JP2005229257A - Analog/digital converter and microcomputer mounted with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定対象を測定して得られるアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ/デジタルコンバータに係り、特にアナログ入力信号の範囲に応じて十分な最小分解電圧を得るのに最適なアナログ/デジタルコンバータおよびそれを搭載したマイクロコンピュータに関する。 The present invention relates to an analog / digital converter that converts analog data obtained by measuring an object to be measured into digital data, and more particularly, an analog / digital converter that is optimal for obtaining a minimum resolution voltage sufficient depending on the range of an analog input signal. The present invention relates to a digital converter and a microcomputer on which the digital converter is mounted.
従来のアナログ/デジタルコンバータ(以下、A/D変換器ともいう)では、より高分解能なA/D変換をおこなう場合、それぞれ所定ビットの分解能を持つ複数個のA/D変換器を並列に接続していた(例えば、特許文献1参照。)。 In a conventional analog / digital converter (hereinafter also referred to as A / D converter), when performing higher resolution A / D conversion, a plurality of A / D converters each having a predetermined bit resolution are connected in parallel. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に開示されたA/D変換器について、図を用いて説明する。図10はA/D変換器の構成を示すブロック図、図11は基準電源部の具体的な構成を示す回路図である。
The A / D converter disclosed in
図10に示すように、A/D変換器100はアナログ入力端子INのアナログ入力信号Ainの電圧レベルを検出するレベル検出部101と、アナログ入力信号Ainの電圧レベルが基準電圧のどの範囲にあるかによって、基準電圧の選択切換えをおこなう基準電源部102と、基準電源部102の一方の基準電圧に接続されたA/D変換器103と、他方の基準電圧に接続されたA/D変換器104とを有している。
As shown in FIG. 10, the A /
まず、レベル検出部101は、アナログ入力信号Ainが入力端子INに入力されると、このアナログ入力信号Ainが図11(a)に示す基準電圧V1〜V4のどの範囲であるかを検出し、検出結果を2ビットのパラレル信号で基準電源部102に出力する。
First, when the analog input signal Ain is input to the input terminal IN, the
図11(b)に示すように、基準電源部102はアナログ入力信号Ainの信号レベルが基準電圧V1〜V4のどこにあるかによって、A/D変換器103,104に対する基準電圧Vref(TOP)、Vref(BOTTOM)の選択切換を第1、第2のマルチプレクサ(MUX)105、106により行う。
As shown in FIG. 11B, the reference
基準電源部102は、互いに等しい抵抗値を有する抵抗R11〜R14を直列に接続し、Vref〜GND間に介在させた分圧回路により5つの基準値GND、(1/4)Vref、(1/2)Vref、(3/4)Vref、Vrefを生成する。
The reference
そして、GND、(1/4)Vref、(1/2)Vref、(3/4)Vrefを第2のMUX106に、(1/4)Vref、(1/2)Vref、(3/4)Vref、Vrefを第1のMUX105に入力し、各MUX105,106でそれぞれの基準値をV1〜V4の検出値に応じて選択的に出力する。
Then, GND, (1/4) Vref, (1/2) Vref, (3/4) Vref are transferred to the
VrefとGNDは、それぞれ、A/D変換器103のVref(TOP)、Vref(BOTTOM)に供給され、MUX105,106の出力は、それぞれ、A/D変換器104のVref(TOP)、Vref(BOTTOM)に供給される。
Vref and GND are respectively supplied to Vref (TOP) and Vref (BOTTOM) of the A /
尚、上記A/D変換器103は2ビット出力、A/D変換器104は8ビット出力とする。また、アナログ信号レベルV1〜V4に対して基準電源部102が選択する基準電圧は以下のように設定されているものとする。
The A /
すなわち、アナログ信号レベルがV1のときVref(TOP)=(1/4)Vref、Vref(BOTTOM)=GND(0V)、V2のときVref(TOP)=(1/2)Vref、Vref(BOTTOM)=(1/4)Vref、V3のときVref(TOP)=(3/4)Vref、Vref(BOTTOM)=(1/2)Vref、V4のときVref(TOP)=Vref、Vref(BOTTOM)=(3/4)Vrefとする。 That is, when the analog signal level is V1, Vref (TOP) = (1/4) Vref, Vref (BOTTOM) = GND (0V), and when V2 is Vref (TOP) = (1/2) Vref, Vref (BOTTOM) When V = (1/4) Vref, V3, Vref (TOP) = (3/4) Vref, Vref (BOTTOM) = (1/2) When Vref, V4, Vref (TOP) = Vref, Vref (BOTTOM) = (3/4) Vref.
