JP2000209090A - Ａ／ｄコンバ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ａ／Ｄコンバータ２０への入力経路における
断線による異常を検出する。 【解決手段】 アナログマルチプレクサ２４で測定対象
となるチャンネル２２を選択する前に、Ｄ／Ａコンバー
タ３０からサンプリングコンデンサ２８に異常値を充電
する。次に、選択したチャンネル２２からの信号電圧で
サンプリングコンデンサ２８を充電し直す。これによっ
て、断線により信号が入力されなかったときに、サンプ
リングコンデンサ２８に異常値が充電されたままにな
り、異常を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数チャンネルか
らの信号を順次選択し、選択した信号によりサンプリン
グコンデンサにチャージし、サンプリングコンデンサに
チャージされている電圧値に基づいてＡ／Ｄ変換を行う
Ａ／Ｄコンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種のＡ／Ｄコンバータが利
用されているが、この中でサンプリングコンデンサにＡ
／Ｄ変換の対象となる信号の電圧を充電し、この電圧を
順次シフトして、チョッパ型コンパレータで所定値と比
較する形式のものがある。このＡ／Ｄ変換器は、例えば
車両における各種のセンサからのアナログの検出値出力
をデジタル値に変換するのに用いられている。すなわ
ち、車両のＥＣＵにおいては、複数のセンサ出力等に応
じて各種のデジタル処理を行う。そこで、車両のＥＣＵ
において、複数のセンサ出力をデジタル値として出力す
るＡ／Ｄ変換器にこの種のものが利用されている。な
お、このＡ／Ｄコンバータの出力は、ＥＣＵ内のＣＰＵ
などに入力される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
Ａ／Ｄコンバータでは、その信号入力ラインにおいて、
断線が起こった場合に、これを認識することができな
い。すなわち、Ａ／Ｄコンバータで順次Ａ／Ｄ変換を行
う場合、各チャンネルに接続されたセンサからの出力信
号が順次入力され、サンプリングコンデンサに充電され
るが、１つの信号入力ラインが断線してオープンになっ
た場合には、この信号入力ラインを選択したときに、サ
ンプリングコンデンサは前回選択したチャンネルの信号
ラインからの信号で充電されたままになっている。従っ
て、その電圧値をそのままＡ／Ｄ変換して出力すること
になり、誤った値を出力してしまうことになる。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、信号入力ラインに断線があった場合に、これを検
出することができるＡ／Ｄコンバータを提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数チャンネ
ルからの信号を順次選択し、選択した信号によりサンプ
リングコンデンサにチャージし、サンプリングコンデン
サにチャージされている電圧値に基づいてＡ／Ｄ変換を
行うＡ／Ｄコンバータにおいて、選択されたチャンネル
からの信号のＡ／Ｄ変換を行う際に、チャンネルからの
信号がとりうる範囲外の異常値を一旦サンプリングコン
デンサに充電し、その後選択されたチャンネルからの信
号によってサンプリングコンデンサを充電し直してＡ／
Ｄ変換を行い、サンプリングコンデンサに異常値が充電
されていることで、チャンネルからの信号が入力されな
い異常を検出することを特徴とする。

【０００６】このように、サンプリングコンデンサへの
信号の供給に先立ち、異常値でサンプリングコンデンサ
を充電することで、チャンネルから信号が入力されてこ
ない場合には、サンプリングコンデンサに異常値の充電
がなされている。そこで、異常を検出することができ
る。このような異常値に充電を行わない場合、サンプリ
ングコンデンサには、前回検出のチャンネルの信号に基
づく充電電圧が残っており、誤検出となるが、本発明に
よりこのような誤検出の発生を防止することができる。
チャンネルからの信号がとりうる範囲としては、例えば
０．５Ｖ〜４．５Ｖが採用され、異常値として０Ｖ、５
Ｖ等が採用される。

【０００７】また、サンプリングコンデンサに予め定め
られたステップで複数の電圧を供給するＤ／Ａコンバー
タを有し、このＤ／Ａコンバータによって、上記異常値
をサンプリングコンデンサに充電することが好適であ
る。Ａ／Ｄコンバータは、サンプリングコンデンサの充
電電圧をＡ／Ｄ変換するために、サンプリングコンデン
サにデジタル値に対応する段階的に異なる電圧を供給す
るためのＤ／Ａコンバータを有している。このＤ／Ａコ
ンバータを利用してサンプリングコンデンサに対する異
常値の充電を行うことで、特別な構成を付加することな
く本発明を実現することができる。

