JP2003133957A - 信号増幅方法及び増幅装置 - Google Patents
信号増幅方法及び増幅装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力信号に対する応答速度を保ったまま、ダ
イナミックレンジを広くする。 【解決手段】 アナログ検出信号Ａ０を、バッファアン
プ２１で増幅した後、小信号用の大きな利得を有する小
信号用アンプ２２と、大信号用の小さな利得を有する大
信号用アンプ２３とで増幅し、小信号用Ａ／Ｄ２４、大
信号用Ａ／Ｄ２５でそれぞれディジタルデータに変換す
る。ディジタルデータ合成回路３１は、所定値未満のア
ナログ信号Ａ０に対する小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、
所定値以上のアナログ信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ
２５の出力とを繋いで合成する。ディジタルデータ変換
回路３２は、合成したディジタルデータを変換し、小信
号用Ａ／Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との
繋ぎ目を滑らかにする。
イナミックレンジを広くする。 【解決手段】 アナログ検出信号Ａ０を、バッファアン
プ２１で増幅した後、小信号用の大きな利得を有する小
信号用アンプ２２と、大信号用の小さな利得を有する大
信号用アンプ２３とで増幅し、小信号用Ａ／Ｄ２４、大
信号用Ａ／Ｄ２５でそれぞれディジタルデータに変換す
る。ディジタルデータ合成回路３１は、所定値未満のア
ナログ信号Ａ０に対する小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、
所定値以上のアナログ信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ
２５の出力とを繋いで合成する。ディジタルデータ変換
回路３２は、合成したディジタルデータを変換し、小信
号用Ａ／Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との
繋ぎ目を滑らかにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号を増幅する信
号増幅方法及び増幅装置に係り、特に信号強度の変化が
大きい信号を増幅するのに好適な信号増幅方法及び増幅
装置に関する。
号増幅方法及び増幅装置に係り、特に信号強度の変化が
大きい信号を増幅するのに好適な信号増幅方法及び増幅
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、液晶用のガラス基板上の異物検
査においては、サブミクロンから数十ミクロンの大きさ
の粒子を検出する必要があり、検出する粒子の大きさに
応じて検出信号の信号強度が著しく変化する。このよう
に信号強度が大きく変化する検出信号では、信号強度の
小さな信号はＳＮ比を高くして雑音と分離するために高
い利得で増幅し、信号強度の大きな信号はダイナミック
レンジを大きく取るために低い利得で増幅することが望
まれる。従来、このような増幅を行う手段として、ログ
アンプが使用されている。
査においては、サブミクロンから数十ミクロンの大きさ
の粒子を検出する必要があり、検出する粒子の大きさに
応じて検出信号の信号強度が著しく変化する。このよう
に信号強度が大きく変化する検出信号では、信号強度の
小さな信号はＳＮ比を高くして雑音と分離するために高
い利得で増幅し、信号強度の大きな信号はダイナミック
レンジを大きく取るために低い利得で増幅することが望
まれる。従来、このような増幅を行う手段として、ログ
アンプが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のログアンプは、
信号強度の大きな信号をなまらせるため、入力信号に対
する応答速度が低下し、瞬間的なスパイク信号等を検出
するには適さなかった。
信号強度の大きな信号をなまらせるため、入力信号に対
する応答速度が低下し、瞬間的なスパイク信号等を検出
するには適さなかった。
【０００４】本発明は、入力信号に対する応答速度を保
ったまま、ダイナミックレンジを広くすることのできる
信号増幅方法及び増幅装置を提供することを目的とす
る。
ったまま、ダイナミックレンジを広くすることのできる
信号増幅方法及び増幅装置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】本発明に係る信号増幅方
法は、アナログ信号を第1の利得で増幅した後にディジ
タルデータに変換する第１のステップと、同じアナログ