上記構成において、まず初期状態でA/D変換器104に対する基準電圧を設定した後、A/D変換器103及びA/D変換器104においてA/D変換を行う。この結果、A/D変換器103の出力2ビットとA/D変換器104の出力8ビットを合わせた10ビットがアナログ信号に対する10ビット変換値となる。
特許文献1に開示されたA/D変換器では、より高分解能なA/D変換をおこなうために2つのA/D変換器を用いているので、回路規模が大きくなるという問題がある。またこの2つのA/D変換器の特性を合わせる必要がある。
The A / D converter disclosed in
更に、上位ビットを出力するA/D変換器103のビット数に応じて所定の基準電圧を均等に複数段階に分圧し、互いに1段階ずれた分圧基準電圧を、下位ビットを出力するA/D変換器104の基準電圧としているので、入力電圧の範囲に応じて基準電圧を自由に選択することができないという問題がある。
Further, a predetermined reference voltage is equally divided into a plurality of stages according to the number of bits of the A /
入力電圧の範囲によっては、複数のA/D変換器を組み合わせてA/D変換のビット数を高くするよりもA/D変換器の基準電圧を入力電圧の範囲に応じて変更し、最小分解電圧を小さくした方が実質的に高分解能なA/D変換をおこなえる場合がある。 Depending on the input voltage range, the A / D converter reference voltage is changed according to the input voltage range, rather than combining multiple A / D converters to increase the number of bits for A / D conversion. There is a case where A / D conversion with substantially high resolution can be performed by reducing the voltage.
例えば、入力電圧の範囲が上限基準電圧近傍の入力信号をA/D変換する用途と、下限基準電圧近傍の入力信号をA/D変換する用途を1つのA/D変換器でおこなう場合である。 For example, a single A / D converter is used to perform A / D conversion for an input signal whose input voltage is in the vicinity of the upper reference voltage and for A / D conversion of an input signal in the vicinity of the lower reference voltage. .
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、回路規模が小さく、入力信号の範囲に応じて十分な最小分解電圧が得られるアナログ/デジタルコンバータおよびそれを搭載したマイクロコンピュータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an analog / digital converter having a small circuit scale and capable of obtaining a sufficient minimum resolution voltage according to the range of an input signal, and a microcomputer equipped with the analog / digital converter. The purpose is to do.
なお、本明細書では、最小分解電圧とはA/D変換のビット数をnとして上限基準電圧と下限基準電圧の差を2のn乗で除した値を意味している。 In this specification, the minimum resolution voltage means a value obtained by dividing the difference between the upper limit reference voltage and the lower limit reference voltage by 2 to the nth power, where n is the number of bits for A / D conversion.
