CN102571090B - Ad变换方法和ad变换电路 - Google Patents

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Abstract

一种可进行与用途对应的设定的AD变换方法和AD变换电路，在不通过CPU按照希望的顺序对多种模拟信号进行AD变换，在预定时间内对多种模拟信号进行AD变换的情况下可获得最高效率的结果。具有：保存单元，与时序信息相对应地存储了信号选择信息和时间信息；顺序计数器，通过一致信号的供给进行计数；期间计数器，通过时钟的供给进行计数；比较器，在用顺序计数器的计数值参照保存单元的时序信息而得的时间信息和期间计数器的计数值一致时生成一致信号；选择单元，选择多种模拟信号中与信号选择信息相对应的一种模拟信号，该信号选择信息是通过用顺序计数器的计数值参照保存单元的时序信息而得的；AD变换器，对选择单元选择的一种模拟信号进行AD变换。

Description

AD变换方法和AD变换电路
技术领域
本发明涉及AD变换方法和AD变换电路，涉及将多种模拟信号变换为数字信号的AD变换方法和AD变换电路。
背景技术
近些年来，在数码相机等便携设备中安装使用了锂离子电池的电池组。锂离子电池一般难以通过其电压检测电池余量。因此，采用通过微计算机等检测电池的充放电电流，对检测出的充放电电流进行累计来测定电池余量的方法。
在用来像这样测定电池余量的电池监视IC中，将电压、电流、温度等模拟信号变换为数字信号后提供给CPU，通过CPU进行检测出的电流值的温度补偿等，并且进行累计。
图5中图示现有的AD变换电路的一个例子的方框结构图。在该图中，从端子1提供检测温度而得的模拟信号，从端子2提供检测电压而得的模拟信号，从端子3提供检测电流而得的模拟信号，将这些模拟信号提供给选择器4。
信号选择寄存器5从通过CPU运行的软件写入信号选择编号，将信号选择编号从信号选择寄存器5提供给选择器4。选择器4选择来自与信号选择编号相对应的端子的模拟信号，提供给AD变换器6。
在变换开始寄存器7中，从通过CPU运行的软件写入使能(enable)信号，在向变换开始寄存器7中写入使能信号之后，AD变换器6对从选择器4提供的模拟信号进行AD变换，从端子8输出。
再有，提出了一种AD变换器，其具有：控制单元，基于触发信号(TG)输出用来设置变换期间和休止期间的休止信号(STBY)；定时控制电路，其在所述变换期间输出定时信号；AD变换单元，其用比较器比较模拟信号Va和预定的基准电压，由此进行AD变换(例如参照专利文献1)。
在现有的AD变换电路中，信号的选择和AD变换的开始全部从通过CPU运行的软件进行指示，为了进行AD变换必须使CPU工作，因为要使CPU工作，所以消耗电力变大。另外，还存在软件的程序量也变大的问题。
专利文献1：日本特开平11－31968号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的是提供可进行与用途对应的设定的AD变换方法和AD变换电路，以在不通过CPU按照希望的顺序对多种模拟信号进行AD变换，在预定的时间内对多种模拟信号进行AD变换的情况下可获得最高效率的结果。
本发明一个实施方式的AD变换电路，被提供多种模拟信号，选择某一种模拟信号变换为数字信号，其中，具有：保存单元21，其与时序信息相对应地存储了信号选择信息和时间信息；顺序计数器22，其通过预定周期的定时信号的供给进行初始化，通过一致信号的供给进行计数；期间计数器23，其在通过所述定时信号或所述一致信号的供给进行了初始化之后，通过时钟的供给进行计数；比较器24，其比较通过用所述顺序计数器22的计数值来参照所述保存单元21的时序信息而从所述保存单元21得到的时间信息和所述期间计数器23的计数值，在一致时生成所述一致信号；选择单元14，其选择所述多种模拟信号中与信号选择信息相对应的一种模拟信号，该信号选择信息是通过用所述顺序计数器22的计数值来参照所述保存单元的时序信息而得到的；以及AD变换器30，其对用所述选择单元选择的所述一种模拟信号进行AD变换。