信号を第1の利得より小さな第２の利得で増幅してオフ
セットを加えた後にディジタルデータに変換する第２の
ステップと、所定値未満のアナログ信号に対する第１の
ステップのディジタルデータと所定値以上のアナログ信
号に対する第２のステップのディジタルデータとを繋い
で合成する第３のステップと、第３のステップで合成し
たディジタルデータを変換して、第１のステップのディ
ジタルデータと第２のステップのディジタルデータとの
繋ぎ目を滑らかにする第４のステップとを含むものであ
る。
法は、アナログ信号を第1の利得で増幅した後にディジ
タルデータに変換する第１のステップと、同じアナログ
信号を第1の利得より小さな第２の利得で増幅してオフ
セットを加えた後にディジタルデータに変換する第２の
ステップと、所定値未満のアナログ信号に対する第１の
ステップのディジタルデータと所定値以上のアナログ信
号に対する第２のステップのディジタルデータとを繋い
で合成する第３のステップと、第３のステップで合成し
たディジタルデータを変換して、第１のステップのディ
ジタルデータと第２のステップのディジタルデータとの
繋ぎ目を滑らかにする第４のステップとを含むものであ
る。
【０００６】また、本発明に係る増幅装置は、アナログ
信号を増幅する第１の増幅手段と、第１の増幅手段の出
力をディジタルデータに変換する第１のアナログ・ディ
ジタル変換手段と、第１の増幅手段の利得より小さな利
得を有し、第１の増幅手段と同じアナログ信号を増幅し
てオフセットを加える第２の増幅手段と、第２の増幅手
段の出力をディジタルデータに変換する第２のアナログ
・ディジタル変換手段と、所定値未満のアナログ信号に
対する第１のアナログ・ディジタル変換手段の出力と所
定値以上のアナログ信号に対する第２のアナログ・ディ
ジタル変換手段の出力とを繋いで合成するディジタルデ
ータ合成手段と、ディジタルデータ合成手段の出力を変
換し、第１のアナログ・ディジタル変換手段の出力と第
２のアナログ・ディジタル変換手段の出力との繋ぎ目を
滑らかにするディジタルデータ変換手段とを備えたもの
である。
信号を増幅する第１の増幅手段と、第１の増幅手段の出
力をディジタルデータに変換する第１のアナログ・ディ
ジタル変換手段と、第１の増幅手段の利得より小さな利
得を有し、第１の増幅手段と同じアナログ信号を増幅し
てオフセットを加える第２の増幅手段と、第２の増幅手
段の出力をディジタルデータに変換する第２のアナログ
・ディジタル変換手段と、所定値未満のアナログ信号に
対する第１のアナログ・ディジタル変換手段の出力と所
定値以上のアナログ信号に対する第２のアナログ・ディ
ジタル変換手段の出力とを繋いで合成するディジタルデ
ータ合成手段と、ディジタルデータ合成手段の出力を変
換し、第１のアナログ・ディジタル変換手段の出力と第
２のアナログ・ディジタル変換手段の出力との繋ぎ目を
滑らかにするディジタルデータ変換手段とを備えたもの
である。
【０００７】アナログ信号を大きな利得で増幅すること
により、所定値未満のアナログ信号に対してＳＮ比の高
い信号が得られる。同じアナログ信号を小さな利得で増
幅することにより、広いダイナミックレンジが得られ
る。増幅された２つの信号をディジタルデータに変換し
た後に繋いで合成するので、入力信号に対する応答速度
は変わらず、ダイナミックレンジが広くなる。２つの信
号の繋ぎ目には変曲点が現れるが、ディジタル処理で繋
ぎ目を滑らかにする。
により、所定値未満のアナログ信号に対してＳＮ比の高
い信号が得られる。同じアナログ信号を小さな利得で増
幅することにより、広いダイナミックレンジが得られ
る。増幅された２つの信号をディジタルデータに変換し
た後に繋いで合成するので、入力信号に対する応答速度
は変わらず、ダイナミックレンジが広くなる。２つの信
号の繋ぎ目には変曲点が現れるが、ディジタル処理で繋
ぎ目を滑らかにする。
【０００８】さらに、２つの信号のディジタルデータを
繋いで合成する際、小さな利得で増幅した信号のディジ
タルデータをビット数がｎビット多いディジタルデータ
に変換した後に２n倍し、２n倍したディジタルデータか
らその上位ｎビットに基づいて所定値以上のアナログ信
号に対するディジタルデータを検出すると、合成するデ
ィジタルデータの判断が容易となる。
繋いで合成する際、小さな利得で増幅した信号のディジ
タルデータをビット数がｎビット多いディジタルデータ
に変換した後に２n倍し、２n倍したディジタルデータか
らその上位ｎビットに基づいて所定値以上のアナログ信
号に対するディジタルデータを検出すると、合成するデ
ィジタルデータの判断が容易となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態