上記目的を達成するために、本発明の一態様のアナログ/デジタルコンバータは、複数のアナログ入力端子の1つをアナログ/デジタル変換をおこなう入力端子として選択する入力端子選択回路と、所定のビット数で上限基準電圧と下限基準電圧の範囲のアナログ入力信号をデジタル値に変換するアナログ/デジタル変換回路と、所定の基準電圧を出力する基準電源と、抵抗素子とスイッチング素子の並列回路の一端が前記基準電源に接続され、他端が前記アナログ/デジタル変換回路の上限基準電圧入力端に接続された第1可変抵抗回路と、抵抗素子とスイッチング素子の並列回路の一端が接地ラインに接続され、他端が前記アナログ/デジタル変換回路の下限基準電圧入力端に接続された第2可変抵抗回路とを有する可変基準電源とを具備し、前記アナログ入力信号の範囲に応じて前記第1および第2可変抵抗回路のスイッチング素子をそれぞれオンまたはオフし、前記上限基準電圧および前記下限基準電圧を変更することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an analog / digital converter of one embodiment of the present invention includes an input terminal selection circuit that selects one of a plurality of analog input terminals as an input terminal that performs analog / digital conversion, and a predetermined number of bits. The analog / digital conversion circuit that converts an analog input signal in the range of the upper limit reference voltage and the lower limit reference voltage into a digital value, a reference power source that outputs a predetermined reference voltage, and one end of a parallel circuit of a resistance element and a switching element are A first variable resistance circuit connected to a reference power supply and having the other end connected to the upper limit reference voltage input end of the analog / digital conversion circuit; one end of a parallel circuit of the resistance element and the switching element is connected to the ground line; A variable reference power supply having a second variable resistance circuit having an end connected to a lower limit reference voltage input end of the analog / digital conversion circuit And, wherein respectively on or off the switching elements of the first and second variable resistance circuit according to the range of the analog input signal, it is characterized by changing the upper limit reference voltage and the lower limit reference voltage.
本発明によれば、入力端子ごとに、入力信号の範囲に応じて最適な上限基準電圧および下限基準電圧をそれぞれ選択しているので、同じビット数のA/D変換器に比べて十分な最小分解電圧が得られ、高分解能なA/D変換をおこなうことができる。 According to the present invention, the optimum upper limit reference voltage and lower limit reference voltage are selected for each input terminal according to the range of the input signal, so that the minimum is sufficient as compared with the A / D converter having the same number of bits. A resolution voltage is obtained, and high-resolution A / D conversion can be performed.
これにより、入力端子ごとに十分なA/D変換精度が得られ、また回路規模も小さくて済むので集積化に適している。従って、信頼性の高いA/D変換器およびそれを搭載したマイクロコンピュータを提供することができる。 Thereby, sufficient A / D conversion accuracy can be obtained for each input terminal, and the circuit scale can be reduced, which is suitable for integration. Therefore, it is possible to provide a highly reliable A / D converter and a microcomputer equipped with the A / D converter.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係るA/D変換器を搭載したマイクロコンピュータを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a microcomputer equipped with an A / D converter according to
図1に示すように、本実施例のマイクロコンピュータ10に搭載されたA/D変換器11は、複数のアナログ入力端子12の1つをA/D変換をおこなう入力端子として選択する入力端子選択回路13と、入力端子選択回路13が選択した入力端子の入力電圧VinをA/D変換するA/D変換回路14とを有している。
As shown in FIG. 1, the A /
更に、A/D変換回路14にA/D変換の基準電圧を供給する可変基準電圧発生回路15と基準電圧の変更情報を格納した基準電圧変更情報格納レジスタ16と、A/D変換器11のタイミングを制御するための制御回路17とを有している。
Further, a variable reference
また、マイクロコンピュータ10は、A/D変換回路14のA/D変換結果に基づいて所定の処理をおこなうCPU21と、CPU21の処理結果を外部に出力するための出力端子22とを有している。出力端子22は外部機器23に接続されている。
Further, the
可変基準電圧発生回路15の上限基準電圧Vref(H)はA/D変換回路14の上限基準電圧入力端18に接続され、下限基準電圧Vref(L)はA/D変換回路14の下限基準電圧入力端19に接続されている。
The upper limit reference voltage Vref (H) of the variable reference
A/D変換回路14は、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)を基準にして入力電圧VinをA/D変換する。 The A / D conversion circuit 14 A / D converts the input voltage Vin with reference to the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L).
