JP2003008437A - Multi-input analog/digital converter - Google Patents

Multi-input analog/digital converter

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JP2003008437A
JP2003008437A JP2001194885A JP2001194885A JP2003008437A JP 2003008437 A JP2003008437 A JP 2003008437A JP 2001194885 A JP2001194885 A JP 2001194885A JP 2001194885 A JP2001194885 A JP 2001194885A JP 2003008437 A JP2003008437 A JP 2003008437A
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multiplexer
input
output
selection signal
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Masatsugu Kametani
雅嗣 亀谷
Kazuhiro Umekita
和弘 梅北
Takao Konno
隆雄 今野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-input analog/digital converter that hierarchically couples multiplexers in multi-stages, selectively receives many analog signals and applies analog/digital conversion to the selected signals with an inexpensive configuration. SOLUTION: Outputs of (n+1) sets of 2nd stage multiplexers BO-Bn are connected to (n+1) sets of input terminals of a 1st stage multiplexer A, and an output of the multiplexer A is given to an analog/digital converter 1. A controller 2 generates a selection signal Sa to allow the multiplexer A to select one by one each of the input signals by each period of an input clock CL and generates a selection signal Sbj (j=0-n) of the multiplexer Bj so as to select an input signal to the multiplexer Bj whose output is selected synchronously with the timing when the multiplexer A starts selecting an output of the multiplexer Bj (j=0-n) on the basis of the selection signal Sa. Through the configuration above, since the multiplexer Bj reaches a state of selecting one input signal for the (n+1) period of the clock, a large settling time is not a problem and the multi-input analog/digital converter can employ inexpensive multiplexers.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多数のアナログ入
力信号をデジタル化するための多入力A/D変換装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-input A / D converter for digitizing a large number of analog input signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】制御対象の多数の計測点の状態量をサイ
クリックに順次取り込み、その制御対象を制御する制御
システムや、ガスメータのような計測器が多数ある時こ
れらの計測値をやはりサイクリックに順次取り込んで記
録する計測システム等においては、センサ・計測器等の
出力をマルチプレクサで順次選択し、マルチプレクサ出
力を1つのA/D変換器でディジタル化したのち制御シ
ステムや計測システムへ光ファイバ等により多重伝送す
る方法が用いられている。
2. Description of the Related Art When there are a large number of measuring systems such as a gas meter and a control system that cyclically fetches the state quantities of a large number of measurement points of a controlled object in sequence, these measured values are also cyclical. In a measurement system, etc. that sequentially captures and records the data into a recording system, the outputs of the sensors and measuring instruments are sequentially selected by a multiplexer, and the multiplexer output is digitized by a single A / D converter, and then sent to a control system or measurement system. The method of multiplex transmission is used.

【0003】図2は、上記のようなA/D変換方法を用
いた「ガス監視装置」の構成を示したもので、特開平6
−324011号公報に開示されたものである。この装
置は、マルチプレクサが2段接続された例であり、AD
変換器C11に近い側の1段目のマルチプレクサB21
を選択信号Saによって切替ることで、2段目のマルチ
プレクサB11〜B18のうち1つを選択しておく。そ
してその選択された2段目のマルチプレクサを選択信号
Sb(2段目のマルチプレクサ全体の共通の選択信号)
で切替ることにより、その2段目マルチプレクサへ入力
されているアナログ入力信号(ガスセンサ情報)を順次
選択入力し、AD変換器C11へ入力する。即ち、選択
信号SaによってマルチプレクサB11を選択し、この
状態で選択信号Sbによってアナログ信号A1〜A8の
選択を順次行う。次に選択信号Saによりマルチプレク
サB12を選択し、この状態で選択信号Sbによってア
ナログ信号A9〜A16を順次選択する。以下同様にし
て、アナログ信号A1、A2、…A64を順次サンプリ
ングしてAD変換器へ入力する。
FIG. 2 shows the configuration of a "gas monitoring device" using the above A / D conversion method.
No. 324011. This device is an example in which multiplexers are connected in two stages.
First-stage multiplexer B21 closer to the converter C11
Is switched by the selection signal Sa to select one of the second-stage multiplexers B11 to B18. Then, the selected second-stage multiplexer is selected by a selection signal Sb (a common selection signal for the entire second-stage multiplexer).
By switching with, the analog input signals (gas sensor information) input to the second-stage multiplexer are sequentially selected and input, and input to the AD converter C11. That is, the multiplexer B11 is selected by the selection signal Sa, and in this state, the analog signals A1 to A8 are sequentially selected by the selection signal Sb. Next, the multiplexer B12 is selected by the selection signal Sa, and in this state, the analog signals A9 to A16 are sequentially selected by the selection signal Sb. Similarly, analog signals A1, A2, ... A64 are sequentially sampled and input to the AD converter.

【0004】また、特開平5−110399号公報に
は、図4に示したのと同等の構成をもつ「マルチプレク
サ入力切替装置」が開示されているが、1段目、2段目
のマルチプレクサの切替方法が異なっている。即ちこの
公知例では、1段目のマルチプレクサB21をアナログ
信号が1つ入力されるごとに切り替えてゆき、2段目の
マルチプレクサB11、B12…は1段目のマルチプレ
クサB21がその入力を一通り走査し終えるまでに次の
アナログ信号を取り込むように切り替える。こうして、
図4の場合にはアナログ信号A1、A9、…A57、A
2、A10……A64の順にAD変換器C11へ入力さ
れる。また、2段目マルチプレクサB11、B12…の
切替時間を除去するために、2段目のマルチプレクサの
切り替えタイミングをその分少しずつずらして制御する
ことが開示されている。
Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-110399 discloses a "multiplexer input switching device" having the same structure as that shown in FIG. The switching method is different. That is, in this known example, the multiplexer B21 of the first stage is switched every time one analog signal is input, and the multiplexers B11, B12 ... Of the second stage scan the input through the multiplexer B21 of the first stage. Switch to capture the next analog signal by the end. Thus
In the case of FIG. 4, analog signals A1, A9, ... A57, A
2, A10 ... A64 are input in this order to the AD converter C11. Further, in order to eliminate the switching time of the second-stage multiplexers B11, B12 ..., it is disclosed that the switching timing of the second-stage multiplexers is slightly shifted and controlled accordingly.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特開平6−32401
1号公報に記載の技術によれば、多数のアナログ信号を
1つのA/D変換器でディジタル化でき、入力アナログ
信号ごとにA/D変換器を設けるよりマルチプレクサの
方が通常は安価であるので、装置全体としての低価格化
がはかれる。しかし、入力されるアナログ信号の個数が
大きいとき、また個々のアナログ信号のサンプリング周
期を短くする必要があると、A/D変換器とともにマル
チプレクサにも高速動作が要求される。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
According to the technique described in Japanese Patent Publication No. 1, a large number of analog signals can be digitized by one A / D converter, and a multiplexer is usually cheaper than providing an A / D converter for each input analog signal. Therefore, the cost of the entire device can be reduced. However, when the number of input analog signals is large and it is necessary to shorten the sampling cycle of each analog signal, the multiplexer as well as the A / D converter is required to operate at high speed.

【0006】マルチプレクサのようなスイッチング回路
では、そのセトリングタイム、即ちアナログ入力に応答
して出力が十分真値とみなせるオーダーに収束するのに
要する時間がその動作速度を制限している。マルチプレ
クサの高速化を図るにはセトリングタイムの小さいマル
チプレクサを使用しなければならないが、高速なマルチ
プレクサ1個のコストは高速なAD変換器のコストより
も高くなることがある。特開平6−324011号公報
の技術では、1段目も2段目も同程度の動作速度が必要
であるので、これを高速化することは大きなコストアッ
プを招く。
In a switching circuit such as a multiplexer, its settling time, that is, the time required for the output to converge to an order enough to be regarded as a true value in response to an analog input, limits its operating speed. In order to increase the speed of the multiplexer, a multiplexer having a short settling time must be used, but the cost of one high-speed multiplexer may be higher than the cost of the high-speed AD converter. In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011, the first stage and the second stage need to have similar operating speeds.

【0007】一方、前記特開平5−110399号公報
に示された方法では、2段目マルチプレクサB11、B
12…は、1段目マルチプレクサB21の入力数をnと
すると、A/D変換器へn個のアナログ情報が入力され
る間に1回だけの切替動作でよく、高速動作が必要なの
は1段目マルチプレクサB21とAD変換器C11のみ
であり、高速な多入力A/D変換装置の経済的な構成が
可能である。しかし、特開平5−110399号公報に
は前述した各マルチプレクサの概略動作のみが開示され
ていて、その動作を実現する具体的な制御回路の構成や
各マルチプレクサの切り替えタイミングの詳細が示され
ていない。また、入力数が大きくなると3段目、4段目
…とマルチプレクサの多段接続が必要となるが、そのよ
うな場合の高速化、低価格化については言及がない。
On the other hand, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-110399, the second stage multiplexers B11, B are used.
12 ... If the number of inputs of the first stage multiplexer B21 is n, only one switching operation is required while n pieces of analog information are input to the A / D converter, and high speed operation is required for the first stage. Only the eye multiplexer B21 and the AD converter C11 allow an economical construction of a high-speed multi-input A / D converter. However, Japanese Patent Laid-Open No. 5-110399 discloses only the schematic operation of each multiplexer described above, and does not show the details of the specific control circuit configuration for realizing the operation or the switching timing of each multiplexer. . Further, when the number of inputs becomes large, it is necessary to connect multiple stages of multiplexers such as the third stage, the fourth stage, ...

