JP2003259633A - 電圧補正回路、並びに、電圧補正機能付き増幅器及びこれを用いたスイッチング電源装置 - Google Patents
電圧補正回路、並びに、電圧補正機能付き増幅器及びこれを用いたスイッチング電源装置Info
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Abstract
提供する。 【解決手段】 増幅器の出力Vout(a)をデジタル
変換するA/Dコンバータ21と、デジタル演算により
A/Dコンバータ21の出力値Vout(d)に含まれ
る増幅器のオフセット電圧及び増幅器のゲイン誤差電圧
を補正する補正演算部とを備える。かかる補正演算部
は、デジタル演算によりA/Dコンバータ21の出力値
Vout(d)に含まれるオフセット電圧を補正する第
1の補正手段と、デジタル演算により第1の補正手段の
出力値Vout’(d)に含まれるゲイン誤差電圧を補
正する第2の補正手段とを備えている。これにより、増
幅器において生じるオフセット及びゲイン誤差がキャン
セルされることから、理想的な特性を持つ増幅器の出力
と同じ値を得ることが可能となる。
Description
し、さらに詳細には、増幅器の誤差電圧を補正する電圧
補正回路に関する。また、本発明は、電圧補正機能付き
増幅器及びこれを用いたスイッチング電源装置に関す
る。
器は、スイッチング電源装置の制御回路等において広く
用いられている。よく知られているように、増幅器は入
力電圧(正確には入力電圧差)Vinを受け、これをA
倍した出力電圧Vout(=A・Vin)を生成する回
路である。
増幅器においては、増幅器を構成する部品の精度や温度
・時間による特性の変化等、種々の要因によって出力電
圧Voutが正確に入力電圧VinのA倍とはならず、
ある程度の誤差が生じてしまうという問題があった。し
たがって、このような誤差を有する増幅器を用いて、例
えばスイッチング電源装置の制御回路を構成した場合、
結果的にスイッチング電源装置の出力電圧に大きな誤差
が生じてしまう。
差電圧を補正する電圧補正回路を提供することである。
付き増幅器及びこれを用いたスイッチング電源装置を提
供することである。
増幅器の誤差電圧を補正する電圧補正回路であって、前
記増幅器の出力をデジタル変換するA/Dコンバータ
と、デジタル演算により前記A/Dコンバータの出力値
に含まれる前記増幅器のオフセット電圧及び前記増幅器
のゲイン誤差電圧を補正する補正演算部とを備える電圧
補正回路によって達成される。
記補正演算部が、デジタル演算により前記A/Dコンバ
ータの出力値に含まれる前記オフセット電圧を補正する
第1の補正手段と、デジタル演算により前記第1の補正
手段の出力値に含まれる前記ゲイン誤差電圧を補正する
第2の補正手段とを備える。
は、前記第1の補正手段が、前記オフセット電圧に関す
るデジタル値を保持するオフセット補正値メモリと、前
記A/Dコンバータの出力値と前記オフセット補正値メ
モリに保持された前記デジタル値との減算または加算を
行う第1の論理回路とを含む。
は、前記第2の補正手段が、前記増幅器のゲイン誤差に
関するデジタル値を保持するゲイン補正値メモリと、前
記第1の補正手段の出力値と前記ゲイン補正値メモリに
保持された前記デジタル値との乗算または除算を行う第
2の論理回路とを含む。
は、前記A/Dコンバータの出力値に、前記オフセット
電圧が含まれ、且つ、前記ゲイン誤差電圧が含まれなく
なるような入力を前記増幅器に与える手段と、前記オフ
セット電圧が含まれ、且つ、前記ゲイン誤差電圧が含ま
れていない状態のA/Dコンバータの出力値を前記オフ
セット補正値メモリに供給する手段とをさらに備える。
は、前記増幅器の入力に基準電圧を与える手段と、前記
増幅器の入力に前記基準電圧を与えている状態におい
て、前記第1の論理回路の出力値から前記増幅器のゲイ
ン誤差に関するデジタル値を抽出し、これを前記ゲイン
補正値メモリに供給する手段とをさらに備える。
増幅器の誤差電圧を補正する上記電圧補正回路とを備え
る電圧補正機能付き増幅器によって達成される。
記電圧補正機能付き増幅器を複数備え、これらを順に切
り替えて使用する。
は、各電圧補正機能付き増幅器に含まれるオフセット補
正値メモリ及び/又はゲイン補正値メモリの格納値を順
に更新する。
入力を受けてNチャンネルの出力を生成する多チャンネ
ル入出力型増幅器であって、上記電圧補正機能付き増幅
器をN+1個備え、これらを切り替えて使用する多チャ
ンネル入出力型増幅器によって達成される。
と、それぞれ対応する増幅器において生じる出力誤差電
圧を補正する補正動作及び前記補正動作における補正量
を決定するための誤差電圧検出動作を行う複数の電圧補
正回路とを備える電圧補正機能付き増幅器であって、前
記複数の電圧補正回路は、前記誤差電圧検出動作を順に
行うことを特徴とする電圧補正機能付き増幅器によって
達成される。
交流に変換するスイッチング回路部と、前記スイッチン