基準電圧変更情報格納レジスタ16は、複数のレジスタを有し、入力電圧Vinの範囲に応じた上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)に変更するために必要な情報が格納されている。
The reference voltage change
制御回路17は、CPU21の指令を受けて、入力端子選択回路13に入力端子の選択指令を発し、可変基準電圧発生回路15に上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の変更指令を発する。また、A/D変換回路14にA/D変換開始指令を発する。
Upon receiving a command from the
CPU21は、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)を変更するのに必要な情報を基準電圧変更情報格納レジスタ16に送出する。また、A/D変換結果に基づいた所定の処理をおこなう。処理結果は出力端子22を介して外部機器23、例えばアラームや表示装置に送られ外部に伝送される。
The
次に、A/D変換回路14および可変基準電圧発生回路15の具体的な構成について説明する。図2はA/D変換回路14および可変基準電圧発生回路15の構成を示すブロック図で、2ビットのA/D変換をおこなう場合の例である。
Next, specific configurations of the A /
図2に示すように、A/D変換回路14は、コンパレータ31と、比較レジスタ32と、比較用D/A変換回路33と、A/D変換結果格納レジスタ34とを有している。
As shown in FIG. 2, the A /
比較用D/A変換回路33は、互いに等しい抵抗値を有する抵抗素子R1〜R4を直列に接続し、上限基準電圧Vref(H)と下限基準電圧Vref(L)の間に介在させて3つの基準値、(1/4)(Vref(H)−Vref(L))、(1/2)(Vref(H)−Vref(L))、(3/4)(Vref(H)−Vref(L))を生成する分圧回路を有している。
The comparison D /
コンパレータ31は入力電圧Vinと比較用D/A変換回路33の出力電圧Voutとを比較し、比較レジスタ32はその差が小さくなるように比較用D/A変換回路33の出力電圧Voutを制御するデジタル値を出力する。
The
比較用D/A変換回路33はデジタル値に基づいて、スイッチング素子S1〜S3のいずれか1つをオンにして、3つの基準値のいずれかを出力電圧Voutとして出力する。出力電圧Voutと入力電圧Vinとが一致すると、最後に比較用D/A変換回路33に出力したデジタル値が変換結果としてA/D変換結果格納レジスタ34に格納される。
Based on the digital value, the comparison D /
可変基準電圧発生回路15は、内部に所定の基準電圧Vrefを出力する基準電源41と、抵抗素子RHとスイッチング素子SHの並列回路を具備した第1可変抵抗回路42と、抵抗素子RLとスイッチング素子SLの並列回路を具備した第2可変抵抗回路43とを有している。
The variable reference
第1可変抵抗回路42の一端は基準電源41に接続され、他端はA/D変換回路14の上限基準電圧入力端18に接続されている。同様に、第2可変抵抗回路43の一端は接地ラインGNDに接続され、他端はA/D変換回路14の下限基準電圧入力端19に接続されている。
One end of the first
次に、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の範囲について説明する。図3はスイッチング素子SH、SLのオンまたはオフと上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の範囲の関係を示す図である。 Next, the range of the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) will be described. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ON / OFF of the switching elements SH and SL and the ranges of the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L).
図3に示すように、スイッチング素子SH、SLがオンの状態を(SH)=0、(SL)=0、オフの状態を(SH)=1、(SL)=1、抵抗素子R1〜R4の和をRSとすると、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)は次の式で表される。 As shown in FIG. 3, when the switching elements SH and SL are on, (SH) = 0, (SL) = 0, and when the switching elements SH and SL are off, (SH) = 1, (SL) = 1, and resistance elements R1 to R4 Assuming that the sum of RS is RS, the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) are expressed by the following equations.