【0008】本発明の目的は、多段接続されたマルチプ
レクサとA/D変換器を用いて多数のアナログ情報をデ
ィジタル化するための、高速かつ安価に構成可能な、各
マルチプレクサの切替制御回路を具備した多入力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 a switching control circuit of each multiplexer, which can be configured at high speed and at low cost, for digitizing a large amount of analog information by using multiplexers and A / D converters connected in multiple stages. Multi-input A / D
It is to provide a conversion device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、p、qを2も
しくはそれ以上の整数としたとき、q個のアナログ信号
の1つを入力された選択信号に応じて選択して出力する
p個の第2段マルチプレクサと、このp個の第2段マル
チプレクサから出力されたp個のアナログ信号の1つを
入力された選択信号に応じて選択して出力する1個の第
1段マルチプレクサと、与えられたクロックの1周期ご
とに第1段マルチプレクサがp個の第2段マルチプレク
サからのp個の出力アナログ信号を1つずつサイクリッ
クに順次選択して出力し、かつp個の第2段マルチプレ
クサの各々がq個のアナログ信号を前記クロックのp周
期ごとに1つずつサイクリックに順次選択して出力する
ように第1段マルチプレクサ及びp個の第2段マルチプ
レクサの各々へ与える選択信号を生成するコントローラ
と、第1段マルチプレクサの出力アナログ信号を取り込
んでディジタル化するA/D変換器とから構成した多入
力A/D変換装置において、前記コントローラは、第1
段及び第2段マルチプレクサへ与える選択信号を、第1
段マルチプレクサが1つの第2段マルチプレクサ出力の
選択を開始するタイミングに同期してその出力を選択さ
れた第2段マルチプレクサが選択しているアナログ信号
を切り替えるような選択信号として生成することを特徴
とする多入力A/D変換装置を開示する。
According to the present invention, when p and q are integers of 2 or more, one of q analog signals is selected and output according to an input selection signal. Second-stage multiplexers, and one first-stage multiplexer that selects and outputs one of the p analog signals output from the p second-stage multiplexers according to the input selection signal , The first-stage multiplexer cyclically selects and outputs one of the p output analog signals from the p second-stage multiplexers one by one, and outputs the p second Each of the first stage multiplexers and each of the p second stage multiplexers cyclically select and output q analog signals one by one every p periods of the clock. A controller for generating that selection signals, in a multiple input A / D converter constituted from an A / D converter for digitizing takes in the output analog signal of the first stage multiplexer, the controller first
The selection signals supplied to the stage and second stage multiplexers are
The second stage multiplexer generates its output as a selection signal for switching the analog signal selected by the selected second stage multiplexer in synchronization with the timing at which the second stage multiplexer starts selecting one second stage multiplexer output. A multi-input A / D conversion device is disclosed.

【0010】又、本発明は、前記の多入力A/D変換装
置において、前記コントローラは、前記与えられたクロ
ックをカウントして0〜p−1の値を1クロックごとに
サイクリックに出力するpカウンタと、イネーブル信号
がアクティブとなっているときのみ前記クロックをカウ
ントして0〜q−1の値を1クロックごとにサイクリッ
クに出力するp個のqカウンタと、前記pカウンタの出
力値をデコードしてその出力値に対応したqカウンタの
みのイネーブル信号をアクティブとするように制御する
デコーダとを備え、前記pカウンタの出力を前記第1段
マルチプレクサへの選択信号とし、前記p個のqカウン
タの各出力を前記第2段マルチプレクサへの各選択信号
として出力するように構成したことを特徴とする多入力
A/D変換装置を開示する。
In the multi-input A / D converter of the present invention, the controller counts the given clocks and cyclically outputs a value of 0 to p-1 every one clock. p counters, p q counters that count the clocks only when the enable signal is active, and cyclically output a value of 0 to q−1 every clock, and output values of the p counters And a decoder for controlling the enable signal of only the q counter corresponding to the output value thereof to be activated, and the output of the p counter is used as a selection signal to the first stage multiplexer, A multi-input A / D conversion device characterized in that each output of the q counter is output as each selection signal to the second stage multiplexer. Shimesuru.

【0011】更に本発明は、前記の多入力A/D変換装
置において、前記コントローラは、前記与えられたクロ
ックをカウントして0〜p−1の値を1クロックごとに
サイクリックに出力しかつそのカウント値が0へ戻った
ときにキャリイビットを出力するpカウンタと、このp
カウンタから出力されるキャリイビットをカウントして
0〜q−1の値をサイクリックに出力するqカウンタ
と、このqカウンタの出力値を入力としてその入力値を
前記クロックに同期して1段ずつシフトするところのq
個のレジスタから成るシフトレジスタとを備え、前記p
カウンタの出力するカウント値を前記第1段マルチプレ
クサへの選択信号とし、前記シフトレジスタを構成する
q個のレジスタの各出力を前記第2段マルチプレクサへ
の選択信号とするように構成したことを特徴とする多入
力A/D変換装置を開示する。
Furthermore, in the multi-input A / D converter according to the present invention, the controller counts the given clocks and cyclically outputs a value of 0 to p-1 every one clock. The p counter that outputs a carry bit when the count value returns to 0 and this p counter
A q-counter that counts carry bits output from the counter and cyclically outputs a value of 0 to q-1, and an output value of the q-counter as an input, and the input value is synchronized with the clock and the input value is increased step by step. Q to shift
A shift register composed of a plurality of registers,
The count value output from the counter is used as a selection signal to the first stage multiplexer, and each output of q registers forming the shift register is used as a selection signal to the second stage multiplexer. Disclosed is a multi-input A / D conversion device.

【0012】更に本発明は、P〜P及びkを2もし
くはそれ以上の整数としかつP=1としたとき、j=
2〜kの各々に対してその各々がP個のアナログ信号
の1つを入力された選択信号に応じて選択して第j−1
段マルチプレクサの1つの入力アナログ信号として出力
するPj−i個のj段目マルチプレクサと、P個の第
2段マルチプレクサから出力されるP個のアナログ信
号の1つを入力された選択信号に応じて選択して出力す
る1個の第1段マルチプレクサと、j=1〜kの各々に
対して与えられたクロックのPj−1周期ごとにP
j−1個の第j段マルチプレクサの各々がP個の入力
アナログ信号を1つずつサイクリックに順次選択して出
力するように第j段マルチプレクサの各々へ与えられる
選択信号を生成するコントローラと、第1段マルチプレ
クサの出力アナログ信号を取り込んでディジタル化する
A/D変換装器とから構成した多入力A/D変換装置に
おいて、前記コントローラは、j=2〜kの各々に対し
て、第j−1段及び第j段マルチプレクサへ与える選択
信号を、第j−1段マルチプレクサが1つの第j段マル
チプレクサ出力の選択を開始するタイミングに同期して
その出力を選択された第j段マルチプレクサが選択して
いるアナログ信号を切り替えるような選択信号として生
成することを特徴とする多入力A/D変換装置を開示す
る。
Further, in the present invention, when P 1 to P k and k are integers of 2 or more and P 0 = 1, j =
For each of 2 to k, one of the P j analog signals is selected according to the input selection signal and the j-1 th
P j-i-number of j-th multiplexer and, P 1 inputs the selection signal to one of the analog signal output from the P 1 amino second tier multiplexer to output as one input analog signal stage multiplexer 1-stage multiplexer for selecting and outputting according to the above, and P for every P j-1 period of the clock given to each of j = 1 to k.
and a controller, each of the j-1 or j-th stage multiplexer for generating a respective selection signal applied to the j-th stage multiplexer to sequentially selects and outputs cyclically one by one P j pieces of input analog signals , A multi-input A / D conversion device comprising an A / D conversion device that takes in the output analog signal of the first stage multiplexer and digitizes the analog signal, The selection signal supplied to the j−1th stage multiplexer and the jth stage multiplexer is synchronized with the timing at which the j−1th stage multiplexer starts selecting one jth stage multiplexer output, and the jth stage multiplexer whose output is selected. Disclosed is a multi-input A / D conversion device characterized in that a selected analog signal is generated as a selection signal for switching.

【0013】[0013]

【発明実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細に
説明する。図1は、本発明になる多入力A/D変換装置
の構成例を示すブロック図である。一般に、多段マルチ
プレクサ接続により多入力信号を切替え入力する構成で
は、AD変換器側の一番近いところに第1段目のマルチ
プレクサ1個を設けて第2段目のn2個のマルチプレク
サ出力を選択し、第2段目の各マルチプレクサはそれぞ
れn3個の第3段目のマルチプレクサ出力を選択する…
という構成をとり、最終段の各マルチプレクサはそれぞ
れ複数個の入力の1つを選択する。図1の構成は2段接
続の例で、第2段目のマルチプレクサB0…Bnの各々
はそれぞれm+1個の入力端I0〜Imを備え、それら
の出力端Zからの出力信号Bjout(j=0〜n)は
第1段目のマルチプレクサAの入力端I0〜Inへ入力
される。マルチプレクサAの出力AoutはA/D変換
器(ADC)1へ入力されディジタル化される。以上の
図1のマルチプレクサとA/D変換器の構成は、前記し
た特開平5−110399号に開示されたものと同じで
あるが、コントローラ2からはマルチプレクサA、B0
〜Bnの切替制御を行う各選択信号Sa、Sb0…Sb
nをそれぞれ異なるタイミングで出力する。以下、この
ような機能をもつコントローラ2の構成例を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a multi-input A / D conversion device according to the present invention. Generally, in a configuration in which multi-input signals are switched and input by a multi-stage multiplexer connection, one multiplexer in the first stage is provided at the closest position on the AD converter side and n2 multiplexer outputs in the second stage are selected. , Each second stage multiplexer selects n3 multiplexer outputs of the third stage ...
Each multiplexer in the final stage selects one of a plurality of inputs. The configuration of FIG. 1 is an example of two-stage connection, and each of the multiplexers B0 ... Bn of the second stage includes m + 1 input terminals I0 to Im, and output signals Bjout (j = 0) from their output terminals Z. To n) are input to the input terminals I0 to In of the first-stage multiplexer A. The output Aout of the multiplexer A is input to the A / D converter (ADC) 1 and digitized. The configuration of the multiplexer and the A / D converter shown in FIG. 1 is the same as that disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-110399, but the multiplexers A, B0
To selection signals Sa, Sb0 ... Sb for performing switching control of Bn
n are output at different timings. Hereinafter, a configuration example of the controller 2 having such a function will be described.

