JP2004320094A - Integration time stabilizing a/d converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積分時間を一定化しながらアナログ/デジタル変換処理をする積分時間一定化A/D変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、秤その他の計測器に内蔵する二重積分型A/D変換器は、この一部として構成する二重積分器にセンサから出力した検出電圧を入力し積分すると、図6(a)の検出電圧の大きさが小さいときの二重積分器出力の波形図、図6(b)の検出電圧の大きさが中ぐらいのときの二重積分器出力の波形図、図6(c)の検出電圧の大きさが大きいときの二重積分器出力の波形図に示すような出力電圧VOUTが二重積分器から出力するというものであった。すなわち、二重積分型A/D変換器は、積分基準電圧VCOMからの波形の立上り勾配時間THについては予め決められているので常に一定であるが、立下り勾配時間TLについては検出電圧の大きさに比例して変化するために、二重積分器から出力電圧VOUTを出力する際の積分時間Tmが検出電圧の大きさに従って変化するというものであった。
【0003】
例えば、特許文献1に見られるような二重積分型A/D変換器は、上記のように、検出電圧の大きさに比例して積分時間の立下り勾配時間(第2積分ステージTm)が変化するものである。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−224766号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した二重積分型A/D変換器は、重心動揺計その他の連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、検出電圧の大きさに比例して積分時間の立下り勾配時間が変化するために、取得するデータ数が増減し、検出電圧の大きさに応じて結果の信頼度合いが異なるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、積分時間を一定化しながらアナログ/デジタル変換処理をする積分時間一定化A/D変換器を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の積分時間一定化A/D変換器は、異なる2段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる2段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期の積分時間における立上り勾配時間と今回周期の積分時間における立下り勾配時間とを変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、前記演算部で演算した次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して異なる2段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部とを備えることを特徴とする。
【0008】
また、異なる2段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる2段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期前半の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期前半の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立下り勾配時間、及び今回周期前半の積分時間における立下り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間を変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、前記演算部で演算した今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して前記異なる2段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部とを備えることを特徴とする。
【0009】
また、前記積分器は、入・出力端子を有する積分用アンプと、前記積分用アンプの入・出力端子間に接続する積分用コンデンサと、前記積分用コンデンサが接続する前記積分用アンプの入力端子に接続し、前記入力調整電圧切替器で出力した入力調整電圧を積分するための第1の積分用抵抗及び前記測定対象の状態を検出変換した検出電圧を積分するための第2の積分用抵抗とから成ることを特徴とする。
【0010】
また、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路を更に備え、前記積分器は、前記サンプル・ホールド回路でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0012】
第1に、一つの三角波形で一周期を成す積分電圧の積分時間を一定化しながらアナログ/デジタル変換処理をする態様(第1の実施の形態)について説明する。まず、第1の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の構成について、図1のブロック図、図2(a)の積分器出力の波形図、図2(b)の入力調整電圧Vrに係わるタイミングチャート、図2(c)の比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートを参照しながら詳述する。
【0013】
第1の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器は、大別すると、入力調整電圧切替器1、積分器2、比較器3、計時部4、演算部5及び制御部6から構成する。
【0014】
入力調整電圧切替器1は、制御部6からの制御信号に基づいて、異なる2段階の第1入力調整電圧VPPと第2入力調整電圧VEEとを切替えて入力調整電圧Vrとして出力する。なお、本実施形態においては、第1入力調整電圧VPPについてはVdd、第2入力調整電圧VEEについては0Vとし、センサへの入力電圧Vdd及び0Vと共用する。
【0015】
積分器2は、+(プラス)、−(マイナス)の2入力端子及び1出力端子を有する積分用アンプA2と、この積分用アンプA2の−入力端子と出力端子との間に接続する積分用コンデンサCfと、この積分用アンプA2の−入力端子と入力調整電圧切替器1との間に接続する第1の積分用抵抗Rrと、この積分用アンプA2の−入力端子と、測定対象の状態を検出したセンサからの検出電圧を増幅する増幅用アンプA1の出力との間に接続する第2の積分用抵抗Rxと、この積分用アンプA2の+入力端子に積分基準電圧VCOMを入力するラインとから成り、入力調整電圧切替器1で発生した異なる2段階の入力調整電圧VPP(=Vdd)及びVEE(=0V)と、測定対象の状態を検出変換した検出電圧(増幅用アンプA1で増幅した検出電圧)Vxとを入力して積分電圧Voutを出力する。なお、本実施形態においては、積分用アンプA2の+入力端子へ入力する積分基準電圧VCOMについてはVdd/2としている。
【0016】
比較器3は、+(プラス)、−(マイナス)の2入力端子及び1出力端子を有し、−入力端子には積分器2の出力ラインと接続し、+入力端子には比較基準電圧VEを入力し、積分器2から出力する積分電圧Voutを比較基準電圧VEと比較して高低の一定電圧を出力端子から出力する。
【0017】
計時部4は、マイコン7とタイマ8とから成り、比較器3から出力した高低の一定電圧の変化に基因して、図3(a)の検出電圧の大きさが小さいときの積分器出力の波形図、図3(b)の検出電圧の大きさが中ぐらいのときの積分器出力の波形図、図3(c)の検出電圧の大きさが大きいときの積分器出力の波形図に示すような勾配時間THと及びTLから成る積分時間Tmを計測する。
【0018】
演算部5は、マイコン7(計時部4と共用)から成り、第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを積分器2に入力した際の今回周期の積分時間Tmtにおける立上り勾配時間THtと、計時部4で計測した今回周期の積分時間Tmtと、積分器2から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間TCとを、次の数1の式に代入して、第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを積分器2に入力する際の次回周期の積分時間Tmnにおける立上り勾配時間THnを演算する。