による増幅装置の概略構成を示す図である。増幅装置
は、プリアンプ部１０、アナログ信号処理部２０、及び
ディジタル信号処理部３０を含んで構成されている。プ
リアンプ部１０には、例えば、液晶用のガラス基板上の
異物検査においては、受光素子からの検出信号が入力さ
れる。プリアンプ部１０は、入力した検出信号を増幅し
て雑音を除去し、アナログ検出信号Ａ０をアナログ信号
処理部２０へ出力する。アナログ信号処理部２０は、バ
ッファアンプ２１、小信号用アンプ２２、大信号用アン
プ２３、小信号用Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル変換
器）２４、及び大信号用Ａ／Ｄ２５を含んで構成されて
いる。本実施の形態では、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信
号用Ａ／Ｄ２５が８ビット分解能を有するものとする。
図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態
による増幅装置の概略構成を示す図である。増幅装置
は、プリアンプ部１０、アナログ信号処理部２０、及び
ディジタル信号処理部３０を含んで構成されている。プ
リアンプ部１０には、例えば、液晶用のガラス基板上の
異物検査においては、受光素子からの検出信号が入力さ
れる。プリアンプ部１０は、入力した検出信号を増幅し
て雑音を除去し、アナログ検出信号Ａ０をアナログ信号
処理部２０へ出力する。アナログ信号処理部２０は、バ
ッファアンプ２１、小信号用アンプ２２、大信号用アン
プ２３、小信号用Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル変換
器）２４、及び大信号用Ａ／Ｄ２５を含んで構成されて
いる。本実施の形態では、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信
号用Ａ／Ｄ２５が８ビット分解能を有するものとする。
【００１０】バッファアンプ２１は、一段目の増幅器で
あり、アナログ検出信号Ａ０を増幅してアナログ信号Ａ
１を出力する。小信号用アンプ２２は、小信号用の大き
な利得を有し、バッファアンプ２１が出力したアナログ
信号Ａ１を増幅して、アナログ信号Ａ２を出力する。小
信号用アンプ２２の利得は、増幅されたアナログ信号Ａ
２が所望のＳＮ比を持つように決定される。小信号用Ａ
／Ｄ２４は、小信号用アンプ２２が出力したアナログ信
号Ａ２を８ビットのディジタルデータに変換する。この
とき、小信号用アンプ２２の利得が大きいため、アナロ
グ信号Ａ２の信号強度の最大値は小信号用Ａ／Ｄ２４の
最大レンジを超える。小信号用Ａ／Ｄ２４は、信号強度
が最大レンジを超えたアナログ信号Ａ２についてはディ
ジタルデータに変換することができない。
あり、アナログ検出信号Ａ０を増幅してアナログ信号Ａ
１を出力する。小信号用アンプ２２は、小信号用の大き
な利得を有し、バッファアンプ２１が出力したアナログ
信号Ａ１を増幅して、アナログ信号Ａ２を出力する。小
信号用アンプ２２の利得は、増幅されたアナログ信号Ａ
２が所望のＳＮ比を持つように決定される。小信号用Ａ
／Ｄ２４は、小信号用アンプ２２が出力したアナログ信
号Ａ２を８ビットのディジタルデータに変換する。この
とき、小信号用アンプ２２の利得が大きいため、アナロ
グ信号Ａ２の信号強度の最大値は小信号用Ａ／Ｄ２４の
最大レンジを超える。小信号用Ａ／Ｄ２４は、信号強度
が最大レンジを超えたアナログ信号Ａ２についてはディ
ジタルデータに変換することができない。
【００１１】一方、大信号用アンプ２３は、小信号用ア
ンプ２２の利得より小さな利得を有し、バッファアンプ
２１が出力したアナログ信号Ａ１を増幅した後に所定値
Ｃをオフセットとして加え、アナログ信号Ａ３を出力す
る。大信号用アンプ２３の利得は、増幅装置が所望のダ
イナミックレンジを持つように決定される。大信号用Ａ
／Ｄ２５は、大信号用アンプ２３が出力したアナログ信
号Ａ３を８ビットのディジタルデータに変換する。この
とき、大信号用アンプ２３の利得が小さいため、アナロ
グ信号Ａ３の信号強度の最大値は大信号用Ａ／Ｄ２５の
最大レンジを超えない。従って、大信号用Ａ／Ｄ２５
は、アナログ信号Ａ３を総てディジタルデータに変換す
ることができる。
ンプ２２の利得より小さな利得を有し、バッファアンプ
２１が出力したアナログ信号Ａ１を増幅した後に所定値
Ｃをオフセットとして加え、アナログ信号Ａ３を出力す
る。大信号用アンプ２３の利得は、増幅装置が所望のダ
イナミックレンジを持つように決定される。大信号用Ａ
／Ｄ２５は、大信号用アンプ２３が出力したアナログ信
号Ａ３を８ビットのディジタルデータに変換する。この