【0014】図3は、コントローラ2の構成例を示すも
ので、図1でm=3、n=3とした構成に適用可能なも
のである。2ビットカウンタ301、デコーダ302、
2ビットカウンタ303〜306から構成され、カウン
タ301はクロックCLをカウントし、カウンタ303
〜306はそのイネーブル信号端ENへの入力が“1”
のときだけクロックCLをカウントする。2ビットカウ
ンタ301のカウント出力はマルチプレクサAの選択信
号Saとなり、またデコーダ302へ入力される。2ビ
ットカウンタ301の出力は1クロック毎に“00”、
“01”、“10”、“11”と変化し、以下この4値
がサイクリックに繰り返される。デコーダ302はこの
2ビット入力をデコードし、“00”、“01”、“1
0”、または“11”入力に対して出力端のZ0、Z
1、Z2,またはZ3から“1”を出力し、対応する2
ビットカウンタ303〜306のイネーブル信号(E
N)として出力する。そしてアクティブレベル“1”に
なったデコード出力に接続された2ビットカウンタのみ
がクロックCLに同期してそのカウント値が更新され
る。これら2ビットカウンタ303〜306の出力は2
段目マルチプレクサB0〜B3の選択信号Sb0〜Sb
3として出力される。
FIG. 3 shows an example of the structure of the controller 2, which is applicable to the structure in which m = 3 and n = 3 in FIG. 2-bit counter 301, decoder 302,
The counter 301 includes two-bit counters 303 to 306. The counter 301 counts the clock CL, and the counter 303
The input to the enable signal end EN is "1"
Only when the clock CL is counted. The count output of the 2-bit counter 301 becomes the selection signal Sa of the multiplexer A and is input to the decoder 302. The output of the 2-bit counter 301 is "00" every clock.
It changes to "01", "10", and "11", and thereafter these four values are cyclically repeated. The decoder 302 decodes this 2-bit input, and outputs "00", "01", "1".
Z0, Z at the output end for 0 "or" 11 "input
"1" is output from 1, Z2, or Z3, and the corresponding 2
Enable signals (E
Output as N). Then, only the 2-bit counter connected to the decode output which has become the active level "1" has its count value updated in synchronization with the clock CL. The outputs of these 2-bit counters 303 to 306 are 2
Select signals Sb0 to Sb of the stage multiplexers B0 to B3
It is output as 3.

【0015】このようにして図3の回路により生成され
た選択信号Sa,Sb0〜Sb3がマルチプレクサA、
B0〜B3に印加されると、各マルチプレクサは印加さ
れた選択信号の値に対応した入力信号を選択する。今の
例ではm=n=3としているから、マルチプレクサA、
B0〜B3はすべて4つの入力端I0〜I3から1つを
選択するが、選択される入力と選択信号との関係は、選
択信号の2ビットを2進数とみてそれを10進x=0〜
3で表したとき、選択信号の値xに対して入力Ixが選
択されるものとする。
The selection signals Sa and Sb0 to Sb3 thus generated by the circuit of FIG.
When applied to B0-B3, each multiplexer selects the input signal corresponding to the value of the applied select signal. Since m = n = 3 in the present example, the multiplexer A,
All of B0 to B3 select one from the four input terminals I0 to I3, but regarding the relationship between the selected input and the selection signal, considering 2 bits of the selection signal as a binary number, it is a decimal number x = 0 to 0.
When represented by 3, it is assumed that the input Ix is selected with respect to the value x of the selection signal.

【0016】図4は、図3のコントローラにより各マル
チプレクサが制御されたときの図1の多入力A/D変換
器装置の動作を示すタイムチャートである。第1段のマ
ルチプレクサAでは、クロックCLの周期Tごとにその
選択信号Saが図3のカウンタ301により切替えられ
るから、その選択信号Saの値xに応じて入力端Ixへ
の入力信号が選択されている。即ち、選択信号Saの値
は10進数で“0”、“1”、“2”、“3”、
“0”、“1”…と変化するので、入力端I0、I2、
I3、I0、I1…への入力アナログ信号が順次選択さ
れる。一方、デコーダ302は選択信号Saをデコード
し、その値がxのとき出力端Zxのみをアクティブな
“1”とするので、x=0(Sa=“00”)のときは
カウンタ303が、x=1(Sa=“01”)のときは
カウンタ304が、x=2(Sa=“10”)のときは
カウンタ305が、さらにx=3(Sa=“11”)の
ときはカウンタ306がクロックCLをカウントし、そ
の出力を変化させる。このカウンタ303〜306の出
力はこの順に4クロックごとに1回変化し、この出力は
2段目マルチプレクサB0〜B3への選択信号Sb0〜
Sb3として与えられるので、マルチプレクサB0〜B
3は4クロックごとに1回、選択する入力端を切替え
る。
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the multi-input A / D converter device of FIG. 1 when each multiplexer is controlled by the controller of FIG. In the first-stage multiplexer A, the selection signal Sa is switched by the counter 301 of FIG. 3 every cycle T of the clock CL, so that the input signal to the input terminal Ix is selected according to the value x of the selection signal Sa. ing. That is, the value of the selection signal Sa is “0”, “1”, “2”, “3”, in decimal.
Since it changes to “0”, “1”, ..., Input terminals I0, I2,
Input analog signals to I3, I0, I1 ... Are sequentially selected. On the other hand, the decoder 302 decodes the selection signal Sa, and when the value is x, only the output terminal Zx is made active “1”. Therefore, when x = 0 (Sa = “00”), the counter 303 displays x. = 1 (Sa = “01”), the counter 304, x = 2 (Sa = “10”), the counter 305, and x = 3 (Sa = “11”), the counter 306. The clock CL is counted and its output is changed. The outputs of the counters 303 to 306 change once every four clocks in this order, and the outputs are the selection signals Sb0 to Sb0 to the second stage multiplexers B0 to B3.
Since it is given as Sb3, multiplexers B0 to B
3 switches the selected input terminal once every four clocks.

【0017】但しこの第2段目マルチプレクサの切替え
タイミングは、2ビットカウンタ301がクロックCL
のあるクロックパルスをカウントし、それによって選択
信号Saの値が1つ変化したとき、その変化後の選択信
号Saの値がデコーダ302でデコードされ、デコード
結果により2ビットカウンタ303〜306の1つがイ
ネーブルとされるから、このイネーブルとされた2ビッ
トカウンタがカウントするクロックパルスは上記2ビッ
トカウンタ301がカウントしたクロックパルスの次の
クロックパルスとなる。図4のタイムチャートでは(カ
ウンタ301、303〜306の初期値がすべて“0
0”であったとして)、例えば時刻t1にカウンタ30
1が1つのクロックパルスをカウントして選択信号Sa
を“01”とし、マルチプレクサAがその入力端I1の
入力信号を選択すると、この選択信号Sa=“01”を
デコーダ302がデコードして出力端Z1を“1”と
し、これによってカウンタ304がイネーブルとなるの
で、時刻t2に1クロックあとのパルスがカウンタ30
4によりカウントされ、選択信号Sb1が“00”から
“01”へ変化し、マルチプレクサB1はその入力端I
1を選択するようになる。
However, the switching timing of the second stage multiplexer is set by the 2-bit counter 301 by the clock CL.
When a value of the selection signal Sa changes by one, the value of the selection signal Sa after the change is decoded by the decoder 302, and one of the 2-bit counters 303 to 306 is detected by the decoding result. Since it is enabled, the clock pulse counted by the enabled 2-bit counter becomes the clock pulse next to the clock pulse counted by the 2-bit counter 301. In the time chart of FIG. 4, the initial values of the counters 301 and 303 to 306 are all "0".
0 "), for example, at time t1, the counter 30
1 counts one clock pulse to select signal Sa
Is set to "01" and the multiplexer A selects the input signal of its input terminal I1, the decoder 302 decodes this selection signal Sa = "01" and sets the output terminal Z1 to "1", which enables the counter 304. Therefore, the pulse one clock later at the time t2 is the counter 30
4, the selection signal Sb1 changes from "00" to "01", and the multiplexer B1 receives its input terminal I
1 will be selected.