【0019】
【数1】
【0020】
また、演算部5は、今回周期の積分時間Tmtにおける立上り勾配時間THtと今回周期の積分時間Tmtにおける立下り勾配時間TLtとを変数とする次の数2の式から導かれる検出電圧Vxの値を求める式(第1入力調整電圧VPPをVdd、第2入力調整電圧VEEを0V、積分基準電圧VCOMをVdd/2とする場合には、次の数3の式)にて検出電圧Vxの値を演算する。
【0021】
【数2】
【数3】
【0022】
制御部6は、マイコン7(計時部4と共用)から成り、今回周期の積分時間Tmtにおける立上り勾配時間THtや次回周期の積分時間Tmnにおける立上り勾配時間THnについて入力調整電圧切替器1に対して第1入力調整電圧VPP(=Vdd)に切替制御をし、今回周期の積分時間Tmtにおける立下り勾配時間TLtや次回周期の積分時間Tmnにおける立上り勾配時間TLnについて入力調整電圧切替器1に対して第2入力調整電圧VEE(=0V)に切替制御をする。
【0023】
次に、第1の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の動作処理について詳述する。
【0024】
まず、センサ9では、測定対象の状態を検出変換し、増幅用アンプA1では、増幅した検出電圧Vxを出力する。また、制御部6では、計時部4で計測する積分時間を参照しながら入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)側への切替制御を行い、入力調整電圧切替器1では、第1入力調整電圧VPP(=Vdd)を出力する。
【0025】
次いで、積分器2では、第2の積分用抵抗Rxを介して積分用アンプA2の−入力端子に検出電圧Vxを入力し、第1の積分用抵抗Rrを介して積分用アンプA2の−入力端子に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)を入力し、積分用アンプA2の出力端子から立上り勾配波形aを成す1回目周期の積分電圧Voutを出力する。
【0026】
次いで、制御部6では、計時部4で計測する積分時間が1回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間TH1について経過すると、入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第2入力調整電圧VEE(=0V)への切替制御を行う。
【0027】
次いで、積分器2では、第2の積分用抵抗Rxを介して積分用アンプA2の−入力端子に検出電圧Vxを引き続き入力し、第1の積分用抵抗Rrを介して積分用アンプA2の−入力端子に第2入力調整電圧VEE(=0V)を入力し、積分用アンプA2の出力端子から立下り勾配波形bを成す1回目周期の積分電圧Voutを出力する。
【0028】
次いで、比較器3では、積分器2から−入力端子に入力した立下り勾配波形bを成す1回目周期の積分電圧Voutが+入力端子に入力した比較基準電圧VEに達すると出力端子から低(L)の一定電圧を出力する。また、これと共に、制御部6では、入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)への切替制御を行う。
【0029】
次いで、演算部5では、1回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間TH1と、立上り勾配波形aと立下り勾配波形bとにより一周期を成す1回目周期の積分電圧Voutを出力する間について計時部4で計測した1回目周期の積分時間Tm1と、積分器2から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間TCとを、上述した数1の式に代入して、積分器2に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを入力する際の次回(2回目)周期の積分時間Tmn(Tm2)における立上り勾配時間THn(TH2)を演算して出力する。なお、数1の式に代入する際、1回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間TH1については立上り勾配時間THtに当てはめ、1回目周期の積分時間Tm1については積分時間Tmtに当てはめる。
【0030】
また、演算部5では、入力電圧Vddと、第1の積分用抵抗Rrと、第2の積分用抵抗Rxと、1回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間TH1と、1回目周期の積分時間における立下り勾配時間TL1とを、上述した数3の式に代入して、検出電圧Vxの値を演算する。なお、数3の式に代入する際、1回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間TH1については立下り勾配時間THtに当てはめ、1回目周期の積分時間における立下り勾配時間TL1については立下り勾配時間TLtに当てはめる。
【0031】
次いで、制御部6では、計時部4で計測する積分時間が2回目周期の積分時間における立上り勾配時間TH2に達するまで入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)の切替状態の制御を維持する。また、比較器3では、制御部6において入力調整電圧切替器1に対して第1入力調整電圧VPP(=Vdd)を切替制御したことにより、積分器2から−入力端子に入力した立上勾配波形cを成す2回目周期の積分電圧Voutが+入力端子に入力した比較基準電圧VEをすぐに下回って、出力端子から高(H)の一定電圧を出力する。
【0032】
以降、積分器2による立上り勾配波形を成す積分電圧Voutの出力、制御部6による第2入力調整電圧VEE(=0V)への切替制御、積分器2による立下り勾配波形を成す積分電圧Voutの出力、比較器3による低(L)の一定電圧の出力、制御部6による第1入力調整電圧VPP(=Vdd)への切替制御といった処理を繰り返す。
【0033】
上述したように、第1の実施の形態における積分時間一定化A/D変換器は、演算部5により積分器2に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを入力する際の次回周期の積分時間Tmnにおける立上り勾配時間THnを演算し、入力調整電圧切替器1から第1入力調整電圧VPP(=Vdd)をこの立上り勾配時間THn出力するといった処理を繰り返す。これによると、今回取得した検出電圧と次回取得した検出電圧とがほぼ同じであれば、変換時間は、常にほぼ目標積分時間での処理となる。したがって、時間的な変化の遅い検出電圧を取得する場合(例えば、体重計、重心動揺計)には、ほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。
【0034】
第2に、第2の実施の形態として、二つの三角波形で一周期を成す積分電圧の積分時間を一定化しながらアナログ/デジタル変換処理をする態様(第2の実施の形態)について説明する。まず、第2の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の構成について、図1のブロック図、図4(a)の積分器出力の波形図、図4(b)の入力調整電圧Vrに係わるタイミングチャート、図4(c)の比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートを参照しながら詳述する。
【0035】
第2の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器は、大別すると、一部の機能を異にしながら第1の実施の形態と同様に、入力調整電圧切替器1、積分器2、比較器3、計時部4、演算部5及び制御部6から構成する。入力調整電圧切替器1、積分器2、比較器3及び計時部4については、第1の実施の形態と機能を同じにするので第2の実施の形態に係わる構成においての詳述を省略し、機能を異にする演算部5及び制御部6について詳述する。
【0036】
演算部5は、マイコン7(計時部4と共用)から成り、第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを積分器2に入力した際の今回周期前半の積分時間Tmftにおける立上り勾配時間THftと、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立下り勾配時間TLftと、積分器2から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間TCとを、次の数4の式に代入して、積分器2に第2入力調整電圧VEE(=0V)と検出電圧Vxとを入力する際の今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLstを演算する。
