JP2006121324A - A/d変換器、電池パック、電子機器および電圧測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 増幅回路は、第1外部入力電圧と第2外部入力電圧に対応する電圧との電圧差を増幅して出力する。A/D変換回路は、増幅回路の出力電圧を基準電圧との比較によりディジタル値に変換して出力する。バイアス回路は、増幅回路の出力電圧に応じて、第2外部入力電圧と第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧とのいずれかを選択して第2外部入力電圧に対応する電圧として出力する。第1記憶回路は、バイアス電圧の実測値を予め記憶し、第2外部入力電圧に対応する電圧が第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧であるときに、記憶している実測値をA/D変換回路からのディジタル値より大きいビット数のディジタル値として出力する。
【選択図】 図2
Description
Do=(Vi/Vr)×16384 ・・・(1)
14ビットA/D変換器の最小解像度は、Vr/16384で表され、基準電圧Vrが5.0Vである場合300μVであり、基準電圧Vrが3.0Vである場合183μVである。このため、14ビットA/D変換器は、技術的に形成困難である。一方、10ビットA/D変換器の最小解像度は、基準電圧Vrが3.0Vであっても29.3mVであるため、10ビットA/D変換器は、比較的容易に形成できる。しかしながら、10ビットA/D変換器のダイナミックレンジ(変換可能範囲)は、1000倍程度でしかない。
本発明の目的は、A/D変換回路の出力ビット数を増加させることなく、簡易な回路構成で最小解像度での精度とダイナミックレンジの拡大とを両立させることを目的とする。
A/D変換器26は、第1実施形態のA/D変換器16からROM112を取り除き、加算器200を加えて構成されている。加算器200は、制御回路108から出力される変換終了信号ENDの活性化に応答して、A/D変換回路102から出力される10ビットディジタル値DoとROM110から出力される14ビットディジタル値とを加算して、加算結果を14ビットディジタル値としてマイコン18(図1)に出力する。基準電圧Vrの電圧値が規格値で安定している場合、A/D変換回路102から出力されるディジタル値Doは、A/D変換回路102の入力電圧Vi(増幅器100の出力電圧)を正確に示している。従って、基準電圧Vrの実測値を示すディジタル値を出力するROM112が設けられていなくても、マイコン18は、A/D変換回路102の入力電圧Viを正確に示すディジタル値を常に取得できる。
図7は、本発明の第3実施形態を示している。第3実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。A/D変換器36は、例えば、第1実施形態(図2)のA/D変換器16と同様に、半導体集積回路チップとして構成され、ノートパソコンの本体に搭載されている。A/D変換器36は、第1実施形態のA/D変換器16に、ROM300(第3記憶回路)、演算器302(補正回路)および加算器304(加算回路)を加えて構成されている。
Do’=(X2/X1)×Do ・・・(2)
加算器304は、演算器302からのディジタル値とROM300からのディジタル値とを加算し、加算結果を14ビットのディジタル値としてマイコンに出力する。
Vm={Th/(R+Th)}×Vr ・・・(3)
セレクタ400は、制御回路402からの指示に従って、測定電圧Vmまたは増幅器100の出力電圧Vaのいずれかを選択し、選択した方をA/D変換回路102の入力電圧Viとして出力する。制御回路402は、マイコン18から出力される変換要求信号REQの活性化に応答してセレクタ400に測定電圧Vmの選択を指示した後、セレクタ400に増幅器100の出力電圧Vaの選択を指示する。また、制御回路402は、セレクタ400への選択指示に合わせて、A/D変換回路102にA/D変換開始を指示する。制御回路402のその他の動作は、第1実施形態の制御回路108と同一である。
Do={Th/(R+Th)}×1024 ・・・(4)
ROM406は、ヒューズやEEPROMの不揮発性メモリであり、A/D変換器46の周囲温度毎に、バイアス回路104におけるn個のバイアス電圧にそれぞれ対応するn個の14ビットディジタル値と、電圧V2に対応する全ビットが”0”の14ビットディジタル値を予め記憶している。例えば、ROM406に記憶されている各ディジタル値は、対応するバイアス電圧の実測値に増幅器100の増幅率を乗じた値を示している。ROM406は、制御回路108のカウンタ108bから出力されるカウンタ値信号CNTが示す値に対応するディジタル値、すなわちバイアス回路104のセレクタ104aにより選択されている電圧Vb1〜Vbnに対応するディジタル値の中から、レジスタ404のレジスタ値が示す温度に対応するディジタル値を選択してマイコン18に出力する。
以上実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
第1外部入力電圧と第2外部入力電圧に対応する電圧との電圧差を増幅して出力する増幅回路と、
前記増幅回路の出力電圧を基準電圧との比較によりディジタル値に変換して出力するA/D変換回路と、
前記増幅回路の出力電圧が前記A/D変換回路のA/D変換可能な範囲を外れることを防止するために、前記増幅回路の出力電圧に応じて、前記第2外部入力電圧と前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧とのいずれかを選択して前記第2外部入力電圧に対応する電圧として出力するバイアス回路と、
