JP2001099875A - アナログ入力検出回路及び電圧検出レベル判定方法 - Google Patents

アナログ入力検出回路及び電圧検出レベル判定方法

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JP2001099875A JP28025999A JP28025999A JP2001099875A JP 2001099875 A JP2001099875 A JP 2001099875A JP 28025999 A JP28025999 A JP 28025999A JP 28025999 A JP28025999 A JP 28025999A JP 2001099875 A JP2001099875 A JP 2001099875A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定電圧ICを用いずに電源電圧レベルを監視
し、電圧変換回路部の変換式を逆算する事により検出レ
ベルを判定するアナログ入力検出回路及び電圧検出レベ
ル判定方法を提供する。 【解決手段】 交流入力に対するレベル判定を行う回路
において、直流遮断用コンデンサ8と、電源電圧変動に
依存する電圧変換回路部D1と、交流を平滑するローパ
スフィルタ10と、アナログ信号をディジタル変換する
第1のADコンバータ11と電源電圧を監視する第2の
ADコンバータ12とから成る信号処理部Sと、から構
成され、電源電圧の変動により同一入力値に対して電圧
変換回路出力が変動しても正確な検出が行える様に補償
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてアナログ
入力検出回路及び電圧検出レベル判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電池駆動システム等、電源電圧
に変動があり電圧変換回路などに影響を及ぼす事がある
場合には、これを避けるため定電圧ICを付加した回路
構成にして、電圧検出レベルの判定は、電源電圧の変動
に関わらず常に同一条件にして行う。
【0003】こうした従来例を図3に示す。図3に示す
回路は、入力端子1と、入力部を構成する外部入力と機
器内部を直流的に遮断する直流遮断用コンデンサ2と、
LPF部Fを構成する交流波形を平滑するためのローパ
スフィルタLPF4と、電圧変換部D1を構成する入力
電圧を増幅する差動増幅回路3と、信号処理部Sを構成
するアナログ入力電圧をデジタル値へ変換するADコン
バータ5と、データを記憶する不揮発性メモリ記憶部1
4と、電源電圧変換部D2を構成する定電圧IC6と、
から構成される。
【0004】なお、上記回路は、音声や雑音等の電圧レ
ベルが、ある定めたレベル以上に達した場合に、これを
検出する回路であり、このある定めたレベルは、製造段
階において記憶部14に記憶されている。
【0005】入力端子1より入力された交流信号は、入
力部Nを通り電圧変換部D1の差動増幅回路3へ入力さ
れる。入力部Nの直流遮断用コンデンサ2は、入力端子
1に接続する回路が直流成分を持っている場合に、これ
を遮断するために用いる。差動増幅回路3の回路の電源
電圧Vdは、機器の電源電圧Vddを電源電圧変換部D
2の定電圧IC6により、定電圧化したしたものであ
る。電源電圧Vddは、電池駆動等の回路では電圧変動
幅が大きいので、差動増幅回路3にVddを直接印加し
た場合は、出力レベルが変化してしまう事を避けるた
め、差動増幅回路3の電源電圧を定電圧化している。L
PF部FのローパスフィルタLPF4は、増幅された交
流信号を平滑するものであり、平滑された信号は、信号
処理部SのADコンバータ5によりデジタル変換され、
ここでレベル判定を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に、上
述したような定電圧化は、電源電圧のバラツキ最小値か
ら数V低い値に設定しなければならないため、電圧変換
回路のダイナミックレンジを最大限にとれず、また定電
圧IC等の付加回路も必要になる。
【0007】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、定電圧I
Cを用いずに電源電圧レベルを監視し、電圧変換回路部
の変換式を逆算する事により検出レベルを判定するアナ
ログ入力検出回路及び電圧検出レベル判定方法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明にあ
っては、交流入力に対するレベル判定を行う回路におい
て、直流遮断用コンデンサと、電源電圧変動に依存する
電圧変換回路と、交流を平滑するローパスフィルタと、
アナログ信号をディジタル変換する第1のADコンバー
タと電源電圧を監視する第2のADコンバータとで構成
される信号処理部と、から構成され、電源電圧の変動に
より同一入力値に対して電圧変換回路出力が変動しても
正確な検出が行える様に補償することを特徴とするもの
である。
【0009】請求項2記載の発明にあっては、請求項1
記載の発明におけるアナログ入力検出回路の電圧検出レ
ベル判定方法であって、前記電圧変換回路の出力は、回
路係数と電源電圧の所定の関係式になることに基づ
き、、製造時には既知の電源電圧を印加し、判定レベル
となる信号を入力した時の電圧変換回路出力である前記