【0037】
【数4】
【0038】
また、演算部5は、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立上り勾配時間THftと、今回周期後半の積分時間Tmstにおける立下り勾配時間THstと、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立下り勾配時間TLftと、今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLstとを、次の数5の式に代入して、第1入力調整電圧VPPと検出電圧Vxとを積分器2に入力する際の次回周期前半の積分時間Tmfnにおける立上り勾配時間THfnを演算する。
【0039】
【数5】
【0040】
更に、演算部5は、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立上り勾配時間THftと、今回周期後半の積分時間Tmstにおける立下り勾配時間THstと、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立下り勾配時間TLftと、今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLstとを変数とする次の数6の式から導かれる検出電圧Vxの値を求める式(第1入力調整電圧VPPをVdd、第2入力調整電圧VEEを0V、積分基準電圧VCOMをVdd/2とする場合には、次の数7の式)にて検出電圧Vxの値を演算する。
【0041】
【数6】
【数7】
【0042】
制御部6は、マイコン7(計時部4と共用)から成り、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立上り勾配時間THftや今回周期後半の積分時間Tmstにおける立下り勾配時間THstや次回周期前半の積分時間Tmfnにおける立上り勾配時間THfnや次回周期後半の積分時間Tmsnにおける立下り勾配時間THsnについて入力調整電圧切替器1に対して第1入力調整電圧VPP(=Vdd)に切替制御をし、今回周期前半の積分時間Tmftにおける立下り勾配時間TLftや今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLstや次回周期前半の積分時間Tmfnにおける立下り勾配時間TLfnや今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLsnについて入力調整電圧切替器1に対して第2入力調整電圧VEE(=0V)に切替制御をする。
【0043】
次に、第2の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の動作処理について詳述する。
【0044】
まず、センサ9では、測定対象の状態を検出変換し、増幅用アンプA1では、増幅した検出電圧Vxが出力する。また、制御部6では、計時部4で計測する積分時間を参照しながら入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)側への切替制御を行い、入力調整電圧切替器1では、第1入力調整電圧VPP(=Vdd)を出力する。
【0045】
次いで、積分器2では、第2の積分用抵抗Rxを介して積分用アンプA2の−入力端子に検出電圧Vxを入力し、第1の積分用抵抗Rrを介して積分用アンプA2の−入力端子に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)を入力し、積分用アンプA2の出力端子から立上り勾配波形afを成す1回目周期前半の積分電圧Voutを出力する。
【0046】
次いで、制御部6では、計時部4で計測する積分時間が1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間THf1について経過すると、入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第2入力調整電圧VEE(=0V)への切替制御を行う。
【0047】
次いで、積分器2では、第2の積分用抵抗Rxを介して積分用アンプA2の−入力端子に検出電圧Vxを引き続き入力し、第1の積分用抵抗Rrを介して積分用アンプA2の−入力端子に第2入力調整電圧VEE(=0V)を入力し、積分用アンプA2の出力端子から立下り勾配波形bfを成す1回目周期後半の積分電圧Voutを出力する。
【0048】
次いで、比較器3では、積分器2から−入力端子に入力した立下り勾配波形bsを成す1回目周期前半の積分電圧Voutが+入力端子に入力した比較基準電圧VEに達する(上回る)と出力端子から低(L)の一定電圧を出力する。
【0049】
次いで、演算部5では、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1と、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1と、積分器2から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間TCとを、上述した次の数4の式に代入して、積分器2に第2入力調整電圧VEE(=0V)と検出電圧Vxとを入力する際の今回(1回目)周期後半の積分時間Tmst(Tms1)における立上り勾配時間TLsn(TLs1)を演算する。なお、数4の式に代入する際、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1については立上り勾配時間THftに当てはめ、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1については立下り勾配時間TLftに当てはめる。
【0050】
次いで、制御部6では、計時部4で計測する積分時間が1回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間TLs1について経過すると、入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)への切替制御を行う。
【0051】
次いで、比較器3では、積分器2から−入力端子に入力した立下り勾配波形bsを成す1回目周期後半の積分電圧Voutが比較基準電圧VEに達する(下回る)と出力端子から高(H)の一定電圧を出力する。
【0052】
次いで、演算部5では、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1と、1回目周期後半の積分時間Tmstにおける立下り勾配時間THs1と、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1と、1回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間TLs1とを、上述した次の数5の式に代入して、積分器2に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを入力する際の次回(2回目)周期前半の積分時間Tmfn(Tmf2)における立上り勾配時間THfn(Tmfn2)を演算する。なお、数5の式に代入する際、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1については立上り勾配時間THftに当てはめ、1回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間THs1については立下り勾配時間TLstに当てはめ、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1については立上り勾配時間TLftに当てはめ、1回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間TLs1については立上り勾配時間TLstに当てはめる。
【0053】