グ回路部からの交流出力を受けこれを直流に変換する出
力回路部と、前記出力回路部の出力電圧が所定値となる
ように前記スイッチング回路部の動作を制御する制御回
路とを備えるスイッチング電源装置であって、上述した
電圧補正機能付き増幅器を備えていることを特徴とする
スイッチング電源装置によって達成される。
器において生じるオフセット及びゲイン誤差がキャンセ
ルされることから、理想的な特性を持つ増幅器の出力と
同じ値を得ることが可能となる。
て詳細に説明する前に、まず、増幅器の誤差電圧につい
て説明する。
て、入力電圧Vinに依存しないものと依存するものと
がある。本明細書においては、増幅器において生じる誤
差のうち、入力電圧Vinに依存しない性質の誤差を
「オフセット」と呼び、その値を「オフセット電圧」と
呼ぶ。また、入力電圧Vinに依存する性質の誤差を
「ゲイン誤差」と呼び、その値を「ゲイン誤差電圧」と
呼ぶ。したがって、増幅器の出力電圧Voutに含まれ
る「出力誤差電圧」は、オフセット電圧とゲイン誤差電
圧の和によって定義することができる。
ト及びゲイン誤差を有する実際の増幅器の特性を模式的
に示すグラフである。
場合(オフセット及びゲイン誤差が存在しない場合)に
は、入力電圧Vinが0Vである場合には出力電圧Vo
utも0Vとなり、その特性を示す直線の傾き(Vou
t/Vin)は理想的なゲインAに一致する。すなわ
ち、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの間には、
入力電圧Vinが0Vであっても出力電圧Voutが0
Vとはならず、且つ、その特性を示す直線の傾き(Vo
ut/Vin)も理想的なゲインAと完全には一致して
いない。すなわち、入力電圧Vinと出力電圧Vout
との間には、
ンであり、Voffはオフセット電圧である。したがっ
て、理想的なゲインAと実際のゲインA’との比(A’
/A)をゲイン誤差比Apと定義すれば、実際の増幅器
の出力電圧Voutには、理想的な増幅器の出力電圧V
outに対して
のように、出力誤差電圧Verroutは、入力電圧Vinに
依存する項(Ap・Vin)と入力電圧Vinに依存し
ない項(Voff)からなる関係式によって表されるこ
とが分かる。ここで、入力電圧Vinに依存する項(A
p・Vin)はゲイン誤差電圧に相当し、入力電圧Vi
nに依存しない項(Voff)はオフセット電圧に相当
する。
(3)に表される補正項を追加すれば、入力電圧Vin
と出力電圧Voutとの関係を式(1)と等価にするこ
とができる。ここで、理想的なゲインAについては既知
であるから、増幅器のオフセット電圧Voffと実際の
ゲインA’が判明すれば、出力誤差電圧Verroutを特定
することができ、出力誤差電圧Verroutのキャンセルが
可能となる。
ン誤差比Apは、次のようにして測定することができ
る。
増幅器10の入力端子11に0V(接地電位)を与え、
出力端子12に現れる電圧(出力電圧Vout)を測定
する。この場合、入力電圧Vin=0Vであることか
ら、ゲイン誤差比Apがどの程度であるかに関わらず、
出力電圧Voutはオフセット電圧Voffに一致する
はずである(式(2)参照)。すなわち、以上によりオ
フセット電圧Voffを測定することができる。
力端子11に既知の電圧Vrefを与え、出力端子12
に現れる電圧(出力電圧Vout)を測定する。この場
合、出力電圧Voutは、
電圧Voffが判明していればゲイン誤差比Apを測定
することができる。
ト電圧Voff及びゲイン誤差比Apが判明すれば、式
(2)に補正項「−Voff」及び「×1/Ap」を追
加した次式のとおり、入力電圧Vinと出力電圧Vou
tとの関係を式(1)と等価にすることができる。
際の増幅器の出力電圧Voutをデジタル変換し、得ら
れたデジタル値と補正項「−Voff」及び「×1/A
p」に対応するデジタル値とを用いた演算を行うことに
よって出力電圧Voutを理想的な値に補正するもので
ある。このように、本発明においては、出力電圧Vou
tの補正をデジタル演算により行うことから、補正の対
象となる増幅器の出力電圧Voutをデジタル値の形式
で利用する場合に好適である。増幅器の出力電圧Vou
tをデジタル値の形式で利用するものとしては、スイッ
チング電源装置のデジタル制御回路を挙げることができ
る。
好ましい実施態様について詳細に説明する。
る電圧補正機能付き増幅器70の回路図である。
圧補正機能付き増幅器70は、アナログ部30と電圧補
正回路20によって構成される。本実施態様にかかる電
圧補正回路20は、補正対象となるアナログ部30の入
力端30a及び出力端30bに接続される回路であり、
スイッチSWa〜SWeと、A/Dコンバータ21と、
オフセット補正値メモリ22と、定数メモリ23と、ゲ
イン補正値メモリ24と、減算器25と、乗算器26
と、逆数生成器27と、コントローラ28とを備えてい