第1のADコンバータの値を読み取ることにより回路係
数を算出し記憶部に記憶するとともに、運用時には電源
電圧を前記第2のADコンバータで読み込み、記憶した
回路係数を剰算することにより判定値を算出し、第1の
ADコンバータの値を比較し判定することを特徴とする
ものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるアナログ
入力検出回路及び電圧検出レベル判定方法の一実施の形
態について、図1乃至図2を用いて、詳細に説明する。
【0011】本実施の形態のアナログ入力検出回路は、
図1に示すように、入力端子7と、外部入力と機器内部
を直流的に遮断する直流遮断用コンデンサ8と、電圧変
換部D1を構成する入力電圧を増幅する差動増幅回路9
と、LPF部Fを構成する交流波形を平滑するためのロ
ーパスフィルタLPF10と、信号処理部Sを構成する
アナログ入力電圧をデジタル値へ変換するADコンバー
タ11とVdd電圧値を信号処理回路内で判別できるレ
ベルに変換するADコンバータ12と、データを記憶す
る不揮発性メモリである記憶部14と、電源電圧変換回
路13と、から構成される。
【0012】電圧変換部に電圧変動がある電源を用いた
場合でも、正確にレベル検出を行なえる様にするため、
上述した従来例を基本にして、電源電圧をモニタする回
路としてADコンバータ12、電源電圧変換回路13を
追加している。なお、上記回路は、音声や雑音等の電圧
レベルがある定めたレベル以上に達した場合に、これを
検出する回路である。
【0013】次に、差動増幅回路について、図2を用い
て説明する。この図において、 V1:反転入力端子からの入力電圧 V2:非反転入力端子からの入力電圧 Vcin:同相入力電圧 Vout:出力電圧 とすると、入力電圧V1,V2の差の電圧を、閉ループ
利得の分だけ乗じた出力が、出力電圧Voutとなる。
一般に、差動増幅回路の入力電圧は、反転入力端子から
の入力電圧V1と非反転入力端子からの入力電圧V2の
差の電圧の他に、同相入力電圧Vcinも共存してい
る。よって、この出力電圧Voutは以下の式1のよう
になる。 式1:Vout={(R1R4−R2R3)/R1(R2+R4)}Vcin+ {R4(1+R3/R1)/R2+R4}V2−(R3/R1)V1 上記式1でR1=R2、R3=R4の条件を満たすと、
同相入力電圧Vcinに依存する項は0となり、出力電
圧Voutは、第2項と第3項だけとなる。従がって、
式1は以下の式2の様になる。 式2:Vout=(R3/R1)(V2−V1) ここで、電圧変換部の差動増幅回路9について、上述し
た式2のV1及びV2を算出すると V1={R6/(R5+R6)}Vdd V2=Vdd となり、このV1,V2を上述の式2へ代入すると下記
式3になる。 Vout=R3[Vdd−{R6/(R5+R6)}Vdd]/R1 =R3{1−R6/(R5+R6)}Vdd/R1 式3 =A・Vdd A=R3{1−R6/(R5+R6)}/R1 従がって、この出力電圧Voutは、回路係数をAとし
たVddの一次関数となる。また、A値は、電源電圧V
ddを既知とした場合、判定値となる信号を入力端子7
へ入力した時の出力電圧Vout電圧を読み取ることに
より、算出できる。製造時には、Vddに既知電圧を印
加できるので、この時点で、A値を記憶部14へ書き込
んでおく。運用時には、ADコンバータ12で検出する
Vdd値と製造時に記憶部14に記憶したA値を用いれ
ば、上述の式3により判定レベルである出力電圧Vou
tが求められる。
【0014】製造工程において、判定値レベルを記憶部
14へ記憶するため、回路係数Aを求める。既知の電源
電圧Vddを印加し、入力端子7より判定値となる信号
を入力した時の信号レベルを信号処理部SのADコンバ
ータ11にて検出し、式3を用いて回路係数Aを算出
し、記憶部14に記憶する。
【0015】運用時には、入力端子7より入力された交
流信号は、入力部Nを通り差動増幅回路9へ入力され
る。直流遮断用コンデンサ8は、入力端子7に接続する
回路が直流成分を持っている場合には、これを遮断する
ために用いる。差動増幅回路9へ入力した信号は、判定
余裕度をもたせるために電圧増幅する。LPF10は、
増幅された交流信号を平滑するものであり、平滑された
信号は信号処理部SのADコンバータ11によりデジタ
ル変換される。また、この時電源電圧Vddの値を電源
電圧変換回路13でレベル変換して、ADコンバータ1
2より検出し、記憶部14に記憶している回路係数Aと
式3を用いて、判定値とするVout電圧を算出し、こ
れを信号処理部SのADコンバータ11の検出値と比較
して信号の判定処理をする。
【0016】次に、以下(1)製造工程での書き込み、
(2)判定値の書き込み、(3)運用について、説明す
る。 (1)製造工程での書き込み 電源電圧の偏位を絶対値レベルで認識する必要があるた
め、製造工程において既知電圧印可時のADCR値(A
DCR_REF)及び電源電圧変動幅の最大、最小値間
の傾き(以下Kと呼ぶ)を12で検出して、記憶部14
に記憶する。ここで、ADCR値とはアナログ電圧のA
D変換後のディジタル値とのことである。例えば、基準
電圧を14V、電源電圧変動幅を10V(ADCR値1
00)〜14V(ADCR値140)とした時、 式4 電源電圧傾き係数:K=△Vdd/△ADCR