また、演算部5では、入力電圧Vddと、第1の積分用抵抗Rrと、第2の積分用抵抗Rxと、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1と、1回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間THs1と、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1と、1回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間TLs1とを、上述した次の数7の式に代入して、検出電圧Vxの値を演算する。なお、数7の式に代入する際、1回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf1については立上り勾配時間THftに当てはめ、1回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間THs1については立下り勾配時間TLstに当てはめ、1回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間TLf1については立上り勾配時間TLftに当てはめ、1回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間TLs1については立上り勾配時間TLstに当てはめる。
【0054】
次いで、制御部6では、計時部4で計測する積分時間が2回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間THf2に達するまで入力調整電圧切替器1に対してマイコン7のPoutから制御信号を送って第1入力調整電圧VPP(=Vdd)の切替状態の制御を維持する。
【0055】
以降、積分器2による立上り勾配波形afを成す積分電圧Voutの出力、制御部6による第2入力調整電圧VEE(=0V)への切替制御、積分器2による立下り勾配波形bfを成す積分電圧Voutの出力、比較器3による低(L)の一定電圧の出力、積分器2による立上り勾配波形asを成す積分電圧Voutの出力、制御部6による第1入力調整電圧VPP(=Vdd)への切替制御、積分器2による立下り勾配波形bsを成す積分電圧Voutの出力、制御部6による第1入力調整電圧VPP(=Vdd)への切替制御といった処理を繰り返す。
【0056】
上述したように、第2の実施の形態における積分時間一定化A/D変換器は、演算部5により積分器2に第2入力調整電圧VEE(=0V)と検出電圧Vxとを入力する際の今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLsnを演算し、入力調整電圧切替器1から第2入力調整電圧VEE(=0V)をこの立上り勾配時間TLsn出力し、また、演算部5により積分器2に第1入力調整電圧VPP(=Vdd)と検出電圧Vxとを入力する際の次回周期の積分時間Tmfnにおける立上り勾配時間THfnを演算し、入力調整電圧切替器1から第1入力調整電圧VPP(=Vdd)をこの立上り勾配時間THfn出力するといった処理を繰り返す。これによると、今回取得した検出電圧と次回取得した検出電圧とがほぼ同じであれば、変換時間は、検出電圧の取得初期から常にほぼ目標積分時間での処理となる。したがって、時間的な変化の遅い検出電圧を取得する場合(例えば、体重計、重心動揺計)には、検出電圧の取得初期からほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。
【0057】
なお、第2の実施の形態においては、積分基準電圧VCOM(=比較基準電圧VE)を基準に三角波形が交互に積分器2から出力するものであったが、第1の実施の形態の三角波形が片側に積分器2から出力するようにしても実施可能である。
【0058】
また、上述した第1及び第2の実施の形態においては、図5のブロック図に示すように、積分器2の第2の積分用抵抗Rxの前段に、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路10を設けて、積分器2にはサンプル・ホールド回路10でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力するようにしてもよい。これによると、積分器2で積分処理中に検出電圧の変化を起こさないのでより積分時間が一定となる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積分時間一定化A/D変換器は、演算部により積分器に第1入力調整電圧VPPと検出電圧Vxとを入力する際の次回周期の積分時間Tmnにおける立上り勾配時間THnを演算し、入力調整電圧切替器から第1入力調整電圧VPPをこの立上り勾配時間THn出力するといった処理を繰り返し、ほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。よって、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが高まる。
【0060】
また、第2の実施の形態における積分時間一定化A/D変換器は、演算部5により積分器に第2入力調整電圧VEEと検出電圧Vxとを入力する際の今回周期後半の積分時間Tmstにおける立上り勾配時間TLsnを演算し、入力調整電圧切替器から第2入力調整電圧VEEをこの立上り勾配時間TLsn出力し、また、演算部5により積分器に第1入力調整電圧VPPと検出電圧Vxとを入力する際の次回周期の積分時間Tmfnにおける立上り勾配時間THfnを演算し、入力調整電圧切替器から第1入力調整電圧VPPをこの立上り勾配時間THfn出力するといった処理を繰り返し、検出電圧の取得初期からほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。よって、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが更に高まる。
【0061】
また、積分器が、積分用アンプ、積分用コンデンサ、入力調整電圧切替器で発生する入力調整電圧を積分するための第1の積分用抵抗、測定対象の状態を検出変換した検出電圧を積分するための第2の積分用抵抗だけから構成するので、簡単に製作することができて廉価である。
【0062】
また、積分器の第2の積分用抵抗Rxの前段に、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路を設けて、積分器にはサンプル・ホールド回路でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力するので、より積分時間が一定となり、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが更により高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる積分時間一定化A/D変換器を示すブロック図である。
【図2】第1の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の積分動作の関係を示し、(a)は積分器出力の波形図、(b)は入力調整電圧Vrに係わるタイミングチャート、(c)は比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートである。
【図3】積分器出力の波形図を示し、(a)は検出電圧の大きさが小さいとき、(b)は検出電圧の大きさが中ぐらいのとき、(c)は検出電圧の大きさが大きいときである。
【図4】第2の実施の形態に係わる積分時間一定化A/D変換器の積分動作の関係を示し、(a)は積分器出力の波形図、(b)は入力調整電圧Vrに係わるタイミングチャート、(c)は比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートである。
【図5】本発明に係わる別の積分時間一定化A/D変換器を示すブロック図である。
【図6】従来の二重積分器出力の波形図を示し、(a)は検出電圧の大きさが小さいとき、(b)は検出電圧の大きさが中ぐらいのとき、(c)は検出電圧の大きさが大きいときである。
【符号の説明】
1 入力調整電圧切替器
2 積分器
3 比較器
4 計時部
5 演算部
6 制御部
10 サンプル・ホールド回路
A2 積分用アンプ
Cf 積分用コンデンサ
Rr 第1の積分用抵抗