る。電圧補正回路20は、本来アナログ部30の入力端
子30aに供給されるべきアナログ入力電圧Vin
(a)を入力端子20aに受けるとともに、アナログ部
30にて生じる出力誤差電圧Verroutをデジタル演算に
より補正して、補正されたデジタル出力電圧Vout”
(d)を出力端子20bより出力する回路である。電圧
補正回路20を構成する各要素のうち、スイッチSW
d、スイッチSWe、オフセット補正値メモリ22、定
数メモリ23、ゲイン補正値メモリ24、減算器25、
乗算器26及び逆数生成器27は、補正演算部を構成
し、実使用時においてアナログ部30で生じる出力誤差
電圧Verroutをキャンセルする役割を果たす。
示したような増幅器単体の他、これが複数段に亘って従
属接続されたものであっても良く、インピーダンス調整
回路等、増幅動作を行わない他の回路が含まれていても
良い。つまり、入力端子30aに供給されるアナログ入
力電圧Vin(a)を増幅してアナログ出力電圧Vou
t(a)を生成し、これを出力端子30bより出力する
回路であればどのような回路であっても構わない。
セットが生じることから、アナログ入力電圧Vin
(a)とアナログ出力電圧Vout(a)との間には、
ログ部30において生じるオフセット電圧(アナログ
値)であり、A’はアナログ部30の実際のゲインであ
る。
0を端子1に接続するか端子2に接続するかを切り替え
るスイッチであり、その切り替え制御はコントローラ2
8により行われる。
の出力端子30aより出力されるアナログ出力電圧Vo
ut(a)を受け、これをデジタル出力電圧Vout
(d)に変換する回路である。
述するオフセット電圧検出動作において検出されたデジ
タルオフセット電圧値Voff(d)を格納するための
メモリである。デジタルオフセット電圧値Voff
(d)の格納は、オフセット電圧検出動作ごとに行われ
ることから、オフセット補正値メモリ22としてはDR
AM等の書き換え可能なメモリを用いる必要がある。
によって定義される定数を格納するためのメモリであ
る。ここでAとはアナログ部30の理想的なゲインを示
し、Vrefとは既知の基準電圧を示している。したが
って、定数メモリ23に格納すべき定数1/(A・Vr
ef)は予め定められるので、定数メモリ23としては
書き換え不可能なメモリを用いることができる。
るゲイン誤差比検出動作において検出されたゲイン誤差
比Apの逆数1/Apを格納するためのメモリである。
ゲイン誤差比Apの逆数1/Apの格納は、ゲイン誤差
比検出動作ごとに行われることから、ゲイン補正値メモ
リ24としてはオフセット補正値メモリ22と同様、D
RAM等の書き換え可能なメモリを用いる必要がある。
り供給されるデジタル出力電圧Vout(d)から、オ
フセット補正値メモリ22より供給されるデジタルオフ
セット電圧値Voff(d)を減算する論理回路であ
り、その出力は、デジタル出力電圧Vout’(d)と
して乗算器26に供給される。
デジタル出力電圧Vout’(d)とスイッチSWdの
端子0より供給されるデジタル値(定数1/(A・Vr
ef)またはゲイン誤差比Apの逆数1/Ap)とを乗
じる論理回路であり、その出力は、デジタル出力電圧V
out”(d)としてスイッチSWeの端子0に供給さ
れる。
誤差比検出動作において検出されたゲイン誤差比Apを
受け、その逆数1/Apを生成する回路である。
明する。
補正動作と誤差電圧検出動作からなる。補正動作は、ア
ナログ部30において生じる出力誤差電圧Verroutを実
際に補正する動作であり、誤差電圧検出動作は補正動作
時における補正量を決定するために、補正動作に先立っ
て行われる。さらに、誤差電圧検出動作は、オフセット
電圧検出動作とゲイン誤差比検出動作からなり、この順
に実行される。以下、電圧補正回路20の動作につい
て、オフセット電圧検出動作、ゲイン誤差比検出動作、
補正動作の順に説明を進める。
明する。
る電圧補正回路20の状態を示す回路図である。
作時においては、コントローラ28による制御のもと、
スイッチSWa、スイッチSWbが端子2側に接続さ
れ、スイッチSWcが端子1側に接続される。スイッチ
SWd及びスイッチSWeについては、いずれに接続し
ても構わない。これにより、アナログ部30の入力端子
30aには接地電位(0V)が与えられるので、出力端
子30bより出力されるアナログ出力電圧Vout
(a)は、
であるデジタル出力電圧Vout(d)は、アナログオ
フセット電圧Voff(a)をデジタル変換した値、す
なわちデジタルオフセット電圧Voff(d)となる。
かかるデジタルオフセット電圧Voff(d)は、スイ
ッチSWcを介してオフセット補正値メモリ22に供給
され、オフセット補正値メモリ22はこれを格納する。
以上により、オフセット電圧検出動作が完了する。
補正動作の前に1回のみ行っても構わないが、アナログ
部30のオフセット電圧をより正確に検出するために
は、上述した動作を複数回行い、得られたデジタルオフ
