作为多个数据来进行存储，并且能够将所述多个数据以能够分别独立读出的形态保存，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器对所述寄存器存储指示信号进行应答，存储由所述移位寄存器保存的所述脉冲密度调制数据，所述滤波处理部对所述读出请求信号进行应答，从所述多个寄存器中的与所述模式对应的一个或多个寄存器中读出所述脉冲密度调制数据。
根据另一实施例，提供一种电池组，其特征在于，包含：电池；检测所述电池的充放电电流的电流传感器；对所述电流传感器生成的模拟信号进行脉冲调制，生成脉冲密度调制数据的Δ-∑调制器；以及根据所述脉冲密度调制数据求出所述充放电电流值的数字值的CPU，所述Δ-∑调制器包含：移位寄存器，其与时钟同步地将所述脉冲密度调制数据存储并且移位；计数器，其当对所述移位寄存器的移位次数进行计数而得的计数值达到与模式对应的预定值时，生成寄存器存储指示信号和读出请求信号；以及多个寄存器，其将所述移位寄存器的保存数据分割作为多个数据来进行存储，并且能够将所述多个数据以能够分别独立读出的形态保存，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器对所述寄存器存储指示信号进行应答，存储由所述移位寄存器保存的所述脉冲密度调制数据，所述CPU对所述读出请求信号进行应答，从所述多个寄存器中的与所述模式对应的一个或多个寄存器中读出所述脉冲密度调制数据，基于根据读出的所述脉冲调制数据而求出的所述充放电电流的数字值，计算所述电池的电池余量。
发明效果
根据本发明，可以根据滤波处理部的工作速度来改变从调制部向滤波处理部供给的脉冲密度调制数据的比特数。
附图说明
图1是本发明的Δ-∑AD转换电路的一个实施方式的结构框图。
图2是Δ-∑调制器的一个实施方式的框图。
图3是32比特模式下的信号时序图。
图4是16比特模式下的信号时序图。
图5是应用了燃料仪IC的电池组的一个实施方式的框图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
<Δ-∑AD转换电路的一个实施方式>
图1是表示本发明的Δ-∑AD转换电路的一个实施方式的结构框图。图1中，Δ-∑AD转换电路具有调制部10、CPU30、存储器31和中断控制部35。CPU30相当于滤波处理部。
从调制部10的端子11-1～11-n输入的模拟信号被提供给多工器12。多工器12根据来自控制寄存器13的选择信号，选择端子11-1～11-n的输入中的某一个模拟信号，提供给Δ-∑调制器15。
副时钟内部振荡器16产生例如频率为38.4kHz的副时钟。该副时钟通过分频器17进行1/4分频，成为频率为9.6kHz的时钟。分频后的时钟被提供给Δ-∑调制器15、移位寄存器18、转换比特计数器19。
Δ-∑调制器15，当从控制寄存器13提供了转换开始信号时，进行从多工器12供给的模拟信号的脉冲密度调制(PDM)。Δ-∑调制器15输出通过脉冲密度调制而进行了1比特数字调制后的信号。Δ-∑调制器15输出的信号被提供给移位寄存器18。
从控制寄存器13对转换比特计数器19提供转换开始信号和指示32比特模式或16比特模式的模式信号。当转换开始信号例如是高电平时转换比特计数器19开始计数器动作。转换比特计数器19当根据模式信号对32脉冲或16脉冲的时钟进行计数时，生成作为读出请求信号的转换结束中断请求信号和数据存储信号。转换比特计数器19将转换结束中断请求信号提供给控制寄存器13以及中断控制部35，将数据存储信号提供给转换结果寄存器21、22。
从CPU30在控制寄存器13中设定32比特模式或16比特模式的设定、以及转换开始信号的复位的有无等。根据32比特模式或16比特模式的设定和转换开始信号的复位的有无的设定，控制寄存器13将转换开始信号以及模式信号分别提供给Δ-∑调制器15以及转换比特计数器19。
另外，当从转换计时器19被提供了转换结束中断请求信号时，控制寄存器13在设定为有转换开始信号的复位时，将转换开始信号复位。当设定为无转换开始信号的复位时，控制寄存器13不进行转换开始信号的复位。
移位寄存器18是32比特结构，与时钟同步地存储来自Δ-∑调制器15的1比特的数字信号并且进行移位。移位寄存器18的上位16比特被并行地提供给转换结果寄存器21，下位16比特被并行地提供给转换结果寄存器22。
当从CPU30请求了读出时，转换结果寄存器21、22分别将所保存的16比特的脉冲密度调制数据经由16比特宽的总线提供给CPU30。
CPU30在进行高速工作的情况下，在控制寄存器13中进行指示16比特模式的设定。另外，CPU30在进行低速工作的情况下，在控制寄存器13中进行指示32比特模式的设定。