【0018】ここで、各マルチプレクサは、入力された
選択信号に応じて選択する入力端を切替えるが、選択信
号が入力され、入力端が選択されてから当該マルチプレ
クサの出力端Zの出力値がその入力端に印加されている
入力信号値とほぼ一致するまでには、いわゆるセトリン
グタイムと呼ばれる時間を必要とする。従って、各マル
チプレクサを通して信号を取り出してA/D変換器1へ
入力するタイミングは、各マルチプレクサの入力切替え
が行われる直前に選ぶのが好ましく、図4では例えば時
刻t1にマルチプレクサA、B0の選択信号S0、Sb
0が変化する直前の時刻soにマルチプレクサB0の入
力端I0への入力信号B0I0をとり出してA/D変換
器1へ送り、時刻t2にマルチプレクサA、B1の選択
信号Sa、Sb1が変化する直前の時刻s1にマルチプ
レクサB1の入力端I0への入力信号B1I0をとり出
してA/D変換器へ送る。このようにA/D変換器への
信号とり出しタイミングを制御することは容易であり、
その結果、1段目マルチプレクサAについてはそのセト
リングタイムをクロック周期Tより短くする必要がある
が、2段目マルチプレクサB0〜B3についてはそのセ
トリングタイムは4Tより少し短い時間以下であればよ
い。こうして、マルチプレクサAとしてはそのセトリン
グタイムが小さい、即ち高速動作可能なものを必要とす
るが、マルチプレクサB0〜B3としてはそのセトリン
グタイムが大きい、安価なものを用いることができる。
なお、以上の説明では2ビットカウンタ301、303
〜306はいずれもアップカウンタとしているが、これ
らはダウンカウンタでも良いことはいうまでもない。
Here, each multiplexer switches the input terminal to be selected in accordance with the input selection signal, but after the selection signal is input and the input terminal is selected, the output value of the output terminal Z of the multiplexer is changed. It takes a so-called settling time to substantially match the input signal value applied to the input end. Therefore, it is preferable to select the timing of extracting the signal through each multiplexer and inputting it to the A / D converter 1 immediately before the input switching of each multiplexer is performed. In FIG. 4, for example, the selection signals of the multiplexers A and B0 at time t1. S0, Sb
At time so immediately before 0 changes, the input signal B0I0 to the input terminal I0 of the multiplexer B0 is taken out and sent to the A / D converter 1, and immediately before the selection signals Sa and Sb1 of the multiplexers A and B1 change at time t2. At time s1, the input signal B1I0 to the input terminal I0 of the multiplexer B1 is taken out and sent to the A / D converter. In this way, it is easy to control the signal extraction timing to the A / D converter,
As a result, the settling time of the first stage multiplexer A needs to be shorter than the clock cycle T, but the settling time of the second stage multiplexers B0 to B3 may be a little shorter than 4T. Thus, the multiplexer A needs to have a small settling time, that is, one capable of high-speed operation, while the multiplexers B0 to B3 can be inexpensive and have a large settling time.
In the above description, the 2-bit counters 301 and 303
Although all of to 306 are up counters, it goes without saying that these may be down counters.

【0019】図5は、図1のコントローラ2の別の構成
例を示すもので、4ビットカウンタ501、2ビットの
レジスタ502〜505から構成されている。4ビット
カウンタ501出力の下位2ビット(Q1、Q0)は第
1段目マルチプレクサAの選択信号Saとして用いら
れ、上位2ビット(Q3、Q2)はレジスタ502へ入
力される。またレジスタ502〜504の各出力はレジ
スタ503〜505へそれぞれ入力され、シフトレジス
タを構成している。そして各レジスタの出力が第2段目
マルチプレクサB0〜B3の選択信号Sb0〜sb3と
して用いられる。この構成では、4ビットカウンタ50
1出力の下位2ビットは図4の2ビットカウンタ301
と同じように、クロックCLごとにこの値を変化させて
2段目、マルチプレクサB0〜B3の出力を1段目マル
チプレクサAが順次選択するようにし、また上位2ビッ
トは4クロックの間は一定でそれが順次レジスタ502
から505へと1クロックごとにシフトされ、マルチプ
レクサB0〜B3の選択信号を制御している。これらの
動作により生成される選択信号Sa、Sb0〜sb3
は、図4に示したのと同じタイミングで各マルチプレク
サの切替えを行うので、その方法及び効果は図3の回路
と同じである。
FIG. 5 shows another example of the configuration of the controller 2 of FIG. 1, which is composed of a 4-bit counter 501 and 2-bit registers 502 to 505. The lower 2 bits (Q1, Q0) of the output of the 4-bit counter 501 are used as the selection signal Sa of the first stage multiplexer A, and the upper 2 bits (Q3, Q2) are input to the register 502. The outputs of the registers 502 to 504 are input to the registers 503 to 505, respectively, and form a shift register. The outputs of the registers are used as the selection signals Sb0 to sb3 of the second stage multiplexers B0 to B3. In this configuration, the 4-bit counter 50
The lower 2 bits of 1 output are the 2-bit counter 301 of FIG.
Similarly, the value is changed for each clock CL so that the outputs of the second stage and the multiplexers B0 to B3 are sequentially selected by the first stage multiplexer A, and the upper 2 bits are constant for 4 clocks. That is the sequential register 502
To 505 every one clock, and controls the selection signals of the multiplexers B0 to B3. Select signals Sa and Sb0 to sb3 generated by these operations
Switches each multiplexer at the same timing as shown in FIG. 4, and therefore the method and effect are the same as those of the circuit of FIG.

【0020】図6は、図1のコントローラ2のさらに別
の構成例を示すもので、シーケンサ又はプロセッサ(以
下単にプロセッサとする)601、ラッチレジスタ60
2〜606から構成されている。プロセッサ601は、
図3または図5の回路と等価な論理処理によってデータ
DATAa、及びDATAb0〜DATAb3を生成
し、これをトリガ信号TRGa、TRGb0〜TRGb
3によりラッチレジスタ602〜606へラッチするこ
とにより選択信号Sa、Sb0〜Sb3を各マルチプレ
クサへ出力する。この構成によれば、プロセッサ601
内のプログラムにより出力論理値及び出力タイミングを
自由に決められ、多段マルチプレクサの構成変更等への
対応が容易になる。動作及び効果は図3、図5の場合と
同様である。なお、図6ではクロックCLを明示してい
ないが、これはA/D変換器1のサンプリング周期をプ
ロセッサ601で決めて良いときには、その内部クロッ
クをもとにクロック周期を定めてよいとしている場合で
ある。上記サンプリング周期を外部から与えるときに
は、プロセッサ601の処理をこの外部信号に同期させ
ることになる。
FIG. 6 shows another example of the configuration of the controller 2 of FIG. 1, which includes a sequencer or a processor (hereinafter simply referred to as a processor) 601 and a latch register 60.
2 to 606. The processor 601
Data DATAa and DATAb0 to DATAb3 are generated by a logical process equivalent to the circuit of FIG. 3 or FIG. 5, and these are generated as trigger signals TRGa and TRGb0 to TRGb.
The selection signals Sa and Sb0 to Sb3 are output to the respective multiplexers by latching them in the latch registers 602 to 606 by 3. According to this configuration, the processor 601
The output logical value and the output timing can be freely determined by the program inside, and it becomes easy to deal with the configuration change of the multistage multiplexer. The operation and effect are the same as in the case of FIGS. Although the clock CL is not explicitly shown in FIG. 6, when the sampling period of the A / D converter 1 may be determined by the processor 601, the clock period may be determined based on the internal clock thereof. Is. When the sampling period is given from the outside, the processing of the processor 601 is synchronized with this external signal.

【0021】以上、図3〜図5で説明したコントローラ
は図1でm=3、n=3の場合、即ち4入力の第2段目
マルチプレクサ4個をさらに第1段目マルチプレクサで
切替えるもので、入力信号は図4のようにBxIy
(x、y=0〜3)の16個であった。しかしこれは1
例にすぎず、例えばm=7、n=3の場合は32ケのア
ナログ入力が可能である。また一般に2段目の各マルチ
プレクサがm+1入力でn+1個、1段目マルチプレク
サがn+1入力のときは(m+1)×(n+1)個の入
力が可能である。そしてこの場合、第2段目マルチプレ
クサはn+1個となり、その切替え周期は第1段目のマ
ルチプレクサのT(A/D変換器のサンプリング周期)
のn+1倍となる。即ち第2段目マルチプレクサに要求
されるセトリングタイムは第1段目マルチプレクサのほ
ぼn+1倍でよいことになる。これらいずれの場合も、
図4で説明したように、第2段目マルチプレクサでは各
切替え周期の最後に近い時刻にその出力を読み出すよう
に読み出しのタイミングが制御されていることが重要で
ある。このようなコントローラを一般のm、n値に対し
て構成するのは図3、図5、図6のいずれの構成法でも
容易に実現できる。例えば、図3の構成法では、2ビッ
トカウンタ301をn+1カウンタ(0、1…、nとカ
ウントするとまた0からカウントするカウンタ、以下同
様)に置き換えてその出力を選択信号Saとし、デコー
ダ302はこのn+1個の値をデコードするものとし、
そのデコード出力でn+1個のm+1カウンタ(図3の
カウンタ303〜306に相当)を順次選んでイネーブ
ルとし、このm+1カウンタ出力を選択信号Sb0、S
b1、…Sbm+1とすればよい。また図5の構成法で
は、4ビットカウンタ501をn+1カウンタとそのキ
ャリイ信号をカウントするm+1カウンタで置き換え、
n+1カウンタ出力を選択信号Saとし、レジスタ50
2〜505をn+1個のレジスタで置き換えてシフトレ
ジスタを構成し、上記m+1カウンタ出力を1クロック
ごとにシフトしながら各レジスタの出力を選択信号Sb
0、Sb1、…Sbmとすればよい。さらに図6の構成
では対応するプログラムの構成とラッチレジスタ603
〜606をm+1個とすることで実現できる。
As described above, the controller described with reference to FIGS. 3 to 5 is such that when m = 3 and n = 3 in FIG. 1, that is, four 4-input second-stage multiplexers are switched by the first-stage multiplexer. , The input signal is BxIy as shown in FIG.
There were 16 (x, y = 0 to 3). But this is 1
This is merely an example, and 32 analog inputs are possible when m = 7 and n = 3, for example. Generally, when each multiplexer in the second stage has m + 1 inputs and n + 1, and when the first stage multiplexer has n + 1 inputs, (m + 1) × (n + 1) inputs are possible. In this case, the number of the second stage multiplexers is n + 1, and the switching period is T (the sampling period of the A / D converter) of the first stage multiplexer.
N + 1 times as much. That is, the settling time required for the second-stage multiplexer is approximately n + 1 times that of the first-stage multiplexer. In any of these cases,
As described with reference to FIG. 4, in the second stage multiplexer, it is important that the read timing is controlled so that its output is read at a time close to the end of each switching cycle. The configuration of such a controller for general m and n values can be easily realized by any of the configuration methods shown in FIGS. 3, 5, and 6. For example, in the configuration method of FIG. 3, the 2-bit counter 301 is replaced with an n + 1 counter (a counter that counts from 0 when counting 0, 1, ..., N, and so on), and its output is used as a selection signal Sa, and the decoder 302 It is assumed that these n + 1 values are decoded,
The decode output sequentially selects n + 1 m + 1 counters (corresponding to the counters 303 to 306 in FIG. 3) and enables them, and the m + 1 counter output is selected signals Sb0 and Sb.
b1, ... Sbm + 1 may be set. Further, in the configuration method of FIG. 5, the 4-bit counter 501 is replaced with an n + 1 counter and an m + 1 counter that counts its carry signal.
The n + 1 counter output is used as the selection signal Sa, and the register 50
2 to 505 are replaced with n + 1 registers to form a shift register, and the output of each register is selected by a selection signal Sb while shifting the m + 1 counter output every one clock.
0, Sb1, ... Sbm. Further, in the configuration of FIG. 6, the configuration of the corresponding program and the latch register 603 are
It can be realized by setting m to 606.