セット電圧Voff(d)の平均値をオフセット補正値
メモリ22に格納することが好ましい。
に、ゲイン誤差比検出動作が行われる。
電圧補正回路20の状態を示す回路図である。
時においては、コントローラ28による制御のもと、ス
イッチSWa、スイッチSWd、スイッチSWeが端子
1側に接続され、スイッチSWb、スイッチSWcが端
子2側に接続される。これにより、アナログ部30の入
力端子30aには既知の基準電圧Vrefが与えられる
ので、出力端子30bより出力されるアナログ出力電圧
Vout(a)は、
デジタル出力電圧Vout(d)は、これをデジタル変
換した値となる。かかるデジタル出力電圧Vout
(d)は、スイッチSWcを介して減算器25に供給さ
れてデジタルオフセット電圧Voff(d)が減じられ
る。したがって、減算器25の出力であるデジタル出力
電圧Vout’(d)は、
たデジタル出力電圧Vout’(d)は、乗算器26に
供給され、スイッチSWdを介して定数メモリ23より
供給される定数1/(A・Vref)が乗じられる。し
たがって、乗算器26の出力であるデジタル出力電圧V
out”(d)は、
の出力は、ゲイン誤差比Apに一致することになる。こ
のようにして得られたゲイン誤差比Apは、逆数生成器
27に供給され、その逆数1/Apがゲイン補正値メモ
リ24に格納される。以上により、ゲイン誤差比検出動
作が完了する。
ても、補正動作の前に1回のみ行っても構わないが、ア
ナログ部30のゲイン誤差比をより正確に検出するため
には、上述した動作を複数回行い、得られたゲイン誤差
比Apの逆数1/Apの平均値をゲイン補正値メモリ2
4に格納することが好ましい。
ゲイン誤差比検出動作からなる誤差電圧検出動作が完了
する。誤差電圧検出動作が完了すると、任意のアナログ
入力電圧Vin(a)について出力誤差電圧Verroutを
実際に補正する補正動作の実行が可能となる。
態は、図4に示したとおりである。すなわち、図4に示
すように、補正動作時においては、コントローラ28に
よる制御のもと、スイッチSWbが端子1側に接続さ
れ、スイッチSWc、スイッチSWd、スイッチSWe
が端子2側に接続される。スイッチSWaについては、
いずれに接続しても構わない。これにより、アナログ部
30の入力端子30aには任意のアナログ入力電圧Vi
n(a)が与えられるので、出力端子30bより出力さ
れるアナログ出力電圧Vout(a)は、式(6)によ
って与えられることになる。
は、A/Dコンバータ21のデジタル変換によりデジタ
ル出力電圧Vout(d)とされた後、スイッチSWc
を介して減算器25に供給され、デジタルオフセット電
圧Voff(d)が減じられる。したがって、減算器2
5の出力であるデジタル出力電圧Vout’(d)は、
in(d)は、アナログ入力電圧Vin(a)に対応す
るデジタル値である。式(11)から明らかなように、
デジタル出力電圧Vout’(d)にはオフセット電圧
が含まれておらず、これがキャンセルされていることが
分かる。
Vout’(d)は、乗算器26に供給され、スイッチ
SWdを介してゲイン補正値メモリ24より供給される
ゲイン誤差比Apの逆数1/Apが乗じられる。したが
って、乗算器26の出力であるデジタル出力電圧Vou
t”(d)は、
なように、デジタル出力電圧Vout”(d)にはオフ
セット電圧やゲイン誤差電圧が含まれておらず、これら
がキャンセルされて理想的な増幅器を用いた場合に得ら
れる値と同じ値が得られていることが分かる(式(1)
参照)。
電圧補正機能付き増幅器70においては、アナログ部3
0において生じる出力誤差電圧Verroutを電圧補正回路
20によって補正していることから、理想的な増幅器を
用いた場合に得られる出力値と同じ出力値を得ることが
可能となる。
場合、補正後の出力電圧はデジタル値の形式(Vou
t”(d))となることから、本実施態様にかかる電圧
補正機能付き増幅器70は、上述のとおり、スイッチン
グ電源装置のデジタル制御回路等、増幅器の出力電圧を
デジタル値の形式で利用する回路の一部として組み込む
ことが好適である。
70を用いたスイッチング電源装置の回路図である。
電源端子1,2間に供給される直流入力電圧Vinを降
圧して直流出力電圧Voを生成し、これを出力電源端子
3,4間に供給する装置であり、スイッチング回路部4
0と、出力回路部50と、制御回路部60とを備えて構
成される。出力電源端子3,4間には、CPUやDSP
等の直流負荷5が接続される。
1,2間に供給される直流入力電圧Vinを交流に変換
するための回路であり、入力コンデンサ41と、スイッ
チ素子42及び43によって構成される。入力コンデン
サ41は、入力電源端子1,2間に接続されており、入
力電圧Vinを安定化させる役割を果たす。また、スイ
ッチ素子42は、入力コンデンサ41と出力回路部50
との間に直列に接続されており、スイッチ素子43は、