另外，当从中断控制部35被供给了转换结束中断请求时，CPU30在32比特模式下依次读取转换结果寄存器21、22保存的脉冲密度调制数据(合计32比特)。在16比特模式下，CPU30仅读取转换结果寄存器21保存的脉冲密度调制数据(16比特)。CPU30执行将脉冲密度调制数据转换成作为数字信号的脉冲编码调制数据的滤波处理、即抽取滤波(decimation filter)处理。此外，在存储器31中存储了由CPU30执行的抽取滤波处理程序。
中断控制部35除了来自转换比特计数器19的转换结束中断请求信号以外，还供给多个中断请求信号。当同时存在多个中断请求时，中断控制部35选择优先度高的中断请求来对CPU30进行中断请求。
<Δ-∑调制器>
图2是表示Δ-∑调制器15的一个实施方式的框图。图2中，向端子40供给模拟电压Vin，将其提供给积分电路41。积分电路41包含输入电阻42、反馈电阻43、积分电容44、运算放大器45。积分电路41对从模拟电压Vin减去运算放大器49的输出电压而得的差进行积分。
积分电路41的输出信号通过由运算放大器46构成的比较器被量化。量化后的信号在通过D型触发器47延迟一个时钟后，从端子48被输出。另外，端子48的输出经由构成1比特的DA转换器的运算放大器49被反馈给积分电路41。
<信号时序图>
图3是32比特模式下的信号时序图。图3(B)所示的转换开始信号变为高电平后，转换比特计数器19开始图3(A)所示的时钟脉冲的计数。如图3(C)所示，在对32脉冲进行了计数的时刻，转换比特计数器19生成图3(D)所示的数据存储信号和图3(G)所示的转换结束中断请求信号。
由此，如图3(E)、(F)所示，转换结果寄存器21、22分别存储移位寄存器18的上位16比特、下位16比特。另外，CPU30对图3(G)所示的转换结束中断请求信号进行应答，从转换结果寄存器21、22读取脉冲密度调制数据。
此外，在图3的例子中，在控制寄存器13中设定为有转换开始信号的复位，因此，根据转换结束中断请求信号，图3(B)所示的转换开始信号被设为低电平。在设定为无转换开始信号的复位时，即使提供转换结束中断请求信号，转换开始信号也维持高电平，转换比特计数器19再次从1开始计数。
图4是16比特模式下的信号时序图。图4(B)所示的转换开始信号变为高电平后，转换比特计数器19开始图4(A)所示的时钟脉冲的计数。如图4(C)所示，在对16脉冲进行了计数的时刻，转换比特计数器19生成图4(D)所示的数据存储信号和图4(G)所示的转换结束中断请求信号。
由此，如图4(E)所示，在转换结果寄存器21中存储移位寄存器18的上位16比特。另外，CPU30对图4(G)所示的转换结束中断请求信号进行应答，从转换结果寄存器21中读取脉冲密度调制数据。
在图4的例子中，在控制寄存器13中设定为有转换开始信号的复位，因此，根据转换结束中断请求信号，图4(B)所示的转换开始信号被设为低电平。在设定为无转换开始信号的复位时，即使提供转换结束中断请求信号，转换开始信号也维持高电平，转换比特计数器19再次从1开始计数。
这样，在CPU30进行高速工作的情况下，增大从Δ-∑AD转换电路的调制部10向CPU30供给的脉冲密度调制数据的比特数。另外，在CPU30进行低速工作的情况下，减小从调制部10向CPU30供给的脉冲密度调制数据的比特数。
<电池组>
图5是表示应用了燃料仪IC的电池组的一个实施方式的框图。图5中，燃料仪IC200主要包含数字部210和模拟部250。
数字部210包含CPU211、ROM212、RAM213、EEPROM214、中断控制部215、总线控制部216、I2C部217、串行通信部218、计时器部219、上电复位部220、寄存器221、测试端子状态设定电路222、测试控制电路223、滤波电路290。上述CPU211、ROM212、RAM213、EEPROM214、中断控制部215、总线控制部216、I2C部217、串行通信部218、计时器部219、寄存器221通过内部总线相互连接。
此外，CPU211相当于图1的CPU30，ROM212相当于图1的存储器31。另外，中断控制部215相当于图1的中断控制部35。
CPU211执行在ROM212中存储的程序，控制燃料仪IC200整体。CPU211执行累计电池的充放电电流来计算电池余量的处理等。此时，RAM213作为作业区域而被使用。在EEPROM214中存储修整(trimming)信息等。
从燃料仪IC200的各部向中断控制部215提供中断请求。中断控制部215根据各中断请求的优先度来发生中断，并通知给CPU211。总线控制部216控制由哪个电路部使用内部总线。