【0022】なお、以上の説明においては、pカウンタ
(p=n+1又はm+1)はその出力値が1クロック毎
に10進で“0”、“1”、“2”、…“p−1”とこ
の順にサイクリックに変化するカウンタであるとしてい
るが、この1サイクル(=pクロック)の出力値の順序
は上部に限られることはなく、p個の出力値が必ず1回
ずつ含まれるような回路であればよい。例えば図3の例
では、各2ビットカウンタ(p=4)の出力値が
“0”、“3”、“1”、“2”とサイクリックに変化
してもよい。またこの出力値の順序は各pカウンタ毎に
異なっていてもよい。このような順序の変更がもたらす
結果は、各マルチプレクサが選択する入力端の順番が変
化するだけで、(m+1)×(n+1)個のクロック毎
に(m+1)×(n+1)個の入力端が必ず1回ずつ選
択されることに変わりはない。
In the above description, the output value of the p counter (p = n + 1 or m + 1) is "0", "1", "2", ... "P-1" in decimal every clock. It is said that the counter cyclically changes in this order. However, the order of the output values of this 1 cycle (= p clock) is not limited to the upper part, and p output values are always included once. Any circuit will do. For example, in the example of FIG. 3, the output value of each 2-bit counter (p = 4) may cyclically change to “0”, “3”, “1”, “2”. The order of the output values may be different for each p counter. The result of such an order change is that only the order of the input terminals selected by each multiplexer is changed, and (m + 1) × (n + 1) input terminals are generated every (m + 1) × (n + 1) clocks. It is always selected once.

【0023】次に、マルチプレクサを3段階に多層接続
した場合の、本発明の多入力A/D変換装置の構成例を
説明する。図7、図8はその構成例で、マルチプレクサ
構成が図7に、切替制御を行うコントローラ回路例が図
8に示されている。第1、第2、第3段(A、B、C
段)の各マルチプレクサの入力数はすべて4(n、m、
l=3)としている。この構成では、A段、B段(1段
目、2段目)のタイミング制御は図4の場合と全く同じ
でよく、図9の「A段」「B段」で示したようにする。
一方、B段、C段(2段目、3段目)の制御タイミング
の関係は、基本的にA段、B段の関係と同様とみなせば
良い。即ち、C段はB段の切替え周期のl+1倍(ここ
では4×T、T:クロック周期)の4倍、即ち4×4×
Tとなり、B段の各マルチプレクサの切替えタイミング
に応答してC段を切換える様にタイミング制御すれば良
い。この時B段の目的の入力が保たれている周期が、C
段の対応する入力が選択されている周期の最後の1/4
周期のところに来る様、切替え制御用のコントローラの
タイミングを調整すれば、各段のセトリングタイムをも
っとも長く確保でき最良となる。例えば図9の最後に表
示したアナログ入力C00I1は、C段のマルチプレク
サC00のl1入力からB段のマルチプレクサB0のI
0入力、さらにA段のマルチプレクサのI0入力を介し
て、A/D変換器へ接続されていることを表示してい
る。
Next, an example of the configuration of the multi-input A / D conversion device of the present invention when the multiplexers are connected in multiple layers in three stages will be described. 7 and 8 show examples of the configuration. FIG. 7 shows a multiplexer configuration and FIG. 8 shows an example of a controller circuit that performs switching control. First, second and third stages (A, B, C
The number of inputs of each multiplexer in each stage is 4 (n, m,
1 = 3). In this configuration, the timing control of the A stage and the B stage (first stage and second stage) may be exactly the same as in the case of FIG. 4, and is performed as shown by “A stage” and “B stage” in FIG.
On the other hand, the relationship of the control timings of the B stage and the C stage (the second stage and the third stage) may be basically regarded as the same as the relation of the A stage and the B stage. That is, the C stage is 4 times the l + 1 times the switching period of the B stage (here, 4 × T, T: clock period), that is, 4 × 4 ×.
The timing control may be performed so that it becomes T and the C stage is switched in response to the switching timing of each multiplexer of the B stage. At this time, the cycle in which the target input of the B stage is maintained is C
The last quarter of the cycle in which the corresponding input of the stage is selected
If the timing of the controller for switching control is adjusted so that it comes to the cycle, the settling time of each stage can be secured as long as possible, which is the best. For example, the analog input C00I1 shown at the end of FIG. 9 is from the I1 input of the C-stage multiplexer C00 to the I-input of the B-stage multiplexer B0.
It is indicated that it is connected to the A / D converter via the 0 input and the I0 input of the A-stage multiplexer.

【0024】図8は、図9のタイムチャートで示したよ
うに、第3段目マルチプレクサCyz(Y、Z=0〜
3)の内の、2段目マルチプレクサbyにその出力が接
続されたマルチプレクサCy0、Cy1、Cy2、Cy
3を切替えるためのコントローラ回路部分を示してい
る。この構成例は図3に示した回路と同様であるが、デ
コーダ801への入力はマルチプレクサby用の選択信
号Sbyで、このデコード出力を2ビットカウンタ80
2〜805のイネーブル信号として用い、2ビットカウ
ンタ802〜805の各出力がマルチプレクサCyz
(Z=0〜3)への選択信号Scyz(Z=0〜3)と
なる。この動作はデコーダ801への入力が変わっただ
けで、他は図3と同じで、図9に示したようなタイムチ
ャートに従って切替えが行われる。切替用のコントロー
ラには、この図8の回路が図3の選択信号Sb0〜Sb
3を入力としてそれぞれ設けられ、図3と同様に動作す
るが、この結果マルチプレクサCyzに求められるセト
リングタイムはこの例では第2段目マルチプレクサBy
のように4倍程度あればよい。なお第3段目マルチプレ
クサの切替制御回路は、図7に限られたものではなく、
図5や図6に示した回路と同様に構成できることも明ら
かである。また、さらに4段、5段…とマルチプレクサ
を多段接続してもA/D変換器のサンプリング周期なみ
の高速性が求められるのは第1段目の1個のマルチプレ
クサのみで、他は安価・低速なマルチプレクサと利用で
きる切り替え制御回路の実現も同様に容易である。
FIG. 8 shows the third stage multiplexer Cyz (Y, Z = 0 to 0) as shown in the time chart of FIG.
Among the 3), multiplexers Cy0, Cy1, Cy2, Cy whose outputs are connected to the second stage multiplexer by
The controller circuit part for switching 3 is shown. This configuration example is similar to the circuit shown in FIG. 3, but the input to the decoder 801 is the selection signal Sby for the multiplexer by, and the decoded output is the 2-bit counter 80.
2 to 805 are used as enable signals, each output of the 2-bit counters 802 to 805 is a multiplexer Cyz.
The selection signal Scyz (Z = 0 to 3) to (Z = 0 to 3) is obtained. This operation is the same as that of FIG. 3 except that the input to the decoder 801 is changed, and switching is performed according to the time chart as shown in FIG. In the switching controller, the circuit of FIG. 8 has the selection signals Sb0 to Sb of FIG.
3 is provided as an input and operates similarly to FIG. 3, but as a result, the settling time required for the multiplexer Cyz is the second stage multiplexer By in this example.
It should be about 4 times as shown in. The switching control circuit of the third stage multiplexer is not limited to that shown in FIG.
It is obvious that the circuit can be configured similarly to the circuits shown in FIGS. 5 and 6. Further, even if multiple stages of multiplexers such as 4 stages, 5 stages, etc. are connected, only one multiplexer in the first stage is required to have high speed as high as the sampling cycle of the A / D converter. Similarly, it is easy to implement a switching control circuit that can be used with a low-speed multiplexer.