前記バイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記第2外部入力電圧に対応する電圧が前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧であるときに、記憶している実測値を前記A/D変換回路からのディジタル値より大きいビット数のディジタル値として出力する第1記憶回路とを備えていることを特徴とするA/D変換器。
(付記2)
付記1記載のA/D変換器において、
前記基準電圧の実測値を予め記憶し、記憶している実測値をディジタル値として出力する第2記憶回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。
(付記3)
付記1記載のA/D変換器において、
前記バイアス回路は、前記第2外部入力電圧に加えるバイアス電圧を、前記増幅回路の出力電圧に応じて、複数のバイアス電圧の中から選択し、
前記第1記憶回路は、前記複数のバイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記バイアス回路により選択されているバイアス電圧の実測値を選択してディジタル値として出力することを特徴とするA/D変換器。
(付記4)
付記3記載のA/D変換器において、
A/D変換器の周囲温度に対応して変動する温度測定用の測定電圧を生成する測定電圧生成回路と、
前記A/D変換回路の入力電圧として、前記測定電圧を選択して出力した後に、前記増幅回路の出力電圧を選択して出力する選択回路と、
前記選択回路による前記測定電圧の選択に伴う前記A/D変換回路からのディジタル値を保持する保持回路とを備え、
前記第1記憶回路は、A/D変換器の周囲温度毎に前記複数のバイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記バイアス回路により選択されているバイアス電圧の実測値の中から前記保持回路が保持しているディジタル値に対応する実測値を選択してディジタル値として出力することを特徴とするA/D変換器。
(付記5)
付記4記載のA/D変換器において、
A/D変換器の周囲温度毎に前記基準電圧の実測値を予め記憶し、前記保持回路が保持しているディジタル値に対応する実測値を選択してディジタル値として出力する第2記憶回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。
(付記6)
付記2または付記5記載のA/D変換器において、
前記基準電圧の規格値を予め記憶し、記憶している規格値をディジタル値として出力する第3記憶回路と、
前記第2および第3記憶回路からのディジタル値に基づいて、前記A/D変換回路からのディジタル値を、前記基準電圧の規格値を基準としたディジタル値に補正して出力する補正回路と、
前記補正回路からのディジタル値と前記第1記憶回路からのディジタル値とを加算し、加算結果を出力する加算回路とを備えていることを特徴とするA/D変換器。
(付記7)
付記1または付記4記載のA/D変換器において、
前記A/D変換回路からのディジタル値と前記第1記憶回路からのディジタル値とを加算し、加算結果を出力する加算回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。
(付記8)
電流路に直列に挿入された抵抗素子の両端に発生する第1および第2外部入力電圧の電圧差を測定するために設けられる付記1〜7のいずれかに記載のA/D変換器を備えていることを特徴とする電池パック。
(付記9)
電流路に直列に挿入された抵抗素子の両端に発生する第1および第2外部入力電圧の電圧差を測定するために設けられる付記1〜7のいずれかに記載のA/D変換器と、
前記A/D変換器からのディジタル値に基づいて、前記電流路の電流値を算出する電流測定回路とを備えていることを特徴とする電子機器。
(付記10)
付記8記載の電池パックと、
前記電池パックのA/D変換器からのディジタル値に基づいて、前記電流路の電流値を算出する電流測定回路とを備えていることを特徴とする電子機器。
(付記11)
電流路に直列に挿入された抵抗素子の一端に発生する第1外部入力電圧と、前記抵抗素子の他端に発生する第2外部入力電圧に対応する電圧との電圧差を増幅し、
増幅した電圧をA/D変換し、
増幅した電圧がA/D変換可能な範囲を外れることを防止するために、増幅した電圧に応じて、前記第2外部入力電圧と前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧とのいずれかを、前記第2外部入力電圧に対応する電圧として選択し、
前記第2外部入力電圧に対応する電圧が前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧であるときに、予め記憶している前記バイアス電圧の実測値をA/D変換で得られるディジタル値より大きいビット数のディジタル値として出力し、
前記A/D変換で得られるディジタル値と前記バイアス電圧の実測値を示すディジタル値とに基づいて、前記抵抗素子の両端の電圧差を求めることを特徴とする電圧測定方法。
12 充電器
14 DC−DCコンバータ
16、26、36、46、56、66 A/D変換器
18 マイコン
20 ACアダプタ
30、30a 電池パック
100 増幅筒和
102 A/D変換回路
104 バイアス回路
104a、400 セレクタ
106電圧比較器
108、402 制御回路
108a 変換制御回路
108b カウンタ