I2C部217经由端口231、232与通信线路连接，进行2线式的串行通信。串行通信部218经由端口233与未图示的通信线路连接，进行1线式的串行通信。
计时器部219对系统时钟进行计数。其计数值由CPU211参照。上电复位部220检测出提供给经由滤波电路290连接的端口235的电源Vdd上升，产生复位信号。复位信号被提供给燃料仪IC200的各部。
向寄存器221转发来自EEPROM214的信息。测试端子状态设定电路222根据在寄存器221中保存的信息，在测试端子237、238和测试控制电路223之间进行连接。测试端子状态设定电路222将与测试端口237、238对应的测试控制电路223的输入设定为预定的电平。
测试控制电路223，当被提供了测试端口237、238的输入时，根据该输入使内部电路的状态变化。与之对应，燃料仪IC200的内部电路的测试成为可能。
模拟部250包含振荡电路251、晶体振荡电路252、选择控制电路253、分频器254、电压传感器255、温度传感器256、电流传感器257、多工器258、Δ-∑调制器259。此外，Δ-∑调制器259相当于图1的调制部10。
振荡电路251是具有PLL的振荡器，输出数MHz的振荡信号。晶体振荡电路252在端口271、272上外接晶体振子来进行振荡，输出数MHz的振荡信号。晶体振荡电路252的振荡频率相对于振荡电路251为高精度。
选择控制电路253根据从端口273提供的选择信号，选择振荡电路251和晶体振荡电路252的某一个输出的振荡频率信号。将所选择的振荡频率信号作为系统时钟，提供给燃料仪IC200的各部，同时提供给分频器254。另外，选择控制电路253生成了复位信号RST和控制信号CNT。选择控制电路253在未从端口273提供选择信号时，例如选择振荡电路251输出的振荡频率信号。分频器254对系统时钟进行分频来生成各种时钟，提供给燃料仪IC200的各部。
电压传感器255检测在端口274、275上分别外接的电池301、302的电压，将模拟的检测电压提供给多工器258。温度传感器256检测燃料仪IC200的环境温度，将模拟的检测温度提供给多工器258。
在端口276、277上连接了电流检测用的电阻303的两端。电流传感器257根据端口276、277各自的电位差检测流过电阻303的电流。电流传感器257将模拟的检测电流提供给多工器258。
多工器258依次选择模拟的检测电压、模拟的检测温度、模拟的检测电流，提供给Δ-∑AD调制器259。Δ-∑调制器259通过对各检测值进行Δ-∑转换，将脉冲密度调制数据通过内部总线提供给CPU211。CPU211进行数字滤波处理，进行检测电压、检测温度、检测电流各自的数字化。另外，CPU211通过对电池的充放电电流进行累计来计算电池余量。此时，检测温度被用于温度补偿。
上述的燃料仪IC200与电池301、302、电流检测用的电阻303、稳压器/保护电路304、电阻305以及开关306一起收纳在外壳310中，构成了电池组300。在电池组300的端子311上连接电池301的正电极以及稳压器/保护电路304的电源输入端子。稳压器/保护电路304的电源输出端子与燃料仪IC200的电源Vdd的端口235连接。端子312经由电阻305连接在稳压器/保护电路304的接地端子上，并且经由开关306连接在电流检测用的电阻303与端口277的连接点上。稳压器/保护电路304对端子311、312间的电压进行稳定化，并且在该电压超出预定范围时切断开关306来进行保护。
另外，将电流检测用的电阻303与端口276的连接点连接在燃料仪IC200的电源Vss的端口236上。在电池组300的端子313、314上连接燃料仪IC200的端口231、232。
以上，根据实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述实施例，在权利要求所记载的范围内能够进行各种变形。
此外，本申请基于向日本特许厅申请的基础申请2009-006162，其全部内容通过参照而被包含于此。
符号的说明
11-1～11-n端子
12多工器
13控制寄存器
15Δ-∑调制器
16副时钟内部振荡器
17分频器
18移位寄存器
19转换比特计数器
21、22转换结果寄存器
30CPU
31存储器
35中断控制部

Claims (11)

1.一种Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
所述Δ-ΣAD转换电路包含：对模拟信号进行脉冲密度调制来生成脉冲密度调制数据的调制部、和将所述脉冲密度调制数据转换为脉冲编码调制数据的滤波处理部，
所述调制部包含：