优选的是，所述保存单元21将所述信号选择信息和所述时间信息存储在可改写的非易失性存储器中，所述时间信息是与所述信号选择信息相对应的选择时间。
优选的是，所述多种模拟信号包含电流、电压、温度中的任意一种检测信号。
优选的是所述AD变换器30是δ-σ型AD变换器。
另外，本发明的一个实施方式的AD变换方法，被提供多种模拟信号，选择某一种模拟信号变换为数字信号，其中，与时序信息相对应在保存单元21中存储信号选择信息和时间信息，通过预定周期的定时信号的供给进行初始化，通过一致信号的供给进行计数，在通过所述定时信号或所述一致信号的供给进行了初始化之后，通过时钟的供给进行计数，比较用所述顺序计数值来参照所述保存单元21的时序信息而得到的时间信息和所述期间的计数值，在一致时生成所述一致信号，选择所述多种模拟信号中与信号选择信息相对应的一种模拟信号，该信号选择信息是通过用所述顺序的计数值来参照所述保存单元21的时序信息而从所述保存单元21中得到的，对所选择的所述一种模拟信号进行AD变换。
上述括号内的参考符号是为了容易理解而附加的，只不过是一个例子，不受图示的方式的限定。
根据本发明，可进行与用途对应的设定，以在不通过CPU而按照希望的顺序对多种模拟信号进行AD变换，在预定时间内对多种模拟信号进行AD变换的情况下可获得最高效率的结果。
附图说明
图1是本发明的AD变换电路的一个实施方式的方框结构图。
图2是表示选择表的一个实施方式的结构的图。
图3是δ-σ调制单元的一个实施方式的电路结构图。
图4是本发明的AD变换电路的一个实施方式的信号时序图。
图5是现有的AD变换电路的一个例子的方框结构图。
符号说明
14选择器
20顺序控制器
21选择表
22顺序计数器
23期间计数器
24比较器
30AD变换器
31δ-σ调制单元
32滤波处理单元
最佳实施方式
下面根据附图对本发明的实施方式进行说明。
<AD变换电路的一个实施方式>
图1表示本发明的AD变换电路的一个实施方式的方框结构图。在该图中，从端子11提供检测温度而得的模拟信号，从端子12提供检测电压而得的模拟信号，从端子13提供检测电流而得的模拟信号。这些模拟信号中的任何一个都是电压形式的信号，被提供给作为选择单元的选择器14。此外，提供给选择器14的模拟信号的种类不限于3种，也可以是2种或4种以上。
顺序控制器20具有选择表21、顺序计数器22、期间计数器23和比较器24。
选择表21例如由寄存器、闪速ROM等可改写的非易失性存储器、读取电路等构成，如图2所示，与0～N的时序编号(即时序信息)相对应，预先设定信号选择编号(即信号选择信息)和选择时间(即时间信息)进行保存。再有，图2中N＝3，但N也可以小于3或为4以上。
信号选择编号是用来在选择器14中选择端子11～13中的某一个的编号。选择时间是选择由上述信号选择编号所指示的信号的时间，选择时间例如以几毫秒～几十毫秒周期的时钟CLK为单位。信号选择编号和选择时间可以从外部直接改写值，或者经过CPU等间接改写值。改写后的值被存储在可改写的非易失性存储器中。
顺序计数器22，在从端子25被提供例如1秒等预定周期的定时信号S是被置零(zeroreset)，然后，每当从比较器24提供一致信号时将计数值加上1。将顺序计数器22的计数值提供给选择表21，参照选择表21的时序编号。由此，选择表21从可改写的非易失性存储器中将与被参照的时序编号相对应的信号选择编号和选择时间读出到寄存器中，将读出的信号选择编号从寄存器提供给选择器14，同时将读出的选择时间从寄存器提供给比较器24。
期间计数器23，在被提供来自端子25的定时信号S或来自比较器24的一致信号时被置零，然后，每当从端子26提供时钟CLK时将计数值加上1。将期间计数器23的计数值提供给比较器24。比较器24将来自期间计数器23的计数值与来自选择表21的选择时间相比较，在二者一致时生成一致信号，提供给顺序计数器22和期间计数器23。顺序计数器22在被提供上述一致信号时将计数值加上1，期间计数器23在被提供上述一致信号时将计数值置零。