とき、大信号用アンプ２３の利得が小さいため、アナロ
グ信号Ａ３の信号強度の最大値は大信号用Ａ／Ｄ２５の
最大レンジを超えない。従って、大信号用Ａ／Ｄ２５
は、アナログ信号Ａ３を総てディジタルデータに変換す
ることができる。
【００１２】図２は、アナログ信号処理部の動作を説明
する図である。図２の横軸はアナログ検出信号Ａ０の信
号強度を示し、縦軸はアナログ検出信号Ａ０に対応する
アナログ信号Ａ１，Ａ２，Ａ３をそれぞれディジタルデ
ータに変換した場合の信号強度の階調を示している。８
ビット分解能の小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ
２５の最大階調は、２8＝２５６である。小信号用Ａ／
Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５の最大レンジは、アナロ
グ・ディジタル変換時に用いられる基準電圧の大きさで
決まり、最大階調２５６に対応している。本実施の形態
では、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５の最
大レンジに対応する最大階調２５６が、図２に示す位置
にあるものとする。バッファアンプ２１が出力したアナ
ログ信号Ａ１を直接小信号用Ａ／Ｄ２４又は大信号用Ａ
／Ｄ２５で８ビットのディジタルデータに変換した場
合、信号強度の階調が２５６以上の信号はディジタルデ
ータに変換することができない。そこで本実施の形態で
は、アナログ信号Ａ１を小信号用アンプ２２と大信号用
アンプ２３の２系統で増幅してから、アナログ・ディジ
タル変換している。
する図である。図２の横軸はアナログ検出信号Ａ０の信
号強度を示し、縦軸はアナログ検出信号Ａ０に対応する
アナログ信号Ａ１，Ａ２，Ａ３をそれぞれディジタルデ
ータに変換した場合の信号強度の階調を示している。８
ビット分解能の小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ
２５の最大階調は、２8＝２５６である。小信号用Ａ／
Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５の最大レンジは、アナロ
グ・ディジタル変換時に用いられる基準電圧の大きさで
決まり、最大階調２５６に対応している。本実施の形態
では、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５の最
大レンジに対応する最大階調２５６が、図２に示す位置
にあるものとする。バッファアンプ２１が出力したアナ
ログ信号Ａ１を直接小信号用Ａ／Ｄ２４又は大信号用Ａ
／Ｄ２５で８ビットのディジタルデータに変換した場
合、信号強度の階調が２５６以上の信号はディジタルデ
ータに変換することができない。そこで本実施の形態で
は、アナログ信号Ａ１を小信号用アンプ２２と大信号用
アンプ２３の２系統で増幅してから、アナログ・ディジ
タル変換している。
【００１３】大きな利得の小信号用アンプ２２で増幅し
たアナログ信号Ａ２は、小信号用Ａ／Ｄ２４で８ビット
のディジタルデータに変換すると、アナログ検出信号Ａ
０が所定値ａのときに信号強度の階調が２５６に達す
る。小信号用Ａ／Ｄ２４は、それより大きなアナログ信
号Ａ２についてはディジタルデータに変換することがで
きない。一方、大信号用アンプ２３の利得及びオフセッ
トＣは、アナログ信号Ａ３を大信号用Ａ／Ｄ２５で８ビ
ットのディジタルデータに変換したときの信号強度の階
調が総て２５６以内に収まるように決定される。従っ
て、大信号用Ａ／Ｄ２５は、アナログ信号Ａ３を総てデ
ィジタルデータに変換することができる。
たアナログ信号Ａ２は、小信号用Ａ／Ｄ２４で８ビット
のディジタルデータに変換すると、アナログ検出信号Ａ
０が所定値ａのときに信号強度の階調が２５６に達す
る。小信号用Ａ／Ｄ２４は、それより大きなアナログ信
号Ａ２についてはディジタルデータに変換することがで
きない。一方、大信号用アンプ２３の利得及びオフセッ
トＣは、アナログ信号Ａ３を大信号用Ａ／Ｄ２５で８ビ
ットのディジタルデータに変換したときの信号強度の階
調が総て２５６以内に収まるように決定される。従っ
て、大信号用Ａ／Ｄ２５は、アナログ信号Ａ３を総てデ
ィジタルデータに変換することができる。
【００１４】ディジタル信号処理部３０は、ディジタル
データ合成回路３１及びディジタルデータ変換回路３２
を含んで構成されている。まず、ディジタルデータ合成
回路３１は、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２
５が出力した８ビットのディジタルデータを入力し、そ