移位寄存器，其与时钟同步地将所述脉冲密度调制数据存储并且移位；
计数器，其当对所述移位寄存器的移位次数进行计数而得的计数值达到与模式对应的预定值时，生成寄存器存储指示信号和读出请求信号；以及
多个寄存器，其将所述移位寄存器的保存数据分割作为多个数据来进行存储，并且能够将所述多个数据以能够分别独立读出的形态保存，
所述多个寄存器中的一个或多个寄存器对所述寄存器存储指示信号进行应答，存储由所述移位寄存器保存的所述脉冲密度调制数据，所述滤波处理部对所述读出请求信号进行应答，从所述多个寄存器中的与所述模式对应的一个或多个寄存器中读出所述脉冲密度调制数据。
2.根据权利要求1所述的Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
通过所述滤波处理部设定所述模式。
3.根据权利要求1所述的Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
所述调制部包含复位电路，该复位电路根据所述滤波处理部的设定，在从所述计数器被提供了读出请求信号时，将指示所述计数器的计数动作的转换开始信号复位。
4.根据权利要求1所述的Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
当所述模式是第一模式时，所述滤波处理部读出第一比特数的所述脉冲密度调制数据，当所述模式是第二模式时，所述滤波处理部读出与所述第一比特数不同的第二比特数的所述脉冲密度调制数据。
5.根据权利要求1所述的Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
当所述模式是第一模式时，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器存储第一比特数的所述脉冲密度调制数据，当所述模式是第二模式时，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器存储与所述第一比特数不同的第二比特数的所述脉冲密度调制数据。
6.根据权利要求1所述的Δ-ΣAD转换电路，其特征在于，
所述滤波处理部是CPU。
7.一种电池组，其特征在于，包含：
电池；
检测所述电池的充放电电流的电流传感器；
对所述电流传感器生成的模拟信号进行脉冲密度调制，生成脉冲密度调制数据的Δ-Σ调制器；以及
根据所述脉冲密度调制数据求出所述充放电电流的数字值的CPU，
所述Δ-Σ调制器包含：
移位寄存器，其与时钟同步地将所述脉冲密度调制数据存储并且移位；
计数器，其当对所述移位寄存器的移位次数进行计数而得的计数值达到与模式对应的预定值时，生成寄存器存储指示信号和读出请求信号；以及
多个寄存器，其将所述移位寄存器的保存数据分割作为多个数据来进行存储，并且能够将所述多个数据以能够分别独立读出的形态保存，
所述多个寄存器中的一个或多个寄存器对所述寄存器存储指示信号进行应答，存储由所述移位寄存器保存的所述脉冲密度调制数据，所述CPU对所述读出请求信号进行应答，从所述多个寄存器中的与所述模式对应的一个或多个寄存器中读出所述脉冲密度调制数据，基于根据读出的所述脉冲密度调制数据而求出的所述充放电电流的数字值，计算所述电池的电池余量。
8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
通过所述CPU设定所述模式。
9.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
所述Δ-Σ调制器包含复位电路，该复位电路根据所述CPU的设定，在从所述计数器被提供了读出请求信号时，将指示所述计数器的计数动作的转换开始信号复位。
10.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
当所述模式是第一模式时，所述CPU读出第一比特数的所述脉冲密度调制数据，当所述模式是第二模式时，所述CPU读出与所述第一比特数不同的第二比特数的所述脉冲密度调制数据。
11.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
当所述模式是第一模式时，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器存储第一比特数的所述脉冲密度调制数据，当所述模式是第二模式时，所述多个寄存器中的一个或多个寄存器存储与所述第一比特数不同的第二比特数的所述脉冲密度调制数据。
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