【０００８】また、サンプリングコンデンサの信号入力
側に、異常電圧に設定する設定回路を接続し、この設定
回路のオンによって、サンプリングコンデンサに異常値
を充電することが好適である。このような構成によっ
て、サンプリングコンデンサへの異常値の充電を確実に
行うことができる。

【０００９】さらに、上記サンプリングコンデンサに接
続されていないチャンネルに対し上記異常値を供給する
手段を有することが好適である。このように、サンプリ
ングコンデンサに接続されていないチャンネルに異常値
を供給すると、このチャンネルに接続されている外付け
コンデンサがこの異常値に充電される。そこで、この外
付けコンデンサが接続され、この外付けコンデンサの信
号入力側において、断線が発生した場合にも、サンプリ
ングコンデンサを異常値に確実に充電することができ、
異常検出が行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１１】図１に、Ａ／Ｄコンバータへの入力回路の
一例を示す。アナログ出力センサ１０からの入力部分に
ついてのみ示す。アナログ出力センサ１０からのアナロ
グの検出出力は、端子１２を介し、ＥＣＵの内部に入力
される。この端子１２には、アンプ１４が接続され、こ
こで所定の増幅処理がなされる。アンプ１４の出力は、
抵抗１６とコンデンサ１８からなる積分回路を介し、Ａ
／Ｄコンバータ２０の１チャンネルに入力される。

【００１２】従って、アナログ出力センサ１０の検出信
号が所定の増幅を受け、高周波成分を除去された状態
で、Ａ／Ｄコンバータ２０に入力される。そこで、Ａ／
Ｄコンバータ２０において、センサの検出出力信号がデ
ジタル信号に変換される。なお、Ａ／Ｄコンバータ２０
の各チャンネルの入力端子にはそれぞれ別のセンサなど
からのアナログ信号が供給されており、Ａ／Ｄコンバー
タ２０はこれら入力信号をチャンネルを順次切り換えて
入力し、デジタル信号に変換して出力する。また、Ａ／
Ｄコンバータ２０は１つのＩＣとして構成される。

【００１３】図２に、Ａ／Ｄコンバータ２０の内部回路
を示す。このように、複数のチャンネルｃｈ１，ｃｈ
２，・・・に対応する入力端子２２（２２ａ，２２ｂ，
２２ｃ・・・）を有し、ここに、図１に示したセンサか
らのアナログ入力が接続される。なお、入力端子２２
は、以下チャンネル２２と呼ぶ。各チャンネル２２に
は、アナログマルチプレクサ２４が接続され、１つのチ
ャンネル２２を順次選択する。このアナログマルチプレ
クサ２４には、スイッチ２６を介しサンプリングコンデ
ンサ２８の一端が接続されている。また、このサンプリ
ングコンデンサ２８には、Ｄ／Ａコンバータ３０がスイ
ッチ３２を介し接続されている。

【００１４】従って、アナログマルチプレクサ２４によ
り１つのチャンネルを選択することで、そのチャンネル
の信号がサンプリングコンデンサ２８に供給され、その
信号に基づいて電圧までサンプリングコンデンサ２８が
充電される。また、Ｄ／Ａコンバータ３０からサンプリ
ングコンデンサ２８に所定の電圧が順次供給される。

【００１５】スイッチ３８をＯＮすることでサンプリン
グコンデンサ２８のチョッパ型コンパレータ３６側はチ
ョッパ型コンパレータ３６のスレッシュ（２．５Ｖ付
近）となる。この状態で選択したチャンネルの信号をサ
ンプリングコンデンサ２８の一端に供給することで、サ
ンプリングコンデンサ２８にセンサの出力信号に応じて
電圧を充電することができる。この充電された電圧をス
イッチ２６，３８をオフの状態でスイッチ３２により判
定電圧を変化させ、チョッパ型コンパレータ３６のスレ
ッシュより高いか否かの判定を行い、判定結果をＨレベ
ルまたはＬレベルで出力する。この出力は、変換結果レ
ジスタ４０に記憶される。

【００１６】ここで、各チャンネル２２に入力される信
号は、０．５〜４．５Ｖの範囲で変化するように、調整
しておく。そして、Ａ／Ｄ変換を行う場合には、まずア
ナログマルチプレクサ２４によりチャンネルを選択す
る。例えば、最初にｃｈ１を選択し、その後順次ｃｈ
２、・・・と選択していく。