RZ=RH(SH)+RS+RL(SL) (1)
Vref(H)=Vref×[RS+RL(SL)]/RZ (2)
Vref(L)=Vref×RL(SL)/RZ (3)
例えば基準電圧Vref=5V、抵抗素子RH、RL、RSが等しい場合には、4つの基準値0〜5V、2.5〜5V、0〜2.5V、(1/3)5〜(2/3)5Vが生成される。
RZ = RH (SH) + RS + RL (SL) (1)
Vref (H) = Vref × [RS + RL (SL)] / RZ (2)
Vref (L) = Vref × RL (SL) / RZ (3)
For example, when the reference voltage Vref = 5V and the resistance elements RH, RL, and RS are equal, four
これにより、入力電圧Vinの範囲に応じて上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)を2.5〜5V、0〜2.5Vの2つの基準値から選択すると、最小分解電圧が1/2になり、(1/3)5〜(2/3)5Vの基準値を選択すると最小分解電圧が1/3になるので、等価的に分解能を向上させることが可能である。 Accordingly, when the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) are selected from two reference values of 2.5 to 5V and 0 to 2.5V according to the range of the input voltage Vin, When the reference value of (1/3) 5 to (2/3) 5V is selected, the minimum resolution voltage becomes 1/3, so that the resolution can be improved equivalently.
次に、入力電圧Vinの範囲に応じた上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)によるA/D変換結果と測定値の関係について説明する。図4は入力電圧VinとA/D変換結果の関係を従来例と比較して示したもので、図中の実線aが本実施例による場合、破線bが従来例による場合である。 Next, the relationship between the A / D conversion result by the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) corresponding to the range of the input voltage Vin and the measured value will be described. FIG. 4 shows the relationship between the input voltage Vin and the A / D conversion result in comparison with the conventional example. The solid line a in the figure is according to this embodiment, and the broken line b is according to the conventional example.
図4から明らかなように、下限基準電圧Vref(L)=(1/3)Vref、上限基準電圧Vref(H)=(2/3)Vrefとした場合、その間で2ビットの分解能が得られるので、最小分解電圧が1/3になり等価的に分解能が3倍向上している。 As is apparent from FIG. 4, when the lower limit reference voltage Vref (L) = (1/3) Vref and the upper limit reference voltage Vref (H) = (2/3) Vref, a 2-bit resolution can be obtained between them. Therefore, the minimum resolution voltage becomes 1/3, and the resolution is equivalently improved three times.
これにより、入力電圧Vinの範囲とA/D変換結果の関係は、A/D変換結果を(AD)=0〜3として、次の式で表される。 Thereby, the relationship between the range of the input voltage Vin and the A / D conversion result is expressed by the following equation, where the A / D conversion result is (AD) = 0 to 3.
Vin=(AD)×{Vref(H)−Vref(L)}/3+Vref(L) (4)
即ち、入力電圧Vinが(3/9)Vref〜(4/9)Vrefの間にあるとき、A/D変換結果(AD)=1が得られる。
Vin = (AD) × {Vref (H) −Vref (L)} / 3 + Vref (L) (4)
That is, when the input voltage Vin is between (3/9) Vref and (4/9) Vref, A / D conversion result (AD) = 1 is obtained.
次に、A/D変換器11を搭載したマイクロコンピュータの具体的な動作について図を用いて説明する。図5はA/D変換器11を搭載したマイクロコンピュータの動作を示すフローチャートである。
Next, a specific operation of the microcomputer equipped with the A /
図5に示すように、始めに制御回路17は入力端子選択回路13に入力端子を選択する指令信号を送出し、入力端子選択回路13は入力端子AIN_0を選択する(ステップS10)。
As shown in FIG. 5, first, the control circuit 17 sends a command signal for selecting an input terminal to the input
次に、制御回路17は可変基準電圧発生回路15に上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の変更指令を送出し、可変基準電圧発生回路15は変更情報格納レジスタ16から入力端子AIN_0の入力電圧の範囲に応じた変更情報を読み出し、変更情報に従ってスイッチング素子SH、SLをオンまたはオフして上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)を変更する(ステップS11)。
Next, the control circuit 17 sends a change command for the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) to the variable reference
次に、制御回路17はA/D変換回路14にA/D変換開始指令を送出し、A/D変換回路14はA/D変換をおこなう。比較用D/A変換回路33の出力電圧と入力電圧AIN_0_Vinが一致すると、最後に比較レジスタ32のデジタル値がA/D変換結果としてA/D変換結果格納レジスタ34に格納され、入力端子AIN_0のA/D変換動作が終了する(ステップS12)。
Next, the control circuit 17 sends an A / D conversion start command to the A /
次に、CPU21はA/D変換結果格納レジスタ34からA/D変換結果を取り込み(ステップS13)、A/D変換結果を所定の変換式(4)により測定結果に換算する(ステップS14)。これにより、正しい入力電圧Vinの測定結果を得ることが可能である。
Next, the
更に、CPU21は測定結果に基づいて所定の処理をおこない、処理結果を外部機器23に出力する(ステップS15)。
Further, the
次に、入力端子AIN_1が選択されると、再びステップS10〜ステップS15が繰り返される。 Next, when the input terminal AIN_1 is selected, Steps S10 to S15 are repeated again.