スイッチ素子12と出力回路部50との間に並列に接続
されている。これらスイッチ素子42及び43は、制御
回路部60による制御のもと所定のデッドタイムを介し
て交互にオン状態とされる。
0からの交流出力を受けこれを直流に変換するための回
路であり、出力リアクトル51と出力コンデンサ52に
よって構成される。出力リアクトル51は、スイッチン
グ回路部40と出力電源端子3との間に直列に接続され
ており、出力コンデンサ52は、出力電源端子3,4間
に接続されている。
器70とデジタル演算回路61とを備えており、図4〜
図6に示した電圧補正機能付き増幅器70(電圧補正回
路20及びアナログ部30)は、デジタル演算回路61
の前段に設けられている。この場合、アナログ部30
は、スイッチング電源装置の出力電圧Vout及びスイ
ッチング電源装置の出力電圧Voutの目標値に相当す
る基準電圧を受け、その差(図4〜図6に示す回路図に
おいては、アナログ入力電圧Vin(a)に相当)に相
当するアナログ出力電圧Vout(a)を生成する。そ
して、電圧補正回路20は、A/Dコンバータ21を用
いてかかるアナログ出力電圧Vout(a)をデジタル
変換し、さらに、アナログ部30において生じている出
力誤差電圧Verroutを補正演算部によってデジタル的に
補正する。補正されたデジタル出力電圧Vout”
(d)は、デジタル演算回路61に供給され、デジタル
演算回路61は、その値に基づいてスイッチ素子42及
び43のデューティを決定する。
装置では、制御回路60においてアナログ形式の信号で
ある出力電圧Voutを受けこれを増幅した後、デジタ
ル演算回路においてその値を利用していることから、本
実施態様にかかる電圧補正機能付き増幅器70は、この
ようなスイッチング電源装置のデジタル制御回路の一部
として好適に用いることができる。
いて説明する。
付き増幅器80の構成を概略的に示すブロック図であ
る。
圧補正機能付き増幅器80には、電圧補正回路20及び
アナログ部30からなる2組の電圧補正機能付き増幅器
70−1、70−2が備えられており、これらが周期的
に切り替えて使用される。これにより、環境温度の変化
等によってオフセットやゲイン誤差が計時変化する場合
であっても正しい補正を行うことが可能となる。尚、こ
の場合、各電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2
ごとに別個のコントローラ28を用いる必要はないの
で、図8に示すように、一つのコントローラ28を各電
圧補正機能付き増幅器70−1、70−2に対して共通
に使用すればよい。また、この場合、コントローラ28
は、2組の電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2
からの出力を選択するスイッチSWfをさらに制御する
必要がある。
器80の動作を模式的に示すタイミング図である。
は、各電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2は、
補正動作と誤差電圧検出動作を交互に行う。この場合、
図9に示すように、両方の電圧補正機能付き増幅器70
−1、70−2がともに補正動作を行うオーバーラップ
期間を持たせることが好ましい。電圧補正機能付き増幅
器70−1、70−2の動作にオーバーラップ期間を持
たせた場合、一方の電圧補正機能付き増幅器70−1、
70−2が誤差電圧検出動作から補正動作に変化した
後、十分な時間が経過してから、スイッチSWfの切り
替えを行うことが好ましい。
き増幅器70−1が誤差電圧検出動作から補正動作に変
化(時刻t0)した後、他方の電圧補正機能付き増幅器
70−2が補正動作から誤差電圧検出動作に変化(時刻
t1)するのを待って、スイッチSWfを上記一方の電
圧補正機能付き増幅器70−1側に切り替えている。こ
のように、誤差電圧検出動作から補正動作に変化した
後、十分な時間が経過してからスイッチSWfの切り替
えを行えば、補正動作開始直後において電圧補正機能付
き増幅器70−1、70−2からのデジタル出力電圧V
out”(d)が不安定となったとしても、これが最終
的に出力されることがなくなる。尚、補正動作開始直後
において、電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2
からのデジタル出力電圧Vout”(d)が不安定にな
るのは、これら電圧補正機能付き増幅器70−1、70
−2に含まれるスイッチSWb(図4〜図6参照)がア
ナログスイッチであり、その切り替え時間が遅いことが
主な原因である。
の電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2を交互に
切り替えていることから、環境温度の変化等によってオ
フセットやゲイン誤差が計時変化する場合であっても正
しい補正を行うことが可能となる。さらに、これら電圧