Rx 第2の積分用抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an A / D converter with constant integration time for performing analog / digital conversion processing while keeping integration time constant.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a double-integration type A / D converter built in a scale or other measuring instrument, when a detection voltage output from a sensor is input to a double integrator configured as a part thereof and integrated, is obtained as shown in FIG. FIG. 6B is a waveform diagram of the output of the double integrator when the magnitude of the detection voltage is small, FIG. 6B is a waveform diagram of the output of the double integrator when the magnitude of the detection voltage is medium, and FIG. The output voltage VOUT as shown in the waveform diagram of the output of the double integrator when the magnitude of the detection voltage is large is output from the double integrator. That is, in the double integration type A / D converter, the rising slope time TH of the waveform from the integration reference voltage VCOM is predetermined and is always constant, but the falling slope time TL is large in the detection voltage. Therefore, the integration time Tm for outputting the output voltage VOUT from the double integrator changes according to the magnitude of the detection voltage.
[0003]
For example, in a double integration type A / D converter as disclosed in
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-224766
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described double-integration A / D converter is used for a center of gravity sway meter or other device that acquires continuous time-series data at equal intervals, the double integration A / D converter is integrated in proportion to the magnitude of the detection voltage. Since the falling slope time of the time changes, the number of data to be obtained increases and decreases, and there is a problem that the degree of reliability of the result differs depending on the magnitude of the detection voltage.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide an A / D converter with a constant integration time for performing analog / digital conversion processing while keeping the integration time constant. That is the task.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an A / D converter for stabilizing the integration time according to the present invention has an input adjustment voltage switch for switching and outputting two different levels of input adjustment voltage, and has an output switched by the input adjustment voltage switch. An integrator that inputs an input adjustment voltage of two different stages and a detection voltage obtained by detecting and converting the state of a measurement target and outputs an integrated voltage; and inputs the integrated voltage output by the integrator and compares the input with the comparison reference voltage to determine whether the input voltage is higher or lower. A constant voltage output from the comparator, and an integration time including a rising gradient time and a falling gradient time in the integration voltage output from the integrator, based on a change in the high and low constant voltage output from the comparator. A timer to measure, a rising gradient time in an integration time of a current cycle when an input adjustment voltage and a detection voltage are input to the integrator, an integration time of a current cycle measured by the timer, and the integrator One round Calculates the rising gradient time in the integration time of the next cycle when inputting the input adjustment voltage and the detection voltage to the integrator based on the target integration time predetermined as the integration time when outputting the integration voltage in. And an arithmetic unit that calculates the value of the detected voltage using an arithmetic expression that uses the rising gradient time in the integration time of the current cycle and the falling gradient time in the integration time of the current cycle as variables. A control unit that controls the input adjustment voltage switch to switch between two different levels of the input adjustment voltage based on the rising gradient time in the integration time of the next cycle.