次に、基準電圧変更情報について具体的に説明する。図6は基準電圧変更情報を示す基準電圧変更情報テーブルである。 Next, the reference voltage change information will be specifically described. FIG. 6 is a reference voltage change information table showing reference voltage change information.
図6に示すように、CPU21内のデータ記憶領域51に基準電圧変更情報テーブル52が設けられ、入力端子AIN_0〜AIN_3ごとに、測定する入力信号の範囲に応じて予め定められたスイッチング素子SL、SHのオン、オフ情報、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)がそれぞれ格納されている。
As shown in FIG. 6, a reference voltage change information table 52 is provided in the
基準電圧変更情報テーブル52への基準電圧変更情報の書き込みおよび読み出しは、CPU21内のプログラム格納領域53に格納されたプログラムにより制御される。
Writing and reading of the reference voltage change information to the reference voltage change information table 52 is controlled by a program stored in the
以上説明したように、実施例1に係るA/D変換器11では、入力端子ごとに、入力信号の範囲に応じて最適な上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)をそれぞれ選択しているので、同じビット数のA/D変換器に比べて十分な最小分解電圧が得られ、高分解能なA/D変換をおこなうことができる。
As described above, in the A /
これにより、入力端子ごとに十分なA/D変換精度が得られる。また回路規模が小さいので集積化に適している。従って、信頼性の高いA/D変換器およびそれを搭載したマイクロコンピュータを提供することができる。 Thereby, sufficient A / D conversion accuracy is obtained for each input terminal. Moreover, since the circuit scale is small, it is suitable for integration. Therefore, it is possible to provide a highly reliable A / D converter and a microcomputer equipped with the A / D converter.
ここでは、抵抗素子RH、RLはRSに等しい場合について説明したが、RH、RLは必要な上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)得られるように適宜定めることができる。 Although the case where the resistance elements RH and RL are equal to RS has been described here, RH and RL can be appropriately determined so as to obtain the necessary upper reference voltage Vref (H) and lower limit reference voltage Vref (L).
図7は、本発明の実施例2に係る可変基準電圧発生回路を示す回路図である。本実施例において上記実施例1と同一の構成部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a variable reference voltage generating circuit according to
本実施例が実施例1と異なる点は、可変基準電圧発生回路の第1および第2可変抵抗回路を、抵抗素子とスイッチング素子の並列回路が複数直列に接続された回路としたことにある。 This embodiment differs from the first embodiment in that the first and second variable resistance circuits of the variable reference voltage generation circuit are circuits in which a plurality of parallel circuits of resistance elements and switching elements are connected in series.
即ち、図7に示すように、可変基準電圧発生回路61は内部に抵抗素子RHとスイッチング素子SHの並列回路と抵抗素子RH1とスイッチング素子SH1の並列回路が直列接続された第1可変抵抗回路62と、抵抗素子RLとスイッチング素子SLの並列回路と抵抗素子RL1とスイッチング素子SL1の並列回路が直列接続された第2可変抵抗回路63とを有している。
That is, as shown in FIG. 7, the variable reference
第1可変抵抗回路62の一端は基準電源41に接続され、他端はA/D変換回路14の上限基準電圧入力端18に接続されている。第2可変抵抗回路62の一端は接地ラインGNDに接続され、他端はA/D変換回路14の下限基準電圧入力端19に接続されている。
One end of the first
次に、可変基準電圧発生回路61の上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の範囲について説明する。図8はスイッチング素子SH、SH1、SL、SL1のオンまたはオフと上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の範囲の関係を示す図である。
Next, the range of the upper limit reference voltage Vref (H) and the lower limit reference voltage Vref (L) of the variable reference
図8に示すように、例えば抵抗素子RH1、RL1をRS/2とした場合、スイッチング素子SH、SH1、SL、SL1の全ての組み合わせにおいて、独立な16の基準値が生成することが可能である。 As shown in FIG. 8, for example, when the resistance elements RH1 and RL1 are RS / 2, 16 independent reference values can be generated in all combinations of the switching elements SH, SH1, SL, and SL1. .