110、112、300、406、408 ROM
200、304 加算器
302 演算器
404 レジスタ
ED、EDa 電子機器(ノートパソコン)
R 高精度抵抗
Rs 抵抗
Th サーミスタ
Vr 基準電圧
Vm 測定電圧
Claims (10)
- 第1外部入力電圧と第2外部入力電圧に対応する電圧との電圧差を増幅して出力する増幅回路と、
前記増幅回路の出力電圧を基準電圧との比較によりディジタル値に変換して出力するA/D変換回路と、
前記増幅回路の出力電圧が前記A/D変換回路のA/D変換可能な範囲を外れることを防止するために、前記増幅回路の出力電圧に応じて、前記第2外部入力電圧と前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧とのいずれかを選択して前記第2外部入力電圧に対応する電圧として出力するバイアス回路と、
前記バイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記第2外部入力電圧に対応する電圧が前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧であるときに、記憶している実測値を前記A/D変換回路からのディジタル値より大きいビット数のディジタル値として出力する第1記憶回路とを備えていることを特徴とするA/D変換器。 - 請求項1記載のA/D変換器において、
前記基準電圧の実測値を予め記憶し、記憶している実測値をディジタル値として出力する第2記憶回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。 - 請求項1記載のA/D変換器において、
前記バイアス回路は、前記第2外部入力電圧に加えるバイアス電圧を、前記増幅回路の出力電圧に応じて、複数のバイアス電圧の中から選択し、
前記第1記憶回路は、前記複数のバイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記バイアス回路により選択されているバイアス電圧の実測値を選択してディジタル値として出力することを特徴とするA/D変換器。 - 請求項3記載のA/D変換器において、
A/D変換器の周囲温度に対応して変動する温度測定用の測定電圧を生成する測定電圧生成回路と、
前記A/D変換回路の入力電圧として、前記測定電圧を選択して出力した後に、前記増幅回路の出力電圧を選択して出力する選択回路と、
前記選択回路による前記測定電圧の選択に伴う前記A/D変換回路からのディジタル値を保持する保持回路とを備え、
前記第1記憶回路は、A/D変換器の周囲温度毎に前記複数のバイアス電圧の実測値を予め記憶し、前記バイアス回路により選択されているバイアス電圧の実測値の中から前記保持回路が保持しているディジタル値に対応する実測値を選択してディジタル値として出力することを特徴とするA/D変換器。 - 請求項4記載のA/D変換器において、
A/D変換器の周囲温度毎に前記基準電圧の実測値を予め記憶し、前記保持回路が保持しているディジタル値に対応する実測値を選択してディジタル値として出力する第2記憶回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。 - 請求項2または請求項5記載のA/D変換器において、
前記基準電圧の規格値を予め記憶し、記憶している規格値をディジタル値として出力する第3記憶回路と、
前記第2および第3記憶回路からのディジタル値に基づいて、前記A/D変換回路からのディジタル値を、前記基準電圧の規格値を基準としたディジタル値に補正して出力する補正回路と、
前記補正回路からのディジタル値と前記第1記憶回路からのディジタル値とを加算し、加算結果を出力する加算回路とを備えていることを特徴とするA/D変換器。 - 請求項1または請求項4記載のA/D変換器において、
前記A/D変換回路からのディジタル値と前記第1記憶回路からのディジタル値とを加算し、加算結果を出力する加算回路を備えていることを特徴とするA/D変換器。 - 電流路に直列に挿入された抵抗素子の両端に発生する第1および第2外部入力電圧の電圧差を測定するために設けられる請求項1〜7のいずれかに記載のA/D変換器を備えていることを特徴とする電池パック。
- 電流路に直列に挿入された抵抗素子の両端に発生する第1および第2外部入力電圧の電圧差を測定するために設けられる請求項1〜7のいずれかに記載のA/D変換器と、
前記A/D変換器からのディジタル値に基づいて、前記電流路の電流値を算出する電流測定回路とを備えていることを特徴とする電子機器。 - 電流路に直列に挿入された抵抗素子の一端に発生する第1外部入力電圧と、前記抵抗素子の他端に発生する第2外部入力電圧に対応する電圧との電圧差を増幅し、
増幅した電圧をA/D変換し、
増幅した電圧がA/D変換可能な範囲を外れることを防止するために、増幅した電圧に応じて、前記第2外部入力電圧と前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧とのいずれかを、前記第2外部入力電圧に対応する電圧として選択し、
前記第2外部入力電圧に対応する電圧が前記第2外部入力電圧にバイアス電圧を加えた電圧であるときに、予め記憶している前記バイアス電圧の実測値をA/D変換で得られるディジタル値より大きいビット数のディジタル値として出力し、
前記A/D変換で得られるディジタル値と前記バイアス電圧の実測値を示すディジタル値とに基づいて、前記抵抗素子の両端の電圧差を求めることを特徴とする電圧測定方法。
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