[0008]
Further, an input adjustment voltage switch that switches and outputs two different input adjustment voltages, a two-stage input adjustment voltage that is switched and output by the input adjustment voltage switch, and a detection voltage that detects and converts the state of the measurement target. An integrator that inputs and outputs an integrated voltage; a comparator that inputs the integrated voltage output by the integrator and outputs a constant high and low voltage by comparing with a comparison reference voltage; and a constant high and low voltage output by the comparator. And a time measuring unit for measuring an integration time composed of a rising gradient time and a falling gradient time in the integrated voltage output by the integrator, and an input adjustment voltage and a detection voltage input to the integrator. The rising gradient time in the integration time of the first half of the current cycle, the integration time of the first half of the current cycle measured by the timer, and the integration time when the integrated voltage is output from the integrator in one cycle. The input integration voltage and the detection voltage are input to the integrator based on the target integration time, and the rising slope time in the integration time in the latter half of the current cycle and the input adjustment voltage and the detection voltage are input to the integrator. In addition to calculating the rising gradient time in the integration time of the first half of the next cycle when inputting, the rising gradient time in the integration time of the first half of the current cycle, the falling slope time in the integration time of the second half of the current cycle, and the integration time of the first half of the current cycle A calculating unit that calculates the value of the detected voltage using a formula that uses the falling gradient time and the rising gradient time in the integration time of the second half of the current cycle as variables, and the rising gradient in the integration time of the second half of the current cycle calculated by the calculation unit Time and the two-stage input adjustment for the input adjustment voltage switch based on the rising gradient time in the integration time of the next cycle. Characterized in that it comprises a control unit for the switching control of the pressure.
[0009]
The integrator includes an integrating amplifier having input / output terminals, an integrating capacitor connected between the input / output terminals of the integrating amplifier, and an input terminal of the integrating amplifier connected to the integrating capacitor. And a second integrating resistor for integrating a detection voltage obtained by detecting and converting the state of the object to be measured, and a first integrating resistor for integrating the input adjusting voltage output from the input adjusting voltage switch. And characterized in that:
[0010]
The integrator further includes a sample-and-hold circuit that samples a detection voltage obtained by detecting and converting the state of the measurement target and holds the sampled voltage, and the integrator inputs the detected voltage that is sampled and held constant by the sample-and-hold circuit. It is characterized by doing.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
First, an aspect (first embodiment) in which an analog / digital conversion process is performed while the integration time of an integration voltage that forms one cycle with one triangular waveform is fixed is described. First, regarding the configuration of the A / D converter for stabilizing the integration time according to the first embodiment, the block diagram of FIG. 1, the waveform diagram of the output of the integrator of FIG. 2A, and the input adjustment of FIG. This will be described in detail with reference to a timing chart relating to the voltage Vr and a timing chart relating to a constant high and low voltage from the comparator in FIG.
[0013]
The A / D converter for stabilizing the integration time according to the first embodiment is roughly divided into an input
[0014]
The input
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The arithmetic unit 5 includes the microcomputer 7 (shared with the timer unit 4), and has a rising slope during the integration period Tmt of the present cycle when the first input adjustment voltage VPP (= Vdd) and the detection voltage Vx are input to the
[0019]
(Equation 1)
[0020]
The arithmetic unit 5 calculates the value of the detection voltage Vx derived from the following equation (2) using the rising gradient time THt at the integration time Tmt of the current cycle and the falling gradient time TLt at the integration time Tmt of the current cycle as variables. (When the first input adjustment voltage VPP is Vdd, the second input adjustment voltage VEE is 0 V, and the integration reference voltage VCOM is Vdd / 2, the value of the detection voltage Vx is calculated by the following equation (3). Is calculated.
[0021]
(Equation 2)
[Equation 3]
[0022]
The
[0023]
Next, the operation processing of the A / D converter for stabilizing the integration time according to the first embodiment will be described in detail.
[0024]
First, the
[0025]
Next, in the
[0026]
Next, when the integration time measured by the
[0027]
Next, in the
[0028]
Next, in the
[0029]
Next, the arithmetic unit 5 calculates a predetermined time TH1 as the rising gradient time in the integration time of the first cycle, and the integrated voltage Vout of the first cycle forming one cycle by the rising slope waveform a and the falling slope waveform b. The integration time Tm1 of the first cycle measured by the
[0030]
In addition, in the arithmetic unit 5, the input voltage Vdd, the first integration resistor Rr, the second integration resistor Rx, and the time TH1, which is determined in advance as the rising gradient time in the integration time of the first cycle, and 1 The value of the detection voltage Vx is calculated by substituting the falling gradient time TL1 in the integration time of the third cycle into the above equation (3). When substituting into the equation (3), the time TH1 predetermined as the rising gradient time in the integration time of the first cycle is applied to the falling gradient time THt, and the falling slope time TL1 in the integration time of the first cycle is used. Is applied to the falling slope time TLt.
[0031]
Next, the
[0032]
Thereafter, the output of the integral voltage Vout having a rising gradient waveform by the
[0033]
As described above, the integration time constant A / D converter according to the first embodiment uses the arithmetic unit 5 to input the first input adjustment voltage VPP (= Vdd) and the detection voltage Vx to the
[0034]
Secondly, as a second embodiment, an aspect (second embodiment) in which an analog / digital conversion process is performed while the integration time of an integration voltage forming one cycle with two triangular waveforms is fixed. First, with respect to the configuration of the A / D converter for stabilizing the integration time according to the second embodiment, the block diagram in FIG. 1, the waveform diagram of the output of the integrator in FIG. 4A, and the input adjustment in FIG. This will be described in detail with reference to a timing chart relating to the voltage Vr and a timing chart relating to a constant high and low voltage from the comparator in FIG.