以上説明したように、実施例2に係る可変基準電圧発生回路61によれば、第1および第2可変抵抗回路の抵抗値を可変するステップ数を増やしたので、入力電圧Vinの範囲に応じてよりきめ細かに上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)を設定することができる。
As described above, according to the variable reference
ここでは、第1および第2可変抵抗回路は抵抗素子とスイッチング素子の並列回路が2つ直列接続された場合について説明したが、2つ以上並列回路しても構わない。また、第1および第2可変抵抗回路で異なっていても構わない。 Here, the first and second variable resistance circuits have been described in the case where two parallel circuits of resistance elements and switching elements are connected in series, but two or more parallel circuits may be provided. The first and second variable resistance circuits may be different.
さらに、抵抗素子RH1、RL1はRS/2に等しい場合について説明したが、RH1、RL1は必要な上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)得られるように適宜定めることができる。 Furthermore, although the case where the resistance elements RH1 and RL1 are equal to RS / 2 has been described, RH1 and RL1 can be appropriately determined so as to obtain the necessary upper reference voltage Vref (H) and lower limit reference voltage Vref (L).
図9は、本発明の実施例3に係る可変基準電圧発生回路を示す回路図である。本実施例において上記実施例2と同一の構成部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a variable reference voltage generating circuit according to
本実施例が実施例2と異なる点は、可変基準電圧発生回路の第1および第2可変抵抗回路を、スイッチング素子が更に並列接続された回路としたことにある。 This embodiment differs from the second embodiment in that the first and second variable resistance circuits of the variable reference voltage generation circuit are circuits in which switching elements are further connected in parallel.
即ち、図9に示すように、可変基準電圧発生回路71は内部の第1可変抵抗回路72にスイッチング素子SH2を並列接続し、第2可変抵抗回路73にスイッチング素子SL2を並列接続している。
That is, as shown in FIG. 9, the variable reference voltage generation circuit 71 has a switching element SH2 connected in parallel to the internal first
これにより、スイッチング素子SH、SH1を同時にオンする場合にスイッチング素子SH2もオンすることにより、スイッチング素子のオン抵抗を低減することが可能である。 Accordingly, when the switching elements SH and SH1 are simultaneously turned on, the switching element SH2 is also turned on, so that the on-resistance of the switching element can be reduced.
例えばスイッチング素子SH、SH1、SH2のオン抵抗が等しい場合、スイッチング素子SH、SH1を同時にオンするとオン抵抗は2倍になるのに対して、スイッチング素子SH2も同時にオンすることによりオン抵抗は(2/3)倍に低減される。 For example, when the on-resistances of the switching elements SH, SH1, and SH2 are equal, the on-resistance is doubled when the switching elements SH and SH1 are simultaneously turned on, while the on-resistance is (2 / 3) Reduced by a factor of 2.
以上説明したように、実施例3に係る可変基準電圧発生回路71によれば、第1および第2可変抵抗回路のスイッチング素子のオン抵抗を低減しているので、上限基準電圧Vref(H)および下限基準電圧Vref(L)の変動を抑制することができる。 As described above, according to the variable reference voltage generation circuit 71 according to the third embodiment, since the on-resistance of the switching elements of the first and second variable resistance circuits is reduced, the upper limit reference voltage Vref (H) and Variations in the lower limit reference voltage Vref (L) can be suppressed.