れぞれのディジタルデータを１０ビットのディジタルデ
ータに変換する。続いて、ディジタルデータ合成回路３
１は、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータ
を１０ビットに変換したものを４倍する。図２にＡで示
した直線は、アナログ信号Ａ３を４倍した信号を示す。
信号Ａのオフセットは、アナログ信号Ａ３のオフセット
Ｃを４倍したＣ‘となり、信号Ａの傾きは、アナログ信
号Ａ３の傾きの４倍となる。ここで、アナログ信号Ａ３
のオフセットＣは、ディジタルデータに変換した場合の
信号強度の階調が２５６のところで信号Ａがアナログ信
号Ａ２と交差するように予め決定されている。この信号
Ａに相当する１０ビットのディジタルデータが、ディジ
タルデータ合成回路３１の内部で作成される。
データ合成回路３１及びディジタルデータ変換回路３２
を含んで構成されている。まず、ディジタルデータ合成
回路３１は、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２
５が出力した８ビットのディジタルデータを入力し、そ
れぞれのディジタルデータを１０ビットのディジタルデ
ータに変換する。続いて、ディジタルデータ合成回路３
１は、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータ
を１０ビットに変換したものを４倍する。図２にＡで示
した直線は、アナログ信号Ａ３を４倍した信号を示す。
信号Ａのオフセットは、アナログ信号Ａ３のオフセット
Ｃを４倍したＣ‘となり、信号Ａの傾きは、アナログ信
号Ａ３の傾きの４倍となる。ここで、アナログ信号Ａ３
のオフセットＣは、ディジタルデータに変換した場合の
信号強度の階調が２５６のところで信号Ａがアナログ信
号Ａ２と交差するように予め決定されている。この信号
Ａに相当する１０ビットのディジタルデータが、ディジ
タルデータ合成回路３１の内部で作成される。
【００１５】次に、ディジタルデータ合成回路３１は、
大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを１０
ビットに変換して４倍したディジタルデータから、その
上位２ビットに基づいて、所定値ａ以上のアナログ検出
信号Ａ０に対するディジタルデータを検出する。図３
は、ディジタルデータ合成回路の動作を説明する図であ
る。小信号用Ａ／Ｄ２４が出力した８ビットのディジタ
ルデータは、信号強度の階調が２５６以上で飽和してい
る。大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを
１０ビットに変換して４倍したディジタルデータは、信
号強度の階調が２５６未満ではその上位２ビットが「０
０」となり、２５６以上では上位２ビットが「０１」〜
「１１」となる。ディジタルデータ合成回路３１は、こ
の上位２ビットが「０１」及び「１１」のディジタルデ
ータを検出し、小信号用Ａ／Ｄ２４が出力した飽和する
前のディジタルデータを１０ビットに変換したものと繋
いで合成する。
大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを１０
ビットに変換して４倍したディジタルデータから、その
上位２ビットに基づいて、所定値ａ以上のアナログ検出
信号Ａ０に対するディジタルデータを検出する。図３
は、ディジタルデータ合成回路の動作を説明する図であ
る。小信号用Ａ／Ｄ２４が出力した８ビットのディジタ
ルデータは、信号強度の階調が２５６以上で飽和してい
る。大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを
１０ビットに変換して４倍したディジタルデータは、信
号強度の階調が２５６未満ではその上位２ビットが「０
０」となり、２５６以上では上位２ビットが「０１」〜
「１１」となる。ディジタルデータ合成回路３１は、こ
の上位２ビットが「０１」及び「１１」のディジタルデ
ータを検出し、小信号用Ａ／Ｄ２４が出力した飽和する
前のディジタルデータを１０ビットに変換したものと繋
いで合成する。
【００１６】以上の動作によりディジタルデータ合成回
路３１は、所定値ａ未満のアナログ検出信号Ａ０に対す
る小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、所定値ａ以上のアナロ
グ検出信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ２５の出力とを
繋いで合成し、１０ビットのディジタルデータＤ１を出
力する。図４は、アナログ検出信号Ａ０に対するディジ
タルデータ合成回路の出力特性を示す図である。ディジ