【0025】以上、本発明の特徴とするマルチプレクサ
切替用のコントローラ回路を説明してきたが、ここでこ
れら回路による切替動作を、従来技術と詳しく比較検討
する。まず、図2に示した特開平6−324011号公
報の技術では、一段目マルチプレクサB21で1つの2
段目マルチプレクサを選択すると、選択されたマルチプ
レクサが1クロックごとに入力を切替え、それが終わる
と次の2段目マルチプレクサを1段目マルチプレクサが
選択する。以下同様の動作が繰り返されるが、2段目マ
ルチプレクサB11〜B18に対する選択信号はすべて
同じものが常に印加されている。いま、図1の構成でm
=n=3とし、これらのマルチプレクサを上記の特開平
6−324011号の方法で切替制御したときのタイム
チャートを示すと図10となる。この図からわかるよう
に、第2段目マルチプレクサByの切替周期はA/D変
換器のサンプリング周期Tに等しくなる。このため第2
段目マルチプレクサB0〜B3すべてのセトリングタイ
ムはT以下である必要があり、高速なアナログデジタル
変換が要求される。また、第1段目マルチプレクサA
も、その切替後に最初の入力データ(図10では入力信
号B0I0、B1I0)を読込むまでの時間はやはりT
以下であるので、第2段目マルチプレクサと同等の特性
が要求される。ここで図2の構成例で考えると、1段
目、2段目共に8個の入力を備えたマルチプレクサB2
1、B11〜B18を用いて64個のガスセンサ情報A
1〜A64を1つのA/D変換器C11に接続する64
chA/D変換システムとなっている。扱うアナログデ
ータが特開平6−324011号に示された様に比較的
低速の場合には、この接続と制御方法でも多入力A/D
変換装置の経済的な実現が可能であるが、例えば、アナ
ログ入力情報が10KHz程度の音波データだとする
と、周波数を認識する為に160KHz/情報(16分
割サンプリングするとした場合)のサンプリングが必要
となり、かつ、それを64個の情報分(64ch分)入
力する為には、A/D変換器のサンプリング周波数レベ
ルで約10MHz(160KHz×64)程度が要求さ
れる。すなわちT=100nsであり、各段マルチプレ
クサすべてを100nsの周期で動作させる必要が生じ
る。現状10MHz級14ビットのA/D変換器で7〜
9万¥程度だが、2段接続時にトータルで100nsの
セトリングタイムを満足する高速8chマルチプレクサ
(実際には、各々50ns以下のセトリングタイムが必
要で各種ロスタイムを考慮すると実質20〜30nsが
要求される)は入手が難しく、入手できたとしても10
万¥程度と大変高価であり、システムとしては実用に耐
え難い状況である。
The controller circuits for switching multiplexers, which are the features of the present invention, have been described above. Here, the switching operation by these circuits will be compared with the prior art in detail. First, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011 shown in FIG.
When the second stage multiplexer is selected, the selected multiplexer switches the input every one clock, and after that, the first stage multiplexer selects the next second stage multiplexer. The same operation is repeated thereafter, but the same selection signals are always applied to the second-stage multiplexers B11 to B18. Now, in the configuration of FIG. 1, m
= N = 3, and a time chart when these multiplexers are switching-controlled by the method of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011 is shown in FIG. As can be seen from this figure, the switching cycle of the second stage multiplexer By is equal to the sampling cycle T of the A / D converter. Therefore, the second
The settling time of all the stage multiplexers B0 to B3 must be T or less, and high-speed analog-digital conversion is required. Also, the first stage multiplexer A
However, the time until the first input data (input signals B0I0 and B1I0 in FIG. 10) is read after the switching is still T.
Since it is the following, characteristics equivalent to those of the second stage multiplexer are required. Considering here the configuration example of FIG. 2, a multiplexer B2 having eight inputs in both the first and second stages
64 gas sensor information A using 1, B11 to B18
Connect 1 to A64 to one A / D converter C11 64
It is a chA / D conversion system. If the analog data to be handled is relatively low speed as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011, this connection and the control method also enable multi-input A / D.
Although the converter can be economically realized, for example, if the analog input information is sound wave data of about 10 KHz, sampling of 160 KHz / information (in the case of 16 division sampling) is necessary to recognize the frequency, and In order to input 64 pieces of information (64 channels), about 10 MHz (160 KHz × 64) is required as the sampling frequency level of the A / D converter. That is, T = 100 ns, and it becomes necessary to operate all the multiplexers in each stage at a cycle of 100 ns. Currently 10 to 14 MHz 10MHz class A / D converter
Although it costs about 90,000 yen, a high-speed 8-channel multiplexer that satisfies the total settling time of 100 ns when connected in two stages (actually, each settling time of 50 ns or less is required and 20 to 30 ns is actually required considering various loss times). Is difficult to obtain, and even if you can get it, 10
It is very expensive, about 10,000 yen, and it is difficult to put it into practical use as a system.

【0026】一方、本発明によれば、例えば第1段に4
入力の高速マルチプレクサ、第2段に16chの低速マ
ルチプレクサ4個を用いて、上述した同じ条件の音波デ
ータ64ch分の入力切替を実現できる。この時、A/
D変換器のサンプリング周波数は10MHz(T=10
0ns)、第1段マルチプレクサは10MHz(実効5
0nsセトリングタイム)、第2段のマルチプレクサは
2.5MHz(400ns弱のセトリングタイム)の性
能を持てば、要求スペックを満足することができる。価
格的には、第1段のマルチプレクサが2.5万¥程度、
第2段のマルチプレクサが0.5万¥程度となり、全体
の部品数も少なくなる為、価格及び実装のコンパクト性
の両方の性能が大きく向上する。この様にマルチプレク
サは高速性能の要求及びチャネル数増加の要求に対して
急速に高価となる傾向があり、本発明は、その特性を吸
収して実用性の高いシステムを構築する上で有効であ
る。
On the other hand, according to the present invention, for example, in the first stage, 4
By using the input high-speed multiplexer and the four 16-channel low-speed multiplexers in the second stage, it is possible to realize input switching for 64 channels of sound wave data under the same conditions as described above. At this time, A /
The sampling frequency of the D converter is 10 MHz (T = 10
0 ns), the first stage multiplexer is 10 MHz (effective 5
(0 ns settling time), the second stage multiplexer can satisfy the required specifications if it has a performance of 2.5 MHz (settling time of slightly less than 400 ns). In terms of price, the first stage multiplexer is about 25,000 yen,
The cost of the second stage multiplexer is about 50 thousand yen, and the total number of parts is reduced, so that the performance of both price and compactness of mounting is greatly improved. As described above, the multiplexer tends to rapidly become expensive in response to the demand for high-speed performance and the demand for an increase in the number of channels, and the present invention is effective in constructing a highly practical system by absorbing its characteristics. .

【0027】さらに、本発明を適用すれば、各アナログ
情報を第2段目マルチプレクサにて常にT×n(n:第
1段マルチプレクサの入力数)周期分待機させておくこ
とができる為、第1、第2段目のトータルセトリング時
間を節約できる効果もある。図11、12はこの説明図
で、例えば図4のアナログ入力信号B1I1を例にとれ
ば、時刻t2(図4、図11)にマルチプレクサB1が
切替えられ、この時点からその出力電圧Vは時間ととも
に上昇して入力信号の値B1I1へ近づいていく。そし
て、マルチプレクサB1のセトリングタイムがほぼ4T
程度であると切替時刻t2から3T経過後は、出力電圧
Vはほぼ入力値B1I1に極めて近い値となっているか
ら、この時刻t3にマルチプレクサAがマルチプレクサ
B1出力を選択するように切替えられると、マルチプレ
クサAはほぼ真値に近いアナログ入力値に対するセトリ
ング動作を開始できることになる。従ってマルチプレク
サAがTより小さいセトリングタイムを持つという条件
が満たされていれば、第1、第2段目マルチプレクサを
併せたトータルのセトリングタイムは4T以下となる。
この説明からわかるように、マルチプレクサB1は4T
より多少短い(高速な)セトリングタイム特性のものを
用いれば実用に耐え得る。
Further, if the present invention is applied, each analog information can be kept waiting in the second stage multiplexer for T × n (n: the number of inputs of the first stage multiplexer) cycles at all times. There is also an effect that the total settling time of the first and second stages can be saved. FIGS. 11 and 12 are explanatory views of this. For example, taking the analog input signal B1I1 of FIG. 4 as an example, the multiplexer B1 is switched at time t2 (FIGS. 4 and 11), and the output voltage V thereof changes from time to time. It rises and approaches the value B1I1 of the input signal. The settling time of the multiplexer B1 is about 4T.
If the output voltage V is substantially close to the input value B1I1 after the lapse of 3T from the switching time t2, the multiplexer A is switched to select the output of the multiplexer B1 at this time t3. The multiplexer A can start the settling operation with respect to the analog input value which is close to the true value. Therefore, if the condition that the multiplexer A has a settling time smaller than T is satisfied, the total settling time of the first and second stage multiplexers is 4T or less.
As can be seen from this description, the multiplexer B1 is 4T
Practical use is possible if a slightly shorter (faster) settling time characteristic is used.

【0028】一方、特開平6−324011号の技術で
は、上記の入力信号B1I1の場合、図12のようにマ
ルチプレクサB1が時刻t3(図10、12)に切替え
られると、その時点からマルチプレクサB1の出力電圧
Vが立ち上がりを開始してT経過後にはほぼ入力値B1
I1になる。この場合マルチプレクサA入力は時刻t3
から徐々に上昇するから、図11の場合のように切替時
に入力値そのものが入力されている場合と比べると、マ
ルチプレクサAのセトリングタイムが同じであっても実
際の出力値の立ち上がりは遅くなり、例えば図12のよ
うにα分の無駄時間が発生する(t+αのセトリング時
間を必要とする)。このような事情はマルチプレクサB
0〜B3のどの入力に対しても同じであり、第1、第2
段目マルチプレクサともにより高速性が要求されること
を意味している。
On the other hand, in the technique of Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011, when the multiplexer B1 is switched to time t3 (FIGS. 10 and 12) as shown in FIG. After the output voltage V starts to rise and T has elapsed, the input value B1 is almost reached.
It becomes I1. In this case, the multiplexer A input is at time t3.
As compared with the case where the input value itself is input at the time of switching as in the case of FIG. 11, the actual output value rises slowly even if the settling time of the multiplexer A is the same. For example, as shown in FIG. 12, a dead time of α occurs (it requires a settling time of t + α). In this situation, multiplexer B
The same is true for any input of 0 to B3, and the first and second
This means that higher speed is required for both stage multiplexers.