より、 ADCR_REF:140、K値:0.1となり、これ
を、記憶部14へ記憶する。電源電圧値を算出する場合
は、ADコンバータ12の検出値(ADCR_READ
(12))と、電源電圧傾き係数Kと、以下の式5を用い
て、求めることができる。 式5 電源電圧値:Vdd=14+K×(ADCR_READ(12)−ADCR _REF) (2)判定値の書き込み 判定値とする信号を入力端子7に接続した場合のADC
R値(ADCR_SIG)をADコンバータ11で検出
し、上述の式3を用いて判定値係数Aを、記憶部14に
記憶する。この時電源電圧は、ADCR_REFの値
(この場合Vdd=14V、ADCR_REF=14
0)を印可する。仮定として、この場合のADCR値を
ADCR_SIG=80とすると、判定値係数Aは、上
述の式3より A=Vout/Vdd=ADCR_SIG/Vdd=8
0/14=5.71(bit/V) となる。 (3)運用 運用時において、記憶部14が記憶しているデータは、
下記a),b),c)の3項目ある。 a)基準電源電圧値:ADCR_REF b)判定値係数:A c)電源電圧傾き係数:K ここで、上述した仮定している数値では、各々ADCR
_REF=140、A=5.71、K=0.1である。
【0017】判定時の手順としては、先ず電源電圧Vd
dの算出をする。ADCR_Vdd=120とすると、
式5よりVdd=14+0.1×(120−140)=
12Vとなる。次に、現在のVdd値に対する判定値の
算出するが、これは、上述した電源電圧Vdd値、A
値、及び、式3より、判定値=A×Vdd=5.71×
12=68となる。入力端子7より印加されている信号
を、ADコンバータ11で検出した値(ADCR_REA
D(11)と判定値を比較する。即ち、ADCR_READ
(11)値とADCR判定値68とを比較し、状態を判断
する。
【0018】
【発明の効果】請求項1乃至2記載の発明によれば、電
源電圧の変動により電圧変換回路に依存性があっても、
定電圧化することなく電源電圧を監視することにより最
大のダイナミックレンジを用いた判定を行うことができ
る優れたアナログ入力検出回路及び電圧検出レベル判定
方法を提供すると言う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアナログ入力検出回路の一実施の
形態の構成を示すブロック図である。
【図2】上記アナログ入力検出回路における差動増幅回
路の回路図である。
【図3】従来のアナログ入力検出回路の一実施の形態の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 直流遮断用コンデンサ 3 差動増幅回路 4 ローパスフィルタ 5 ADコンバータ 6 定電圧IC 7 入力端子 8 直流遮断用コンデンサ 9 差動増幅回路 10 ローパスフィルタ 11 ADコンバータ 12 ADコンバータ 13 電源電圧変換回路 N 入力部 S 信号処理部 D1 電圧変換部 D2 電源電圧変換部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力に対するレベル判定を行う回路
    において、直流遮断用コンデンサと、電源電圧変動に依
    存する電圧変換回路と、交流を平滑するローパスフィル
    タと、アナログ信号をディジタル変換する第1のADコ
    ンバータと電源電圧を監視する第2のADコンバータと
    から成る信号処理部と、から構成され、電源電圧の変動
    により同一入力値に対して電圧変換回路出力が変動して
    も正確な検出が行える様に補償することを特徴とするア
    ナログ入力検出回路。
  2. 【請求項2】 前記アナログ入力検出回路の電圧検出レ
    ベル判定方法であって、前記電圧変換回路の出力は、回
    路係数と電源電圧の所定の関係式になることに基づき、
    製造時には既知の電源電圧を印加し、判定レベルとなる
    信号を入力した時の電圧変換回路出力である前記第1の
    ADコンバータの値を読み取ることにより回路係数を算
    出し記憶部に記憶するとともに、運用時には電源電圧を
    前記第2のADコンバータで読み込み、記憶した回路係
    数を剰算することにより判定値を算出し、第1のADコ
    ンバータの値を比較し判定することを特徴とするアナロ
    グ入力検出回路の電圧検出レベル判定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009250628A (ja) * 2008-04-01 2009-10-29 Mitsubishi Electric Corp ピークホールド回路
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KR20180065307A (ko) * 2016-12-07 2018-06-18 한국과학기술원 저역필터를 사용한 보조 아날로그-디지털 변환기의 입력요동 완화장치
JP2018132346A (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 日置電機株式会社 電圧検出装置

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