タルデータ合成回路３１が出力する１０ビットのディジ
タルデータＤ１では、所定値未満のアナログ検出信号Ａ
０に対する小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、所定値以上の
アナログ検出信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ２５の出
力との繋ぎ目が、変曲点として現れる。この変曲点は、
所望のＳＮ比を得るために小信号用アンプ２２の利得を
変更すると変化し、また所望のダイナミックレンジを得
るために大信号用アンプ２３の利得を変更すると変化す
る。
路３１は、所定値ａ未満のアナログ検出信号Ａ０に対す
る小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、所定値ａ以上のアナロ
グ検出信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ２５の出力とを
繋いで合成し、１０ビットのディジタルデータＤ１を出
力する。図４は、アナログ検出信号Ａ０に対するディジ
タルデータ合成回路の出力特性を示す図である。ディジ
タルデータ合成回路３１が出力する１０ビットのディジ
タルデータＤ１では、所定値未満のアナログ検出信号Ａ
０に対する小信号用Ａ／Ｄ２４の出力と、所定値以上の
アナログ検出信号Ａ０に対する大信号用Ａ／Ｄ２５の出
力との繋ぎ目が、変曲点として現れる。この変曲点は、
所望のＳＮ比を得るために小信号用アンプ２２の利得を
変更すると変化し、また所望のダイナミックレンジを得
るために大信号用アンプ２３の利得を変更すると変化す
る。
【００１７】ディジタルデータ変換回路３２は、ディジ
タルデータの変換テーブルを有し、ディジタルデータ合
成回路３１が出力したディジタルデータＤ１を変換し
て、ディジタルデータＤ２を出力する。このときディジ
タルデータ変換回路３２はまた、１０ビットのディジタ
ルデータＤ１を８ビットのディジタルデータＤ２に変換
する。図５は、ディジタルデータ変換回路の入出力特性
を示す図である。ディジタルデータ変換回路３２は、入
力するディジタルデータＤ１の変曲点の前後で入出力特
性が異なっている。ディジタルデータ変換回路３２は、
この入出力特性の相違により、ディジタルデータ合成回
路３１が出力したディジタルデータＤ１の小信号用Ａ／
Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との繋ぎ目を
滑らかにする。図６は、アナログ検出信号Ａ０に対する
増幅装置の出力特性を示す図である。ディジタルデータ
変換回路３２の働きにより、増幅装置が出力するディジ
タルデータＤ２は、変曲点のない滑らかなルートカーブ
となる。
タルデータの変換テーブルを有し、ディジタルデータ合
成回路３１が出力したディジタルデータＤ１を変換し
て、ディジタルデータＤ２を出力する。このときディジ
タルデータ変換回路３２はまた、１０ビットのディジタ
ルデータＤ１を８ビットのディジタルデータＤ２に変換
する。図５は、ディジタルデータ変換回路の入出力特性
を示す図である。ディジタルデータ変換回路３２は、入
力するディジタルデータＤ１の変曲点の前後で入出力特
性が異なっている。ディジタルデータ変換回路３２は、
この入出力特性の相違により、ディジタルデータ合成回
路３１が出力したディジタルデータＤ１の小信号用Ａ／
Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との繋ぎ目を
滑らかにする。図６は、アナログ検出信号Ａ０に対する
増幅装置の出力特性を示す図である。ディジタルデータ
変換回路３２の働きにより、増幅装置が出力するディジ
タルデータＤ２は、変曲点のない滑らかなルートカーブ
となる。
【００１８】以上説明した実施の形態によれば、ディジ
タルデータ合成回路３１は、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大
信号用Ａ／Ｄ２５が出力した８ビットのディジタルデー
タを２ビット多い１０ビットのディジタルデータに変換
した後、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデー
タを変換したものを４倍し、４倍したディジタルデータ
からその上位２ビットに基づいて所定値ａ以上のアナロ
グ検出信号Ａ０に対するディジタルデータを検出してい
るので、合成するディジタルデータを容易に判断するこ
とができる。
タルデータ合成回路３１は、小信号用Ａ／Ｄ２４及び大
信号用Ａ／Ｄ２５が出力した８ビットのディジタルデー
タを２ビット多い１０ビットのディジタルデータに変換