補正機能付き増幅器70−1、70−2の動作にオーバ
ーラップ期間を持たせ、誤差電圧検出動作から補正動作
に変化した後、デジタル出力電圧Vout”(d)が安
定してからスイッチSWfの切り替えを行えば、切り替
えに伴う出力変動を抑制することができる。
様について説明する。
能付き増幅器90の構成を概略的に示すブロック図であ
る。
電圧補正機能付き増幅器90は、Nチャンネル入力−N
チャンネル出力型の増幅器であり、電圧補正回路20及
びアナログ部30からなるN+1組の電圧補正機能付き
増幅器70−1〜70−(N+1)が備えられており、
これらが周期的に切り替えて使用される。この場合も、
各電圧補正機能付き増幅器70−1〜70−(N+1)
ごとに別個のコントローラ28を用いる必要はないの
で、図10に示すように、一つのコントローラ28を各
電圧補正機能付き増幅器70−1〜70−(N+1)に
対して共通に使用すればよい。また、この場合、コント
ローラ28は、N+1組の電圧補正機能付き増幅器70
−1〜70−(N+1)への入力及び出力をそれぞれ選
択するマルチプレクサMUXa及びMUXbをさらに制
御する必要がある。
補正機能付き増幅器90の動作を模式的に示すタイミン
グ図である。また、図12(a)〜(h)は、それぞれ
図11に示す時刻a〜hにおけるマルチプレクサMUX
a及びMUXbの選択状態を模式的に示す図である。
電圧補正機能付き増幅器70−1〜70−(N+1)に
おいて誤差電圧検出動作が交代で行われる。
(電圧補正機能付き増幅器70−4が誤差電圧検出動作
から補正動作に変化するタイミング)以前においては、
マルチプレクサMUXaにより入力Vin(a)1、
2、3がそれぞれ電圧補正機能付き増幅器70−1、7
0−2、70−3に割り当てられ、マルチプレクサMU
Xbにより出力Vout”(d)1、2、3がそれぞれ
電圧補正機能付き増幅器70−1、70−2、70−3
に割り当てられているが、時刻aにおいて電圧補正機能
付き増幅器70−4が誤差電圧検出動作から補正動作に
変化すると、マルチプレクサMUXaにより入力Vin
(a)1が電圧補正機能付き増幅器70−4にも割り当
てられる。これにより、電圧補正機能付き増幅器70−
4は、チャンネル1に対する増幅動作が可能な状態とな
る。この状態においては、チャンネル1、2、3に対す
る増幅は、電圧補正機能付き増幅器70−1、70−
2、70−3がそれぞれ受け持っている。
(電圧補正機能付き増幅器70−1が補正動作から誤差
電圧検出動作に変化するタイミング)になり電圧補正機
能付き増幅器70−4の出力が安定すると、マルチプレ
クサMUXbによる出力Vout”(d)1の割り当て
が電圧補正機能付き増幅器70−4に切り替えられ、マ
ルチプレクサMUXaによる電圧補正機能付き増幅器7
0−1に対する割り当てが、入力Vin(a)1から基
準電圧Vrefに切り替えられる。これにより、チャン
ネル1、2、3に対する増幅の受け持ちが、電圧補正機
能付き増幅器70−4、70−2、70−3に切り替わ
るとともに、電圧補正機能付き増幅器70−1が誤差電
圧検出動作に入る。
(電圧補正機能付き増幅器70−1が誤差電圧検出動作
から補正動作に変化するタイミング)になると、マルチ
プレクサMUXaにより入力Vin(a)2が電圧補正
機能付き増幅器70−1にも割り当てられる。これによ
り、電圧補正機能付き増幅器70−1は、チャンネル1
に対する増幅が可能な状態となる。しかしながら、この
状態においては、チャンネル1、2、3に対する増幅
は、まだ電圧補正機能付き増幅器70−4、70−2、
70−3がそれぞれ受け持っている。
(電圧補正機能付き増幅器70−2が補正動作から誤差
電圧検出動作に変化するタイミング)になり電圧補正機
能付き増幅器70−1の出力が安定すると、マルチプレ
クサMUXbによる出力Vout”(d)2の割り当て
が電圧補正機能付き増幅器70−1に切り替えられ、マ
ルチプレクサMUXaによる電圧補正機能付き増幅器7
0−2に対する割り当てが、入力Vin(a)2から基
準電圧Vrefに切り替えられる。これにより、チャン
ネル1、2、3に対する増幅の受け持ちが、電圧補正機
能付き増幅器70−4、70−1、70−3に切り替わ
るとともに、電圧補正機能付き増幅器70−2が誤差電
圧検出動作に入る。
(電圧補正機能付き増幅器70−2が誤差電圧検出動作
から補正動作に変化するタイミング)になると、マルチ
プレクサMUXaにより入力Vin(a)3が電圧補正
機能付き増幅器70−2にも割り当てられる。これによ
り、電圧補正機能付き増幅器70−2は、チャンネル3
に対する増幅が可能な状態となる。しかしながら、この
状態においては、チャンネル1、2、3に対する増幅
は、まだ電圧補正機能付き増幅器70−4、70−1、
70−3がそれぞれ受け持っている。
(電圧補正機能付き増幅器70−3が補正動作から誤差
電圧検出動作に変化するタイミング)になり電圧補正機
能付き増幅器70−2の出力が安定すると、マルチプレ