【0029】なお、特開平6−324011号の切替方
法を変更して、選択信号SaとSbを入れかえ、選択信
号Saで第2段のマルチプレクサを一斉に切替え、選択
信号Sbで第1段のマルチプレクサを切替え制御する様
に変更する切替方法も考えられる。このときの動作は図
13のようになり、アナログ入力信号の選択順は本発明
と同じになるが、単に選択信号を入れかえただけでは本
発明の効果は得られないことが分かる。すなわち、入力
信号B0I0、B0I1…に対してはマルチプレクサB
0、AともにセトリングタイムT以下が要求され、同様
にマルチプレクサB1に対しては2T以下が、マルチプ
レクサB2に対しては3T以下が要求され、マルチプレ
クサB3のみが本願と同じセトリングタイム4T以下が
要求される。本発明では第2段目マルチプレクサの各々
の切替えタイミングを個別に制御することで、どの2段
目マルチプレクサもセトリングタイムを4T以下とすれ
ばよいようにしたものである。なお、前述した特開平5
−110399号にも、切替えオーバーヘッドを除去す
る為に、第2段目マルチプレクサ各々の切替えタイミン
グをずらすことが記述されているが、具体的にどの様な
制御手段によってどのようにタイミング制御するかは一
切開示されておらず、セトリングタイムの最適化手段に
ついても述べられていない。
By changing the switching method of Japanese Patent Laid-Open No. 6-324011, the selection signals Sa and Sb are exchanged, the second stage multiplexers are switched simultaneously by the selection signal Sa, and the first stage multiplexers are selected by the selection signal Sb. A switching method of changing so as to control switching is also conceivable. The operation at this time is as shown in FIG. 13, and the selection order of the analog input signals is the same as that of the present invention, but it is understood that the effect of the present invention cannot be obtained by simply replacing the selection signal. That is, for the input signals B0I0, B0I1 ...
Both 0 and A require settling time T or less, similarly multiplexer 2 requires 2T or less, multiplexer B2 requires 3T or less, and only multiplexer B3 requires the same settling time 4T or less as in the present application. It In the present invention, the switching timing of each of the second-stage multiplexers is individually controlled so that the settling time of any second-stage multiplexer is set to 4T or less. Incidentally, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No.
No. 110399 describes that the switching timing of each of the second stage multiplexers is shifted in order to remove the switching overhead, but what kind of control means specifically controls how and how timing is controlled? It does not disclose anything, nor does it describe means for optimizing settling time.

【0030】次に、本発明の多入力A/D変換装置の応
用例を説明する。図14は、その応用例を示すブロック
図で、多入力A/D変換装置の出力をI/Oバスを介し
てコントローラシステム等のプロセッサへ取り込むイン
ターフェース例を示している。以下に構成を詳細に説明
する。但しここでは、本発明の多入力A/D変換装置
は、図1でm=n=3としたときの1段目、2段目マル
チプレクサをまとめた2段目マルチプレクサ1401
と、これを切替制御するコントローラ1403と、A/
D変換器1402から成っていて、コントローラ140
3としては図3、図5、図6のどの構成でもよい。図1
4において、A/D変換器1402は、アドレスコント
ローラ(ADCCTL)1404からのクロックADC
CLK(サンプリングクロック)に応答して、2段マル
チプレクサ1401によって選択されたアナログ情報を
入力端Iに取り込み、それをデジタル過して出力端Zか
ら出力する。アドレスコントローラ1404は、A/D
変換器1402の動作を制御するためのタイミング信号
を生成するものであるが、本例では、マルチプレクサ切
替のタイミングクロックと同じクロックCLを、直接又
はバッファBFを介してA/D変換器1402へサンプ
リングクロックとして出力している。バッファBFを設
けて適当なディレイを持たせ、このディレイによって2
段マルチプレクサ1401を入力信号が通過するときの
遅延の何%かをキャンセルしてやれば、選択信号切換に
伴うセトリングタイムを多少リカバリする(セトリング
に必要な時間を稼ぐ)ことができる。
Next, an application example of the multi-input A / D converter of the present invention will be described. FIG. 14 is a block diagram showing an application example thereof, and shows an example of an interface for fetching the output of the multi-input A / D converter into a processor such as a controller system via an I / O bus. The configuration will be described in detail below. However, here, the multi-input A / D conversion device of the present invention is a second-stage multiplexer 1401 which is a combination of the first-stage and second-stage multiplexers when m = n = 3 in FIG.
And a controller 1403 for switching and controlling this, A /
The controller 140 comprises a D converter 1402.
3 may be any of the configurations shown in FIGS. 3, 5, and 6. Figure 1
4, the A / D converter 1402 uses the clock ADC from the address controller (ADCCTL) 1404.
In response to CLK (sampling clock), the analog information selected by the two-stage multiplexer 1401 is taken into the input end I, digitally passed and output from the output end Z. The address controller 1404 is an A / D
The timing signal for controlling the operation of the converter 1402 is generated, but in this example, the same clock CL as the timing clock for multiplexer switching is sampled to the A / D converter 1402 directly or via the buffer BF. It is output as a clock. A buffer BF is provided to provide an appropriate delay, and this delay causes 2
By canceling some percentage of the delay when the input signal passes through the stage multiplexer 1401, it is possible to recover the settling time associated with the switching of the selection signal to some extent (gain the time required for settling).

【0031】A/D変換器1402からのデジタル出力
データは、デュアルポートRAM(又はレジスタファイ
ル)1405のデータ入力端DT−Aへ入力され、コン
トローラ1406からのアドレス信号DPRADRの示
すアドレスライトクロックWTCLKに応答して格納さ
れる。コントローラ1406は、マルチプレクサ制御用
のコントローラ1403からの選択信号Sa、Sb3
(基本的にはSb0〜Sb3のどれを用いても良い)を
アドレスクロックADCCLKに同期してフリップフロ
ップFFへラッチし、上記のアドレス信号DPRADR
を生成している。また、ライトクロックWTCLKは、
デュアルレポートRAM1405へのデータ(DT−
A)及びアドレス(ADR−A)が正確に確立した時点
で出力される様にタイミング制御される必要がある。本
例ではアドレスクロックADCCLKからバッファBF
を介してライトクロックWTCLKを生成しているが、
このバッファはタイミングロジックやディレイ(ADC
の変換遅れを補償する為)を用いて構成しても良いし、
またバッファなしの構成でもよい。これらの構成によっ
て、多段マルチプレクサによって次々と入力されてくる
アナログ情報を順次デジタル情報に変換して、対応する
記憶場所に順次格納していくシステムが構築できたこと
になる。
Digital output data from the A / D converter 1402 is input to the data input terminal DT-A of the dual port RAM (or register file) 1405, and the address write clock WTCLK indicated by the address signal DPRADR from the controller 1406 is used. It is stored in response. The controller 1406 has selection signals Sa and Sb3 from the controller 1403 for controlling the multiplexer.
(Basically, any of Sb0 to Sb3 may be used) is latched in the flip-flop FF in synchronization with the address clock ADCCLK, and the address signal DPRADR
Is being generated. Also, the write clock WTCLK is
Data to the dual report RAM 1405 (DT-
A) and the address (ADR-A) need to be timing-controlled so that they are output when they are correctly established. In this example, from the address clock ADCCLK to the buffer BF
The write clock WTCLK is generated via
This buffer is used for timing logic and delay (ADC
(To compensate for the conversion delay of),
Also, a configuration without a buffer may be used. With these configurations, it is possible to construct a system in which analog information input one after another by the multistage multiplexer is sequentially converted into digital information and sequentially stored in corresponding storage locations.

【0032】デュアルレポートRAM1405のもう一
方のポート(Bポート)は少なくとも読み出し可能な機
能を備えており、バスインターフェース回路1407を
設けてI/Oバス1408等のシステムバスに接続すれ
ば、そのバスに接続されたプロセッサボード1409、
1410等から共有リソースとしてメモリアクセスのご
とくリードアクセスすることができる。デュアルレポー
トRAM(又はレジスタ)の構成やI/Oバス等を介し
てのデータアクセス等は公知の技術であってその詳細は
省略する。そしてここで示したような多入力ADCボー
ドを何らかのプロセスのコントローラやインテリジェン
ト計測システムとして用いれば、大量のアナログ情報を
高速に扱いつつ、高度な演算処理やリアルタイム制御処
理、実験と解析をリアルタイムで実行するハイブリッド
処理、多くの実時間情報に基づく高速フィードバック制
御処理等を実現できる。
The other port (port B) of the dual report RAM 1405 has at least a readable function, and if a bus interface circuit 1407 is provided and connected to a system bus such as an I / O bus 1408, it will be connected to that bus. Connected processor board 1409,
From 1410 or the like, read access can be performed as a shared resource like memory access. The configuration of the dual report RAM (or register), data access via the I / O bus, etc. are known techniques, and their details are omitted. And if you use the multi-input ADC board as shown here as a controller or intelligent measurement system for some process, you can carry out advanced arithmetic processing, real-time control processing, experiments and analysis in real time while handling a large amount of analog information at high speed. Hybrid processing, high-speed feedback control processing based on a lot of real-time information, etc. can be realized.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、多数の高速なアナログ
情報をディジタル化するための多入力A/D変換装置を
安価に構成できる効果がある。
According to the present invention, a multi-input A / D converter for digitizing a large number of high-speed analog information can be constructed at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明になる多入力A/D変換装置の構成例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a multi-input A / D conversion device according to the present invention.

【図2】従来の多入力A/D変換装置の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a conventional multi-input A / D conversion device.

【図3】図1のコントローラの構成例を示す回路ブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a circuit block diagram showing a configuration example of the controller of FIG.

【図4】図3のコントローラを用いたときのマルチプレ
クサ切替動作を示すタイムチャートである。
4 is a time chart showing a multiplexer switching operation when the controller of FIG. 3 is used.

【図5】図1のコントローラの別の構成例を示す回路ブ
ロック図である。
5 is a circuit block diagram showing another configuration example of the controller of FIG. 1. FIG.

【図6】図1のコントローラのさらに別の構成例を示す
回路ブロック図である。
FIG. 6 is a circuit block diagram showing still another configuration example of the controller of FIG.

【図7】マルチプレクサを3段構成としたときの多入力
A/D変換装置構成例である。
FIG. 7 is a configuration example of a multi-input A / D conversion device when the multiplexer has a three-stage configuration.