した後、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデー
タを変換したものを４倍し、４倍したディジタルデータ
からその上位２ビットに基づいて所定値ａ以上のアナロ
グ検出信号Ａ０に対するディジタルデータを検出してい
るので、合成するディジタルデータを容易に判断するこ
とができる。
【００１９】また、以上説明した実施の形態によれば、
所望のＳＮ比を得るために小信号用アンプ２２の利得を
変更し、または所望のダイナミックレンジを得るために
大信号用アンプ２３の利得を変更した結果、小信号用Ａ
／Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との繋ぎ目
に現れる変曲点が変化しても、ディジタルデータ変換回
路３２の変換テーブルのデータを変更することで柔軟に
対応することができる。
所望のＳＮ比を得るために小信号用アンプ２２の利得を
変更し、または所望のダイナミックレンジを得るために
大信号用アンプ２３の利得を変更した結果、小信号用Ａ
／Ｄ２４の出力と大信号用Ａ／Ｄ２５の出力との繋ぎ目
に現れる変曲点が変化しても、ディジタルデータ変換回
路３２の変換テーブルのデータを変更することで柔軟に
対応することができる。
【００２０】なお、以上説明した実施の形態では、小信
号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５が８ビット分解
能を有していたが、それ以外の分解能であってもよい。
また、ディジタルデータ合成回路３１は、小信号用Ａ／
Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデ
ータをビット数が２ビット多いディジタルデータに変換
し、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを
変換したものを４倍していたが、ビット数がｎビット多
いディジタルデータに変換し、大信号用Ａ／Ｄ２５が出
力したディジタルデータを変換したものを２n倍しても
よい。
号用Ａ／Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５が８ビット分解
能を有していたが、それ以外の分解能であってもよい。
また、ディジタルデータ合成回路３１は、小信号用Ａ／
Ｄ２４及び大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデ
ータをビット数が２ビット多いディジタルデータに変換
し、大信号用Ａ／Ｄ２５が出力したディジタルデータを
変換したものを４倍していたが、ビット数がｎビット多
いディジタルデータに変換し、大信号用Ａ／Ｄ２５が出
力したディジタルデータを変換したものを２n倍しても
よい。
【００２１】
【発明の効果】本発明の信号増幅方法及び増幅装置によ
れば、所定値未満のアナログ信号を大きな利得で増幅
し、所定値以上のアナログ信号を小さな利得で増幅する
ことができるので、入力信号に対する応答速度を保った
まま、ダイナミックレンジを広くすることができる。
れば、所定値未満のアナログ信号を大きな利得で増幅
し、所定値以上のアナログ信号を小さな利得で増幅する
ことができるので、入力信号に対する応答速度を保った
まま、ダイナミックレンジを広くすることができる。
【図１】 本発明の一実施の形態による増幅装置の概略
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】 アナログ信号処理部の動作を説明する図であ
る。
る。
【図３】 ディジタルデータ合成回路の動作を説明する
図である。
図である。
【図４】 アナログ検出信号Ａ０に対するディジタルデ
ータ合成回路の出力特性を示す図である。
ータ合成回路の出力特性を示す図である。
【図５】 ディジタルデータ変換回路の入出力特性を示
す図である。
す図である。
【図６】 アナログ検出信号Ａ０に対する増幅装置の出
力特性を示す図である。
力特性を示す図である。
１０…プリアンプ部、２０…アナログ信号処理部、２１
…バッファアンプ、２２…小信号用アンプ、２３…大信
号用アンプ、２４…小信号用Ａ／Ｄ、２５…大信号用Ａ
／Ｄ、３０…ディジタル信号処理部、３１…ディジタル
データ合成回路、３２…ディジタルデータ変換回路
…バッファアンプ、２２…小信号用アンプ、２３…大信
号用アンプ、２４…小信号用Ａ／Ｄ、２５…大信号用Ａ
／Ｄ、３０…ディジタル信号処理部、３１…ディジタル
データ合成回路、３２…ディジタルデータ変換回路
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(72)発明者 足立 美幸