将从选择表21中读出的信号选择编号提供给选择器14，选择器14选择来自与信号选择编号相对应的端子的模拟信号，提供给AD变换器30。即，在信号选择编号为“1”的情况下，选择来自端子11的模拟信号，在信号选择编号为“2”的情况下，选择来自端子12的模拟信号，在信号选择编号为“3”的情况下，选择来自端子13的模拟信号。
AD变换器30具有δ-σ(delta-sigma)调制单元31和滤波处理单元32。调制单元31进行从选择器14提供的模拟信号的脉冲密度调制(PDM)，输出1位数字调制后的信号。δ-σ调制单元31的输出信号被滤波处理单元32变换为数字信号、即脉码(pulsecode)调制数据，从端子33输出。
<δ-σ调制单元>
在图3中表示δ-σ调制单元31的一个实施方式的电路结构图。在该图中，向端子40提供模拟电压Vin，提供给积分电路41。积分电路41由输入电阻42、反馈电阻43、积分电容44、运算放大器45构成，对从模拟电压Vin中减去运算放大器49的输出电压得到的差进行积分。
积分电路41的输出信号被由运算放大器46构成的比较器量子化，被D型触发器47延迟1个时钟的量之后，从端子48输出。另外，端子48的输出经由构成1位的DA变换器的运算放大器49反馈给积分电路41。
<AD变换电路的操作>
在此，如图2所示，对在选择表21中将时序编号为“0”的信号选择编号设定为“2”，将选择时间设定为“5”，将时序编号为“1”的信号选择编号设定为“3”，将选择时间设定为“3”，将时序编号为“2”的信号选择编号设定为“1”，将选择时间设定为“4”，将时序编号为“3”的信号选择编号设定为“3”，将选择时间设定为“4”的情况进行说明。
通过提供图4(A)中示出的定时信号S的脉冲，将图4(B)中示出的顺序计数器22的计数值置零，与此同时，将图4(C)中示出的期间计数器23的计数值置零。由此，通过使顺序计数器22的计数值变为“0”，从选择表21中与时序编号“0”相对应地读出在图4(D)中示出的信号选择编号“2”和图4(E)中示出的选择时间“5”。
被提供了信号选择编号“2”的选择器14选择检测从端子12提供的电压而得的模拟信号，提供给AD变换器30，AD变换器30在图4(F)中示出的高电平期间将电压的数字信号从端子33输出。再有，从图4(D)中示出的信号选择编号的变化到图4(F)中示出的数字信号的开始变化，大约1个时钟的量的延迟是AD变换器30的变换动作所需要的时间。
期间计数器23的计数值通过时钟CLK的供给如图4(C)所示而变化。并且，在期间计数器23的计数值与来自选择表21的选择时间“5”一致的时刻，比较器24输出一致信号，图4(B)中示出的顺序计数器22的计数值变为“1”，与此同时，图4(C)中示出的期间计数器23的计数值被置零。
通过使顺序计数器22的计数值变为“1”，从选择表21读出与时序编号“1”相对应的信号选择编号“3”和选择时间“3”。被提供了信号选择编号“3”的选择器14选择检测从端子13提供的电流而得的模拟信号，提供给AD变换器30，AD变换器30在图4(F)中示出的高电平期间将电流的数字信号从端子33输出。
另外，期间计数器23的计数值通过时钟CLK的供给如图4(C)所示变化，在期间计数器23的计数值与来自选择表21的选择时间“3”一致的时刻，比较器24输出一致信号，图4(B)中示出的顺序计数器22的计数值变为“2”，与此同时，图4(C)中示出的期间计数器23的计数值被置零。
通过使顺序计数器22的计数值变为“2”，从选择表21读出与时序编号“2”相对应的信号选择编号“1”和选择时间“4”。被提供了信号选择编号“1”的选择器14选择检测从端子11提供的温度而得的模拟信号，提供给AD变换器30，AD变换器30在图4(F)中示出的高电平期间将温度的数字信号从端子33输出。