[0035]
The integration time constant A / D converter according to the second embodiment can be roughly classified, similarly to the first embodiment, while partially changing the function, similarly to the first embodiment. 2, a
[0036]
The arithmetic unit 5 is composed of the microcomputer 7 (shared with the timer unit 4), and rises at the integration time Tmft in the first half of the current cycle when the first input adjustment voltage VPP (= Vdd) and the detection voltage Vx are input to the
[0037]
(Equation 4)
[0038]
The calculation unit 5 also calculates a rising gradient time THft in the integration time Tmft in the first half of the current cycle, a falling gradient time THst in the integration time Tmst in the second half of the current cycle, and a falling slope time TLft in the integration time Tmft in the first half of the current cycle. The rising slope time TLst in the integration time Tmst in the latter half of the current cycle is substituted into the following equation (5), so that the first input adjustment voltage VPP and the detection voltage Vx are input to the
[0039]
(Equation 5)
[0040]
Further, the calculation unit 5 calculates a rising gradient time THft in the integration time Tmft in the first half of the current cycle, a falling gradient time THst in the integration time Tmst in the second half of the current cycle, and a falling gradient time TLft in the integration time Tmft in the first half of the current cycle. A formula for obtaining the value of the detection voltage Vx derived from the following equation (6) using the rising gradient time TLst in the integration time Tmst in the latter half of the current cycle as a variable (the first input adjustment voltage VPP is Vdd, the second input adjustment voltage is When VEE is set to 0 V and the integration reference voltage VCOM is set to Vdd / 2, the value of the detection voltage Vx is calculated by the following equation (7).
[0041]
(Equation 6)
(Equation 7)
[0042]
The
[0043]
Next, an operation process of the A / D converter for stabilizing the integration time according to the second embodiment will be described in detail.
[0044]
First, the
[0045]
Next, in the
[0046]
Next, when the integration time measured by the
[0047]
Next, in the
[0048]
Next, in the
[0049]
Next, the arithmetic unit 5 outputs the rising slope time THf1 in the integration time of the first half of the first cycle, the falling slope time TLf1 in the integration time of the first half of the first cycle, and the time when the
[0050]
Next, the
[0051]
Next, in the
[0052]
Next, in the calculation unit 5, the rising gradient time THf1 in the integration time of the first half of the first cycle, the falling gradient time THs1 in the integration time Tmst of the second half of the first cycle, and the falling slope time TLf1 in the integration time of the first half of the first cycle And the rising gradient time TLs1 in the integration time of the latter half of the first cycle are substituted into the following equation (5), and the first input adjustment voltage VPP (= Vdd) and the detection voltage Vx are supplied to the
[0053]
In addition, in the arithmetic section 5, the input voltage Vdd, the first integration resistor Rr, the second integration resistor Rx, the rising gradient time THf1 in the integration time in the first half of the first cycle, and the integration in the second half of the first cycle The falling slope time THs1 in time, the falling slope time TLf1 in the integration time of the first half of the first cycle, and the rising slope time TLs1 in the integration time of the second half of the first cycle are substituted into the above-mentioned equation (7). Then, the value of the detection voltage Vx is calculated. In addition, when substituting into the equation (7), the rising slope time THf1 in the integration time in the first half of the first cycle is applied to the rising slope time THft, and the falling slope time THs1 in the integration time in the second half of the first cycle is falling. Applying to the time TLst, the falling slope time TLf1 in the integration time of the first half of the first cycle is applied to the rising slope time TLft, and the rising slope time TLs1 in the integration time of the second half of the first cycle is applied to the rising slope time TLst.
[0054]
Next, the
[0055]
Thereafter, the output of the integrated voltage Vout forming the rising gradient waveform af by the
[0056]
As described above, in the A / D converter with constant integration time according to the second embodiment, when the second input adjustment voltage VEE (= 0V) and the detection voltage Vx are input to the
[0057]
In the second embodiment, the triangular waveform is alternately output from the
[0058]
Further, in the first and second embodiments described above, as shown in the block diagram of FIG. 5, a state in which the state of the measurement target is detected and converted is provided before the second integrating resistor Rx of the
[0059]
【The invention's effect】
As described above, the A / D converter with a fixed integration time according to the present invention has a rise in the integration time Tmn of the next cycle when the first input adjustment voltage VPP and the detection voltage Vx are input to the integrator by the calculation unit. The process of calculating the gradient time THn and outputting the first input adjustment voltage VPP from the input adjustment voltage switch to the rising gradient time THn is repeated, and data converted in substantially constant time can be output. Therefore, when the present invention is used for a device that continuously obtains time-series data at equal intervals, the reliability of the result increases.
[0060]
Further, the integration time constant A / D converter according to the second embodiment includes an integration time Tmst in the latter half of the current cycle when the arithmetic unit 5 inputs the second input adjustment voltage VEE and the detection voltage Vx to the integrator. Is calculated, a second input adjustment voltage VEE is output from the input adjustment voltage switch to this rise gradient time TLsn, and the first input adjustment voltage VPP and the detection voltage Vx are output to the integrator by the calculation unit 5. Is calculated at the integration time Tmfn of the next cycle when the input voltage is input, and the process of outputting the first input adjustment voltage VPP from the input adjustment voltage switch to the rising gradient time THfn is repeated. Can be output in a substantially constant time. Therefore, when the apparatus is used for a device that continuously acquires time-series data at equal intervals, the reliability of the result is further increased.