東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子
エンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5J022 AA01 BA03 BA05 BA08 CB06
CC02 CF02
5J092 AA01 AA26 CA32 CA65 FA15
KA00 KA03 KA34 SA15 TA01
TA02
5J500 AA01 AA26 AC32 AC65 AF15
AK00 AK03 AK34 AS15 AT01
AT02
Claims (4)
- 【請求項１】 アナログ信号を第1の利得で増幅した後
にディジタルデータに変換する第１のステップと、 同じアナログ信号を第1の利得より小さな第２の利得で
増幅してオフセットを加えた後にディジタルデータに変
換する第２のステップと、 所定値未満のアナログ信号に対する第１のステップのデ
ィジタルデータと所定値以上のアナログ信号に対する第
２のステップのディジタルデータとを繋いで合成する第
３のステップと、 第３のステップで合成したディジタルデータを変換し
て、第１のステップのディジタルデータと第２のステッ
プのディジタルデータとの繋ぎ目を滑らかにする第４の
ステップとを含むことを特徴とする信号増幅方法。 - 【請求項２】 第３のステップは、 第２のステップのディジタルデータをビット数がｎビッ
ト多いディジタルデータに変換した後に２n倍し、 ２n倍したディジタルデータからその上位ｎビットに基
づいて所定値以上のアナログ信号に対するディジタルデ
ータを検出することを特徴とする請求項１に記載の信号
増幅方法。 - 【請求項３】 アナログ信号を増幅する第１の増幅手段
と、 前記第１の増幅手段の出力をディジタルデータに変換す
る第１のアナログ・ディジタル変換手段と、 前記第１の増幅手段の利得より小さな利得を有し、前記
第１の増幅手段と同じアナログ信号を増幅してオフセッ
トを加える第２の増幅手段と、 前記第２の増幅手段の出力をディジタルデータに変換す
る第２のアナログ・ディジタル変換手段と、 所定値未満のアナログ信号に対する前記第１のアナログ
・ディジタル変換手段の出力と所定値以上のアナログ信
号に対する前記第２のアナログ・ディジタル変換手段の
出力とを繋いで合成するディジタルデータ合成手段と、 前記ディジタルデータ合成手段の出力を変換し、前記第
１のアナログ・ディジタル変換手段の出力と前記第２の
アナログ・ディジタル変換手段の出力との繋ぎ目を滑ら
かにするディジタルデータ変換手段とを備えたことを特
徴とする増幅装置。 - 【請求項４】 前記ディジタルデータ合成手段は、 前記第２のアナログ・ディジタル変換手段が出力したデ
ィジタルデータをビット数がｎビット多いディジタルデ
ータに変換した後に２n倍し、 ２n倍したディジタルデータからその上位ｎビットに基
づいて所定値以上のアナログ信号に対するディジタルデ
ータを検出することを特徴とする請求項３に記載の増幅
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323091A JP2003133957A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 信号増幅方法及び増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323091A JP2003133957A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 信号増幅方法及び増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133957A true JP2003133957A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19140034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001323091A Pending JP2003133957A (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 信号増幅方法及び増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133957A (ja) |
-
2001
- 2001-10-22 JP JP2001323091A patent/JP2003133957A/ja active Pending
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