【００１７】この通常の測定についての説明する。スイ
ッチ２６オン、スイッチ３２オフ、スイッチ３４オフ、
スイッチ３８オンの状態で、アナログマルチプレクサ２
４によりｃｈ１を選択すると、このチャンネルに接続さ
れているセンサ出力がサンプリングコンデンサ２８に供
給される。センサからの出力信号の電圧がサンプリング
コンデンサ２８に充電される。次に、スイッチ２６オ
フ、スイッチ３４オフ、スイッチ３８オフ、スイッチ３
２オンとする。これによって、サンプリングコンデンサ
２８は浮いた状態となり、充電された電荷は保持され
る。

【００１８】この状態で、Ｄ／Ａコンバータ３０から所
定の電圧を出力すれば、この出力電圧とサンプリングコ
ンデンサ２８の充電電圧を加算（この場合、サンプリン
グコンデンサ２８の一端側が正になるように充電される
ため減算）した電圧がサンプリングコンデンサ２８の他
端側に出現する。そこで、Ｄ／Ａコンバータ３０から所
定のステップで、順次異なる電圧を出力し、チョッパ型
コンパレータ３６の出力のＨ，Ｌの別を見ることで、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換することができる。

【００１９】そして、本実施形態では、チャンネルを切
り換えるときに、すぐにチャンネル２２からの信号をサ
ンプリングコンデンサ２８に供給せず、一旦Ｄ／Ａコン
バータ３０からの電圧を供給する。すなわち、チャンネ
ルを切り換える際には、スイッチ２６オフ、スイッチ３
２オン、スイッチ３４オン、スイッチ３８オンとする。
そして、この状態で、Ｄ／Ａコンバータ３０から、５Ｖ
または０Ｖというセンサの出力としては異常の電圧値を
供給し、これをサンプリングコンデンサ２８に充電す
る。その後、スイッチ３２オフ、スイッチ２６オンとし
て、アナログマルチプレクサ２４により選択した１つの
チャンネルの信号をサンプリングコンデンサ２８の一端
に供給し、サンプリングコンデンサ２８を充電し直す。

【００２０】なお、この異常値の充電は、アナログマル
チプレクサ２４において、１つのチャンネル２２を選択
した状態で行ってもよい。この場合には、外付けのコン
デンサ１８に異常値が充電された後、通常の処理対象の
値に戻るまで待たなければならない。

【００２１】このように、サンプリングコンデンサ２８
に一旦異常値の充電を行うことで、もし、図１に×マー
クで示すように、センサ出力からチャンネル２２に至る
経路において断線が発生し、信号が供給されなかったと
きにサンプリングコンデンサ２８のサンプリング（充電
値）値として、Ｄ／Ａコンバータ３０から供給された異
常値が残る。そこで、Ｄ／Ａコンバータ３０の出力を順
次変更して得たデジタル出力として、異常値が出力さ
れ、その出力において異常が検出される。なお、このよ
うなサンプリングコンデンサ２８に対する異常値の充電
を行わない場合には、サンプリングコンデンサ２８に
は、前回処理した前のチャンネルの信号の電圧が充電さ
れたままになる。そこで、誤った値がそのまま出力され
ることになり、異常との判定は行われない。

【００２２】このようにして、Ａ／Ｄコンバータ３０へ
の入力経路におけるハンダの接続不良、ＩＣの足浮き、
プリント基板パターンの断線などの場合に、Ａ／Ｄ変換
後のデジタルデータにおいて、異常を検出することが可
能となる。特に、この実施形態では、元々あるＤ／Ａコ
ンバータ３０の出力を用いて、サンプリングコンデンサ
２８に異常値の充電を行う。従って、構成要素自体は変
化させることなく、従来の構成をそのまま用いて、異常
検出を行うことができる。

【００２３】図３は、他の実施形態を示す図であり、こ
の例では、アナログマルチプレクサ２４とスイッチ２６
との間に、プルアップトランジスタ４２を介し電源を接
続している。従って、アナログマルチプレクサ２４をす
べてオフした状態で、プルアップトランジスタ４２をオ
ンすることによって、サンプリングトランジスタ２８に
電源電圧（例えば、５Ｖ）を充電することができる。こ
の構成によって、上述と同様に異常検出が行える。な
お、電源は、異常値であれば０Ｖでもその他の電圧でも
よい。

【００２４】ここで、上記実施形態では、サンプリング
コンデンサ２８に異常値を充電した後、センサ出力を印
加し、Ａ／Ｄ変換を行った。しかし、この構成では、図
１における積分回路のコンデンサ１８がチャンネル２２
に接続された状態でその信号入力側で、断線などが起き
た場合には、このコンデンサ１８の充電状態が問題とな
る。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ３０による５Ｖへの充
電は、サンプリングコンデンサ２８だけでなく、コンデ
ンサ１８にも行わなければならない。