[0061]
The integrator integrates an integration amplifier, an integration capacitor, a first integration resistor for integrating an input adjustment voltage generated by the input adjustment voltage switch, and a detection voltage obtained by detecting and converting a state of a measurement target. Therefore, it can be easily manufactured and is inexpensive.
[0062]
In addition, a sample-and-hold circuit for sampling a detection voltage obtained by detecting and converting a state of a measurement target and holding the sampled voltage constant is provided in a stage preceding the second integrating resistor Rx of the integrator. Since the detection voltage sampled and held at a constant value is input, the integration time becomes more constant, and the reliability of the result is further increased when the device is used for a device that acquires time series data at equal intervals continuously. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an A / D converter with a fixed integration time according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B show a relation of an integration operation of an A / D converter with a fixed integration time according to the first embodiment, wherein FIG. 2A shows a waveform diagram of an integrator output, and FIG. FIG. 4C is a timing chart relating to a constant high and low voltage from the comparator.
3A and 3B show waveform diagrams of an integrator output, wherein FIG. 3A shows a case where the detected voltage is small, FIG. 3B shows a case where the detected voltage is medium, and FIG. 3C shows a detected voltage. Is when is large.
FIGS. 4A and 4B show a relationship of an integration operation of an A / D converter with a fixed integration time according to a second embodiment, wherein FIG. 4A is a waveform diagram of an integrator output, and FIG. FIG. 4C is a timing chart relating to a constant high and low voltage from the comparator.
FIG. 5 is a block diagram showing another A / D converter for stabilizing an integration time according to the present invention.
6A and 6B show waveform diagrams of a conventional double integrator output, wherein FIG. 6A shows a case where the detection voltage is small, FIG. 6B shows a case where the detection voltage is medium, and FIG. This is when the magnitude of the voltage is large.
[Explanation of symbols]
1 Input adjustment voltage switch
2 Integrator
3 Comparator
4 Timing section
5 Operation part
6 control unit
10 Sample and hold circuit
A2 Integrating amplifier
Cf Integrating capacitor
Rr First integrating resistor
Rx Second integrating resistor
Claims (4)
前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる2段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、
前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、
前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、
前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期の積分時間における立上り勾配時間と今回周期の積分時間における立下り勾配時間とを変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、
前記演算部で演算した次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して異なる2段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする積分時間一定化A/D変換器。An input adjustment voltage switch that switches and outputs two different input adjustment voltages;
An integrator that inputs an input adjustment voltage of two different stages switched and output by the input adjustment voltage switch and a detection voltage obtained by detecting and converting a state of a measurement target, and outputs an integrated voltage;
A comparator that receives the integrated voltage output by the integrator and outputs a constant high or low voltage as compared with a comparison reference voltage;
A timer for measuring an integration time consisting of a rising gradient time and a falling gradient time in the integrated voltage output by the integrator, based on a change in the constant high and low voltages output by the comparator;
The rising slope time in the integration time of the current cycle when the input adjustment voltage and the detection voltage are input to the integrator, the integration time of the current cycle measured by the timer, and the integrated voltage in one cycle from the integrator. Based on a predetermined target integration time as an integration time when outputting, a rising gradient time in an integration time of a next cycle when inputting the input adjustment voltage and the detection voltage to the integrator is calculated. A computing unit that computes the value of the detection voltage using an arithmetic expression that uses the rising gradient time in the integration time of the cycle and the falling gradient time in the integration time of the current cycle as variables,
A control unit that performs switching control of two different input adjustment voltages for the input adjustment voltage switch based on the rising gradient time in the integration time of the next cycle calculated by the arithmetic unit;
An integration time-stabilized A / D converter, comprising:
前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる2段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、
前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、
前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、
前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期前半の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期前半の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立下り勾配時間、及び今回周期前半の積分時間における立下り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間を変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、
前記演算部で演算した今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して前記異なる2段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする積分時間一定化A/D変換器。An input adjustment voltage switch that switches and outputs two different input adjustment voltages;
An integrator that inputs an input adjustment voltage of two different stages switched and output by the input adjustment voltage switch and a detection voltage obtained by detecting and converting a state of a measurement target, and outputs an integrated voltage;
A comparator that receives the integrated voltage output by the integrator and outputs a constant high or low voltage as compared with a comparison reference voltage;
A timer for measuring an integration time consisting of a rising gradient time and a falling gradient time in the integrated voltage output by the integrator, based on a change in the constant high and low voltages output by the comparator;
The rising slope time in the first half of the current cycle when the input adjustment voltage and the detection voltage are input to the integrator, the integration time in the first half of the current cycle measured by the timer, and the integration in one cycle from the integrator Based on a target integration time which is predetermined as an integration time when outputting a voltage, a rising gradient time and an integration in the latter half of the current cycle when inputting an input adjustment voltage and a detection voltage to the integrator. Calculates the rise gradient time in the first half of the next cycle when the input adjustment voltage and the detection voltage are input to the detector, and calculates the rise gradient time in the first half of the current cycle and the fall slope in the second half of the current cycle. Time and the fall slope time in the first half of the cycle and the rise slope time in the second half of the cycle A calculator for calculating the value of the detected voltage Te,
Based on the rising gradient time in the integration time of the second half of the current cycle and the rising gradient time in the integration time of the next cycle calculated by the calculation unit, the input control voltage switch controls the switching of the input control voltage switch in the different two stages. A control unit that performs
An integration time-stabilized A / D converter, comprising:
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