【図8】図7の3段構成マルチプレクサの3段目マルチ
プレクサ切替用のコントローラ回路の例である。
8 is an example of a controller circuit for switching a third stage multiplexer of the three-stage configuration multiplexer shown in FIG.

【図9】図7の装置の動作を示すタイムチャートであ
る。
9 is a time chart showing the operation of the apparatus of FIG.

【図10】図2の従来装置におけるマルチプレクサ切替
動作を示すタイムチャートである。
10 is a time chart showing a multiplexer switching operation in the conventional apparatus of FIG.

【図11】図1の装置におけるマルチプレクサのセトリ
ング特性説明図である。
11 is an explanatory diagram of settling characteristics of a multiplexer in the device of FIG.

【図12】図2の装置におけるマルチプレクサのセトリ
ング特性説明図である。
12 is an explanatory diagram of settling characteristics of a multiplexer in the apparatus of FIG.

【図13】図2の従来装置で1段目、2段目マルチプレ
クサの選択信号を入れかえたときの切替動作を示すタイ
ムチャートである。
13 is a time chart showing the switching operation when the selection signals of the first-stage and second-stage multiplexers are replaced in the conventional device of FIG.

【図14】本発明の多入力A/D変換装置とプロセッサ
とのインターフェスの例である
FIG. 14 is an example of an interface between the multi-input A / D converter of the present invention and a processor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 A/D変換器 2 コントローラ 301 2ビットカウンタ 302 デコーダ 303〜306 2ビットカウンタ 501 4ビットカウンタ 502〜505 レジスタ 601 プロセッサ 602〜606 ラッチレジスタ 801 デコーダ 802〜805 2ビットカウンタ A、B0〜Bn マルチプレクサ C00〜C33 マルチプレクサ 1 A / D converter 2 controller 301 2-bit counter 302 decoder 303-306 2-bit counter 501 4-bit counter 502 to 505 registers 601 processor 602 to 606 latch register 801 decoder 802-805 2-bit counter A, B0-Bn multiplexer C00-C33 multiplexer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 隆雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 Fターム(参考) 5J022 AA01 BA05 BA06 CD03 CE01 CE05 CF08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takao Konno             603 Jinmachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Japan Co., Ltd.             Tate Manufacturing Industrial Machinery Systems Division F term (reference) 5J022 AA01 BA05 BA06 CD03 CE01                       CE05 CF08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p、qを2もしくはそれ以上の整数とし
たとき、q個のアナログ信号の1つを入力された選択信
号に応じて選択して出力するp個の第2段マルチプレク
サと、このp個の第2段マルチプレクサから出力された
p個のアナログ信号の1つを入力された選択信号に応じ
て選択して出力する1個の第1段マルチプレクサと、与
えられたクロックの1周期ごとに第1段マルチプレクサ
がp個の第2段マルチプレクサからのp個の出力アナロ
グ信号を1つずつサイクリックに順次選択して出力し、
かつp個の第2段マルチプレクサの各々がq個のアナロ
グ信号を前記クロックのp周期ごとに1つずつサイクリ
ックに順次選択して出力するように第1段マルチプレク
サ及びp個の第2段マルチプレクサの各々へ与える選択
信号を生成するコントローラと、第1段マルチプレクサ
の出力アナログ信号を取り込んでディジタル化するA/
D変換器とから構成した多入力A/D変換装置におい
て、前記コントローラは、第1段及び第2段マルチプレ
クサへ与える選択信号を、第1段マルチプレクサが1つ
の第2段マルチプレクサ出力の選択を開始するタイミン
グに同期してその出力を選択された第2段マルチプレク
サが選択しているアナログ信号を切り替えるような選択
信号として生成することを特徴とする多入力A/D変換
装置。
1. When p and q are integers of 2 or more, p second stage multiplexers for selecting and outputting one of q analog signals according to an input selection signal, One first stage multiplexer that selects and outputs one of the p analog signals output from the p second stage multiplexers according to the input selection signal, and one cycle of the given clock The first stage multiplexer cyclically selects and outputs the p output analog signals from the p second stage multiplexers, one by one, for each
And a first stage multiplexer and p second stage multiplexers so that each of the p second stage multiplexers cyclically selects and outputs q analog signals, one for each p period of the clock. And a controller for generating a selection signal to be given to each of the
In a multi-input A / D conversion device including a D converter, the controller starts selection of one second-stage multiplexer output from the first-stage multiplexer by a selection signal given to the first-stage and second-stage multiplexers. A multi-input A / D conversion device, characterized in that its output is generated as a selection signal for switching the analog signal selected by the selected second stage multiplexer in synchronization with the timing.
【請求項2】 請求項1に記載の多入力A/D変換装置
において、前記コントローラは、前記与えられたクロッ
クをカウントして0〜p−1の値を1クロックごとにサ
イクリックに出力するpカウンタと、イネーブル信号が
アクティブとなっているときのみ前記クロックをカウン
トして0〜q−1の値を1クロックごとにサイクリック
に出力するp個のqカウンタと、前記pカウンタの出力
値をデコードしてその出力値に対応したqカウンタのみ
のイネーブル信号をアクティブとするように制御するデ
コーダとを備え、前記pカウンタの出力を前記第1段マ
ルチプレクサへの選択信号とし、前記p個のqカウンタ
の各出力を前記第2段マルチプレクサへの各選択信号と
して出力するように構成したことを特徴とする多入力A
/D変換装置。
2. The multi-input A / D conversion device according to claim 1, wherein the controller counts the given clock and cyclically outputs a value of 0 to p−1 every one clock. p counters, p q counters that count the clocks only when the enable signal is active, and cyclically output a value of 0 to q−1 every clock, and output values of the p counters And a decoder for controlling the enable signal of only the q counter corresponding to the output value thereof to be activated, and the output of the p counter is used as a selection signal to the first stage multiplexer, Multi-input A characterized in that each output of the q-counter is output as each selection signal to the second stage multiplexer.
/ D converter.
【請求項3】 請求項1に記載の多入力A/D変換装置
において、前記コントローラは、前記与えられたクロッ
クをカウントして0〜p−1の値を1クロックごとにサ
イクリックに出力しかつそのカウント値が0へ戻ったと
きにキャリイビットを出力するpカウンタと、このpカ
ウンタから出力されるキャリイビットをカウントして0
〜q−1の値をサイクリックに出力するqカウンタと、
このqカウンタの出力値を入力としてその入力値を前記
クロックに同期して1段ずつシフトするところのq個の
レジスタから成るシフトレジスタとを備え、前記pカウ
ンタの出力するカウント値を前記第1段マルチプレクサ
への選択信号とし、前記シフトレジスタを構成するq個
のレジスタの各出力を前記第2段マルチプレクサへの選
択信号とするように構成したことを特徴とする多入力A
/D変換装置。
3. The multi-input A / D conversion device according to claim 1, wherein the controller counts the given clock and cyclically outputs a value of 0 to p−1 every one clock. In addition, the p counter that outputs a carry bit when the count value returns to 0 and the carry bit output from this p counter are counted to 0.
A q counter for cyclically outputting the value of ~ q-1;
A shift register composed of q registers each of which receives the output value of the q counter and shifts the input value one stage at a time in synchronization with the clock, and outputs the count value output from the p counter to the first register. A multi-input A, wherein each of the outputs of the q registers forming the shift register is used as a selection signal to the second stage multiplexer.
/ D converter.
【請求項4】 P〜P及びkを2もしくはそれ以上
の整数としかつP=1としたとき、j=2〜kの各々
に対してその各々がP個のアナログ信号の1つを入力
された選択信号に応じて選択して第j−1段マルチプレ
クサの1つの入力アナログ信号として出力するPj−i
個のj段目マルチプレクサと、P個の第2段マルチプ
レクサから出力されるP個のアナログ信号の1つを入
力された選択信号に応じて選択して出力する1個の第1
段マルチプレクサと、j=1〜kの各々に対して与えら
れたクロックのPj−1周期ごとにPj−1個の第j段
マルチプレクサの各々がP個の入力アナログ信号を1
つずつサイクリックに順次選択して出力するように第j
段マルチプレクサの各々へ与えられる選択信号を生成す
るコントローラと、第1段マルチプレクサの出力アナロ
グ信号を取り込んでディジタル化するA/D変換装器と
から構成した多入力A/D変換装置において、前記コン
トローラは、j=2〜kの各々に対して、第j−1段及
び第j段マルチプレクサへ与える選択信号を、第j−1
段マルチプレクサが1つの第j段マルチプレクサ出力の
選択を開始するタイミングに同期してその出力を選択さ
れた第j段マルチプレクサが選択しているアナログ信号
を切り替えるような選択信号として生成することを特徴
とする多入力A/D変換装置。
4. When P 1 to P k and k are integers of 2 or more and P 0 = 1 and for each of j = 2 to k, each one of P j analog signals. P j-i which selects one of the input signals according to the input selection signal and outputs it as one input analog signal of the j-1 th stage multiplexer
One j-th stage multiplexer and one first P 1 analog signal output from the P 1 second stage multiplexer are selected and output according to the input selection signal.
Each of the stage multiplexers and P j−1 j- th stage multiplexers outputs P j input analog signals every P j−1 period of the clock provided for each of j = 1 to k.
The j-th output should be selected cyclically one by one and output.
A multi-input A / D conversion device comprising a controller for generating a selection signal to be supplied to each of the stage multiplexers and an A / D conversion device for capturing and digitizing an output analog signal of the first stage multiplexer. For each of j = 2 to k, a selection signal to be supplied to the j−1th stage multiplexer and the jth stage multiplexer is
The stage multiplexer generates the output as a selection signal for switching the analog signal selected by the selected j-th multiplexer in synchronization with the timing of starting selection of one j-th multiplexer output. Multi-input A / D conversion device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016123060A (en) * 2014-12-25 2016-07-07 ヤマハ株式会社 Analog-digital converter
JP2020198524A (en) * 2019-05-31 2020-12-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device

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