クサMUXbによる出力Vout”(d)3の割り当て
が電圧補正機能付き増幅器70−2に切り替えられ、マ
ルチプレクサMUXaによる電圧補正機能付き増幅器7
0−3に対する割り当てが、入力Vin(a)3から基
準電圧Vrefに切り替えられる。これにより、チャン
ネル1、2、3に対する増幅の受け持ちが、電圧補正機
能付き増幅器70−4、70−1、70−2に切り替わ
るとともに、電圧補正機能付き増幅器70−3が誤差電
圧検出動作に入る。
(電圧補正機能付き増幅器70−3が誤差電圧検出動作
から補正動作に変化するタイミング)になると、マルチ
プレクサMUXaにより入力Vin(a)1が電圧補正
機能付き増幅器70−3にも割り当てられる。これによ
り、電圧補正機能付き増幅器70−3は、チャンネル1
に対する増幅が可能な状態となる。しかしながら、この
状態においては、チャンネル1、2、3に対する増幅
は、まだ電圧補正機能付き増幅器70−4、70−1、
70−2がそれぞれ受け持っている。
(電圧補正機能付き増幅器70−4が補正動作から誤差
電圧検出動作に変化するタイミング)になり電圧補正機
能付き増幅器70−3の出力が安定すると、マルチプレ
クサMUXbによる出力Vout”(d)1の割り当て
が電圧補正機能付き増幅器70−3に切り替えられ、マ
ルチプレクサMUXaによる電圧補正機能付き増幅器7
0−4に対する割り当てが、入力Vin(a)1から基
準電圧Vrefに切り替えられる。これにより、チャン
ネル1、2、3に対する増幅の受け持ちが、電圧補正機
能付き増幅器70−3、70−1、70−2に切り替わ
るとともに、電圧補正機能付き増幅器70−4が誤差電
圧検出動作に入る。
循環的に行われ、これによって多チャンネル入出力型の
増幅器においても、計時変化するオフセットやゲイン誤
差をキャンセルして正しい補正を行うことが可能とな
る。また、図11及び図12に示したように、これら電
圧補正機能付き増幅器70−1〜70−(N+1)の動
作にオーバーラップ期間を持たせ、誤差電圧検出動作か
ら補正動作に変化した後、デジタル出力電圧Vout”
(d)が安定してからマルチプレクサMUXbの切り替
えを行えば、切り替えに伴う出力変動を抑制することが
できる。
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
ット補正値メモリ22にデジタルオフセット電圧値Vo
ff(d)を格納するとともに、減算器25においてデ
ジタル出力電圧Vout(d)からデジタルオフセット
電圧値Voff(d)を減じているが、オフセット補正
値メモリ22に−Voff(d)を格納するとともに、
減算器25の代わりに加算器を用いてVout(d)と
−Voff(d)との加算を行っても構わない。要する
に、オフセット補正値メモリ22にオフセット電圧に関
するデジタル値を格納し、格納された値とデジタル出力
電圧Vout(d)との減算または加算を行うことによ
って、アナログ部30において生じるオフセット電圧を
補正すれば、いずれの方法を用いても構わない。
正値メモリ24にゲイン誤差比Apの逆数1/Apを格
納するとともに、乗算器26においてデジタル出力電圧
Vout’(d)とゲイン誤差比Apの逆数1/Apと
を乗じているが、ゲイン補正値メモリ24にゲイン誤差
比Apを格納するとともに、乗算器26の代わりに除算
器を用いてVout’(d)とApの除算を行っても構
わない。要するに、ゲイン補正値メモリ24にゲイン誤
差電圧に関するデジタル値を格納し、格納された値とデ
ジタル出力電圧Vout’(d)との乗算また除算を行
うことによって、アナログ部30において生じるゲイン
誤差電圧を補正すれば、いずれの方法を用いても構わな
い。尚、後者の方法を用いる場合には、逆数生成器27
は不要である。
ように、複数の電圧補正機能付き増幅器70を切り替え
て使用する場合、各電圧補正機能付き増幅器70につい
て順に誤差電圧検出動作を行っているが、かかる誤差電
圧検出動作において毎回オフセット電圧検出動作及びゲ
イン誤差比検出動作の両方を行なう必要はなく、その一
方のみを行っても構わない。
増幅器において生じるオフセット及びゲイン誤差がキャ
ンセルされることから、理想的な特性を持つ増幅器の出
力と同じ値を得ることが可能となる。
誤差を有する実際の増幅器の特性を模式的に示すグラフ
である。
的に示す図である。
す図である。
能付き増幅器70の回路図である。
路20の状態を示す回路図である。
20の状態を示す回路図である。
ング電源装置の回路図である。
正機能付き増幅器80の構成を概略的に示すブロック図
である。
を模式的に示すタイミング図である。
る電圧補正機能付き増幅器90の構成を概略的に示すブ
ロック図である。
増幅器90の動作を模式的に示すタイミング図である。
状態を模式的に示す図であり、(a)〜(h)は、それ
ぞれ図11に示す時刻a〜hにおける状態を模式的に示
している。