另外，期间计数器23的计数值通过时钟CLK的供给如图4(C)所示变化，在期间计数器23的计数值与来自选择表21的选择时间“4”一致的时刻，比较器24输出一致信号，图4(B)中示出的顺序计数器22的计数值变为“3”，与此同时，图4(C)中示出的期间计数器23的计数值被置零。
通过使顺序计数器22的计数值变为“3”，从选择表21读出与时序编号“3”相对应的信号选择编号“3”和选择时间“4”。被提供了信号选择编号“3”的选择器14选择检测从端子13提供的电流而得的模拟信号，提供给AD变换器30，AD变换器30在图4(F)中示出的高电平期间将电流的数字信号从端子33输出。该电流的数字信号的输出继续，直到期间计数器23的计数值与来自选择表21的选择时间“4”一致为止。
在上述实施方式中，若在选择表21中预先对于每一个时序编号写入信号选择编号和选择时间来设定，则不需要由通过CPU运行的软件来进行指示，能够与预定周期的定时信号S和时钟CLK同步地按照希望的顺序对多种模拟信号进行AD变换。因此，不需要使CPU白白地工作，能够降低用来使CPU工作的消耗电力。
另外，在定时信号S的预定周期内，可以按照希望的顺序对多种模拟信号进行AD变换。另外，可以自由地设定对各模拟信号进行AD变换的期间。其结果是，能够进行与用途对应的设定，以在通过有限的资源、在预定的时间内对多种模拟信号进行AD变换的情况下获得最高效率的结果，可以得到最佳的变换结果。
再有，在上述实施方式中，在选择表21中，对每一个时序编号设定了信号选择编号和选择时间，但也可以代替选择时间，将以定时信号S为基准的选择开始时间设定为时间信息。在该情况下，期间计数器23仅通过来自端子25的定时信号S重置(reset)，不通过一致信号重置。即，不向期间计数器23提供比较器24所输出的一致信号。
再有，在上述实施方式中，使用δ-σ型AD变换器30，但是也可以使用并列比较型或逐次比较型等其他的AD变换器，不受上述实施方式的限定。

Claims (5)

1.一种AD变换电路，被提供多种模拟信号，选择某一种模拟信号变换为数字信号，其特征在于，
具有：
保存单元，其与时序信息相对应地存储了信号选择信息和时间信息；
顺序计数器，其通过预定周期的定时信号的供给进行初始化，通过一致信号的供给进行计数；
期间计数器，其在通过所述定时信号或所述一致信号的供给进行了初始化之后，通过时钟的供给进行计数；
比较器，其比较通过用所述顺序计数器的计数值来参照所述保存单元的时序信息而从所述保存单元得到的时间信息和所述期间计数器的计数值，在一致时生成所述一致信号；
选择单元，其选择所述多种模拟信号中与信号选择信息相对应的一种模拟信号，该信号选择信息是通过用所述顺序计数器的计数值来参照所述保存单元的时序信息而得到的；以及
AD变换器，其对用所述选择单元选择的所述一种模拟信号进行AD变换。
2.根据权利要求1所述的AD变换电路，其特征在于，
所述保存单元将所述信号选择信息和所述时间信息存储在可改写的非易失性存储器中，
所述时间信息是与所述信号选择信息相对应的选择时间。
3.根据权利要求2所述的AD变换电路，其特征在于，
所述多种模拟信号包含电流、电压、温度中的任意一种检测信号。
4.根据权利要求3所述的AD变换电路，其特征在于，
所述AD变换器是δ-σ型AD变换器。
5.一种AD变换方法，被提供多种模拟信号，选择某一种模拟信号变换为数字信号，其特征在于，
与时序信息相对应在保存单元中存储信号选择信息和时间信息，
通过预定周期的定时信号的供给进行初始化，通过一致信号的供给进行计数而得到顺序计数值，
在通过所述定时信号或所述一致信号的供给进行了初始化之后，通过时钟的供给进行计数而得到期间计数值，
比较用所述顺序计数值来参照所述保存单元的时序信息而得到的时间信息和所述期间计数值，在一致时生成所述一致信号，
选择所述多种模拟信号中与信号选择信息相对应的一种模拟信号，该信号选择信息是通过用所述顺序计数值来参照所述保存单元的时序信息而从所述保存单元中得到的，
对所选择的所述一种模拟信号进行AD变换。
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