【００２５】そこで、本実施形態では、コンデンサ１８
に対する充電を予め行っておく。例えば、ｃｈ１につい
てのＡ／Ｄ変換を終了した場合に、スイッチ３４をオン
し、それ以外のスイッチはすべてオフする。この状態
で、スイッチ３２をオンしてＤ／Ａコンバータ３０から
の出力でサンプリングコンデンサ２８に対し、５Ｖの充
電を行うが、このときにスイッチ２６及びｃｈ１を接続
するスイッチ２２ａをオンする。これによって、サンプ
リングコンデンサ２８だけでなくコンデンサ１８に５Ｖ
の充電が行われる。

【００２６】その後、スイッチ２２ａをオフし、ｃｈ２
を接続するスイッチ２２ｂをオンして、上述の場合と同
様に、サンプリングコンデンサ２８に信号電圧を充電す
る。その後のＤ／Ａコンバータ３０からの電圧供給、Ａ
／Ｄ変換は上述の場合と同様である。また、このような
サイクルを繰り返すことで各チャンネル２２からの信号
のＡ／Ｄ変換を順次行う。

【００２７】本実施形態では、次の測定の対象でないチ
ャンネル２２について、Ｄ／Ａコンバータ３０から異常
電圧を供給し、ここに接続されているコンデンサ１８を
充電する。従って、コンデンサ１８の信号入力側で断線
があった場合には、コンデンサ１８は、異常電圧に充電
されたままの状態になっている。そこで、測定の際にサ
ンプリングコンデンサ２８の充電電圧は、確実に５Ｖに
なり、異常の検出が行える。

【００２８】なお、断線などがない場合には、コンデン
サ１８は一旦５Ｖにまで充電されるが、実際に測定が行
われるときまでには、センサの出力電圧に戻っている。
そこで、チャンネル２２がサンプリングコンデンサ２８
に接続されたときには、サンプリングコンデンサ２８に
センサの出力信号に基づく電圧が充電される。

【００２９】このように、本実施例では、Ａ／Ｄコンバ
ータの外付けのコンデンサ１８についての充電も行うこ
とができるため、外付けのコンデンサ１８がついた状態
で、断線が生じた場合においても、異常検出を確実に行
うことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サンプリングコンデンサに異常値の充電を行うことによ
り、信号入力経路における断線などを確実に検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 入力回路の構成を示す図である。

【図２】 実施形態に係るＡ／Ｄコンバータの内部を示
す図である。

【図３】 他の実施形態の構成を示す図である。

【符号の説明】 ２０ Ａ／Ｄコンバータ、２２ 入力端子（チャンネ
ル）、２４ アナログマルチプレクサ、２６，３２，３
４，３８ スイッチ、２８ サンプリングコンデンサ、
３６ チョッパ型コンパレータ、４０ 変換結果レジス
タ、４２ プルアップトランジスタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数チャンネルからの信号を順次選択
   し、選択した信号によりサンプリングコンデンサにチャ
   ージし、サンプリングコンデンサにチャージされている
   電圧値に基づいてＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄコンバータに
   おいて、 選択されたチャンネルからの信号のＡ／Ｄ変換を行う際
   に、チャンネルからの信号がとりうる範囲外の異常値を
   一旦サンプリングコンデンサに充電し、その後選択され
   たチャンネルからの信号によってサンプリングコンデン
   サを充電し直してＡ／Ｄ変換を行い、 サンプリングコンデンサに異常値が充電されていること
   で、チャンネルからの信号が入力されない異常を検出す
   ることを特徴とするＡ／Ｄコンバータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＡ／Ｄコンバータにお
   いて、 サンプリングコンデンサに予め定められたステップで複
   数の電圧を供給するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／
   Ａコンバータによって、上記異常値をサンプリングコン
   デンサに充電することを特徴とするＡ／Ｄコンバータ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＡ／Ｄコンバータにお
   いて、 サンプリングコンデンサの信号入力側に、異常電圧に設
   定する設定回路を接続し、この設定回路のオンによっ
   て、サンプリングコンデンサに異常値を充電することを
   特徴とするＡ／Ｄコンバータ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載のＡ
   ／Ｄコンバータにおいて、 さらに、 上記サンプリングコンデンサに接続されていないチャン
   ネルに対し上記異常値を供給する手段を有することを特
   徴とするＡ／Ｄコンバータ。