Claims (12)
- 【請求項1】 増幅器の誤差電圧を補正する電圧補正回
路であって、前記増幅器の出力をデジタル変換するA/
Dコンバータと、デジタル演算により前記A/Dコンバ
ータの出力値に含まれる前記増幅器のオフセット電圧及
び前記増幅器のゲイン誤差電圧を補正する補正演算部と
を備える電圧補正回路。 - 【請求項2】 前記補正演算部が、デジタル演算により
前記A/Dコンバータの出力値に含まれる前記オフセッ
ト電圧を補正する第1の補正手段と、デジタル演算によ
り前記第1の補正手段の出力値に含まれる前記ゲイン誤
差電圧を補正する第2の補正手段とを備えることを特徴
とする請求項1に記載の電圧補正回路。 - 【請求項3】 前記第1の補正手段が、前記オフセット
電圧に関するデジタル値を保持するオフセット補正値メ
モリと、前記A/Dコンバータの出力値と前記オフセッ
ト補正値メモリに保持された前記デジタル値との減算ま
たは加算を行う第1の論理回路とを含むことを特徴とす
る請求項2に記載の電圧補正回路。 - 【請求項4】 前記第2の補正手段が、前記増幅器のゲ
イン誤差に関するデジタル値を保持するゲイン補正値メ
モリと、前記第1の補正手段の出力値と前記ゲイン補正
値メモリに保持された前記デジタル値との乗算または除
算を行う第2の論理回路とを含むことを特徴とする請求
項2または3に記載の電圧補正回路。 - 【請求項5】 前記A/Dコンバータの出力値に、前記
オフセット電圧が含まれ、且つ、前記ゲイン誤差電圧が
含まれなくなるような入力を前記増幅器に与える手段
と、前記オフセット電圧が含まれ、且つ、前記ゲイン誤
差電圧が含まれていない状態のA/Dコンバータの出力
値を前記オフセット補正値メモリに供給する手段とをさ
らに備えることを特徴とする請求項3または4に記載の
電圧補正回路。 - 【請求項6】 前記増幅器の入力に基準電圧を与える手
段と、前記増幅器の入力に前記基準電圧を与えている状
態において、前記第1の論理回路の出力値から前記増幅
器のゲイン誤差に関するデジタル値を抽出し、これを前
記ゲイン補正値メモリに供給する手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項4または5に記載の電圧補正回
路。 - 【請求項7】 増幅器と、前記増幅器の誤差電圧を補正
する電圧補正回路であって請求項1乃至6のいずれか1
項に記載の電圧補正回路とを備える電圧補正機能付き増
幅器。 - 【請求項8】 請求項7に記載の電圧補正機能付き増幅
器を複数備え、これらを順に切り替えて使用することを
特徴とする電圧補正機能付き増幅器。 - 【請求項9】 各電圧補正機能付き増幅器に含まれるオ
フセット補正値メモリ及び/又はゲイン補正値メモリの
格納値を順に更新することを特徴とする請求項8に記載
の電圧補正機能付き増幅器。 - 【請求項10】 Nチャンネルの入力を受けてNチャン
ネルの出力を生成する多チャンネル入出力型増幅器であ
って、請求項7に記載の電圧補正機能付き増幅器をN+
1個備え、これらを切り替えて使用することを特徴とす
る多チャンネル入出力型増幅器。 - 【請求項11】 複数の増幅器と、それぞれ対応する増
幅器において生じる出力誤差電圧を補正する補正動作及
び前記補正動作における補正量を決定するための誤差電
圧検出動作を行う複数の電圧補正回路とを備える電圧補
正機能付き増幅器であって、前記複数の電圧補正回路
は、前記誤差電圧検出動作を順に行うことを特徴とする
電圧補正機能付き増幅器。 - 【請求項12】 直流入力電圧を交流に変換するスイッ
チング回路部と、前記スイッチング回路部からの交流出
力を受けこれを直流に変換する出力回路部と、前記出力
回路部の出力電圧が所定値となるように前記スイッチン
グ回路部の動作を制御する制御回路とを備えるスイッチ
ング電源装置であって、前記制御回路が請求項7に記載
の電圧補正機能付き増幅器を備えていることを特徴とす
るスイッチング電源装置。
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JP2007300683A (ja) * | 2007-08-09 | 2007-11-15 | Fujitsu Ltd | オペアンプ、ラインドライバおよび液晶表示装置 |
JP2008258725A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Oki Electric Ind Co Ltd | オフセットキャンセル装置 |
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2002
- 2002-03-06 JP JP2002060568A patent/JP4220708B2/ja not_active Expired - Fee Related
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