10 マイクロコンピュータ
11 A/D変換器
12 入力端子
13 入力端子選択回路
14 A/D変換回路
15、61、71 可変基準電圧発生回路
16 基準電圧変更情報格納レジスタ
17 制御回路
18 上限基準電圧入力端
19 下限基準電圧入力端
21 CPU
22出力端子
23外部機器
31 コンパレータ
32 比較レジスタ
33 比較用D/A変換回路
34 A/D変換結果格納レジスタ
41 基準電源
42、62、72 第1可変抵抗回路
43、63、73 第2可変抵抗回路
51 データ記憶領域
52 基準電圧変更情報テーブル
53 プログラム格納領域
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
Vref 基準電圧
Vref(H) 上限基準電圧
Vref(L) 下限基準電圧
R1、R2、R3、R4、RH、RH1、RL、RL1 抵抗素子
S1、S2、S3、SH、SH1、SH2、SL、SL1、SL2 スイッチング素子
DESCRIPTION OF
22
Claims (5)
所定のビット数で上限基準電圧と下限基準電圧の範囲のアナログ入力信号をデジタル値に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
所定の基準電圧を出力する基準電源と、抵抗素子とスイッチング素子の並列回路の一端が前記基準電源に接続され、他端が前記アナログ/デジタル変換回路の上限基準電圧入力端に接続された第1可変抵抗回路と、抵抗素子とスイッチング素子の並列回路の一端が接地ラインに接続され、他端が前記アナログ/デジタル変換回路の下限基準電圧入力端に接続された第2可変抵抗回路とを有する可変基準電源と、
を具備し、
前記アナログ入力信号の範囲に応じて前記第1および第2可変抵抗回路のスイッチング素子をそれぞれオンまたはオフし、前記上限基準電圧および前記下限基準電圧を変更することを特徴とするアナログ/デジタルコンバータ。 An input terminal selection circuit for selecting one of a plurality of analog input terminals as an input terminal for analog / digital conversion;
An analog / digital conversion circuit that converts an analog input signal in a range between an upper limit reference voltage and a lower limit reference voltage into a digital value with a predetermined number of bits;
A reference power supply that outputs a predetermined reference voltage, and a first circuit in which one end of a parallel circuit of a resistance element and a switching element is connected to the reference power supply, and the other end is connected to an upper limit reference voltage input terminal of the analog / digital conversion circuit A variable resistor circuit, and a variable resistor circuit and a second variable resistor circuit in which one end of a parallel circuit of the resistor element and the switching element is connected to a ground line and the other end is connected to a lower limit reference voltage input terminal of the analog / digital conversion circuit. A reference power supply,
Comprising
An analog / digital converter characterized in that the upper limit reference voltage and the lower limit reference voltage are changed by turning on or off the switching elements of the first and second variable resistance circuits, respectively, according to the range of the analog input signal.
前記アナログ入力端子の入力電圧をデジタルデータに変換する請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のアナログ/デジタルコンバータと、
前記アナログ/デジタルコンバータの変換結果に所定の処理を施すCPUと、
前記CPUの処理結果を外部機器に出力する出力端子と、
を有することを特徴とするマイクロコンピュータ。 An analog input terminal;
The analog / digital converter according to any one of claims 1 to 4, which converts an input voltage of the analog input terminal into digital data.
A CPU for performing predetermined processing on the conversion result of the analog / digital converter;
An output terminal for outputting the processing result of the CPU to an external device;
A microcomputer comprising:
Priority Applications (1)
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JP2004034790A JP2005229257A (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | Analog/digital converter and microcomputer mounted with it |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007132905A (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Yokogawa Electric Corp | Ic tester |
JP2007147469A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Yokogawa Electric Corp | Ic tester |
JP2009237200A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Displays Ltd | Image display device |
-
2004
- 2004-02-12 JP JP2004034790A patent/JP2005229257A/en active Pending
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JP2007147469A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Yokogawa Electric Corp | Ic tester |
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