JP2008035038A - Δς型ｄ／ａ変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】デジタル回路からアナログ出力信号へのノイズ混入を抑制する。
【解決手段】ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器１ａと、ΔΣ変調器１ａの出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタ２ａと、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとの間に設けられ、ΔΣ変調器１ａの出力信号を非電気信号に変換した後に電気信号に戻してアナログフィルタ２ａに入力する絶縁素子３ａとを有する。ΔΣ変調器１ａを含むデジタルモジュール１００のグランドとアナログフィルタ２ａを含むアナログモジュール１０１のグランドとは分離されている。
【選択図】 図１
【解決手段】ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器１ａと、ΔΣ変調器１ａの出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタ２ａと、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとの間に設けられ、ΔΣ変調器１ａの出力信号を非電気信号に変換した後に電気信号に戻してアナログフィルタ２ａに入力する絶縁素子３ａとを有する。ΔΣ変調器１ａを含むデジタルモジュール１００のグランドとアナログフィルタ２ａを含むアナログモジュール１０１のグランドとは分離されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器に係り、特にΔΣ型Ｄ／Ａ変換器に関するものである。
従来より、オーバサンプリングとノイズシェーピングによって折り返し雑音及び量子化雑音を低減できる高分解能なＤ／Ａ変換器として、ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図４に従来のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器の構成を示す。ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル信号に変換するΔΣ変調器１と、ΔΣ変調器１の出力信号の高周波成分を除去して、アナログ出力信号を出力するアナログフィルタ（ＬＰＦ）２とを有する。ΔΣ変調器１はデジタル回路で構成され、アナログフィルタ２はアナログ回路で構成される。
図４に従来のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器の構成を示す。ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル信号に変換するΔΣ変調器１と、ΔΣ変調器１の出力信号の高周波成分を除去して、アナログ出力信号を出力するアナログフィルタ（ＬＰＦ）２とを有する。ΔΣ変調器１はデジタル回路で構成され、アナログフィルタ２はアナログ回路で構成される。
図４に示したΔΣ型Ｄ／Ａ変換器では、ΔΣ変調器１で発生するデジタルノイズがアナログフィルタ２の出力信号に混入するという問題点があった。例えば温調計などのコントローラの場合、マイクロプロセッサで演算した制御出力をΔΣ型Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換してヒータ等のアクチュエータに出力するが、ΔΣ変調器１とアナログフィルタ２が近接して配置されるために、アナログフィルタ２の出力信号にノイズが混入し易くなる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、デジタル回路からアナログ出力信号へのノイズ混入を抑制することができるΔΣ型Ｄ／Ａ変換器を提供することを目的とする。
本発明のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器と、このΔΣ変調器の出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタと、前記ΔΣ変調器と前記アナログフィルタとの間に設けられ、前記ΔΣ変調器の出力信号を非電気信号に変換した後に電気信号に戻して前記アナログフィルタに入力する絶縁素子とを有し、前記ΔΣ変調器を含むデジタルモジュールのグランドと前記アナログフィルタを含むアナログモジュールのグランドとを分離したことを特徴とするものである。
また、本発明のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器の１構成例において、前記絶縁素子は、フォトカプラ又はトランスである。
また、本発明のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器の１構成例において、前記絶縁素子は、フォトカプラ又はトランスである。
本発明によれば、ΔΣ変調器を含むデジタルモジュールのグランドとアナログフィルタを含むアナログモジュールのグランドとを分離することで、ΔΣ変調器からアナログ出力信号へのノイズ混入を抑制することができる。また、本発明では、ΔΣ変調器とアナログフィルタとの間の信号の送受を絶縁素子を介して行うことにより、ΔΣ変調器からアナログ出力信号へのノイズ混入を更に抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係るΔΣ型Ｄ／Ａ変換器の構成を示すブロック図である。
本実施の形態のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器１ａと、ΔΣ変調器１ａの出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタ（ＬＰＦ）２ａと、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとの間を電気的に絶縁すると共に、ΔΣ変調器１ａの出力信号を非電気信号に変換した後に再び電気信号に変換してアナログフィルタ２ａに入力する絶縁素子３ａとを有する。
本実施の形態のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器は、多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器１ａと、ΔΣ変調器１ａの出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタ（ＬＰＦ）２ａと、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとの間を電気的に絶縁すると共に、ΔΣ変調器１ａの出力信号を非電気信号に変換した後に再び電気信号に変換してアナログフィルタ２ａに入力する絶縁素子３ａとを有する。
図２はΔΣ変調器１ａの１構成例を示すブロック図である。ΔΣ変調器１ａは、多ビットのデジタル入力信号から後述する遅延回路の出力信号を減算する演算器１０と、演算器１０の出力信号を積分する積分器１１と、積分器１１の出力信号のうち最上位ビットのみをΔΣ変調器１ａの１ビットデジタル出力信号として出力する量子化器１２と、量子化器１２の最上位ビットを所定タイミング遅延させる遅延回路１３とを備えている。
ΔΣ変調器１ａは、デジタル信号を処理するデジタル回路で構成され、デジタルモジュール１００に搭載されている。
アナログフィルタ２ａは、アナログ回路で構成され、アナログモジュール１０１に搭載されている。
アナログフィルタ２ａは、アナログ回路で構成され、アナログモジュール１０１に搭載されている。
絶縁素子３ａとしては、フォトカプラやパルストランスなどがある。フォトカプラは、発光ダイオード等の発光素子で入力信号を光に変換し、この光をフォトトランジスタ等の受光素子で電気信号に変換する、電気→光→電気の変換を行う絶縁素子である。
パルストランスは、入力信号を１次側で磁気変化に変換し、この磁気変化を２次側で電気信号に変換する、電気→磁気変化→電気の変換を行う絶縁素子である。
パルストランスは、入力信号を１次側で磁気変化に変換し、この磁気変化を２次側で電気信号に変換する、電気→磁気変化→電気の変換を行う絶縁素子である。
以上のようなΔΣ型Ｄ／Ａ変換器において、本実施の形態では、ΔΣ変調器１ａを含むデジタルモジュール１００のグランドとアナログフィルタ２ａを含むアナログモジュール１０１のグランドとを分離している。ここで、グランドの分離とは、デジタルモジュール１００とアナログモジュール１０１間の相互干渉が無視できるように互いの接地点を可能な限り離すことを意味している。
本実施の形態では、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとを異なるモジュールに分離することで、ΔΣ変調器１ａのグランドとアナログフィルタ２ａのグランドとを容易に分離することができ、ΔΣ変調器１ａを含むデジタルモジュール１００のグランドとアナログフィルタ２ａを含むアナログモジュール１０１のグランドとを分離することで、デジタルモジュール１００のΔΣ変調器１ａからアナログモジュール１０１のアナログ出力信号へのノイズ混入を抑制することができる。
また、本実施の形態では、ΔΣ変調器１ａとアナログフィルタ２ａとの間の信号の送受を絶縁素子３ａを介して行うようにしている。これにより、本実施の形態では、ΔΣ変調器１ａからアナログ出力信号へのノイズ混入を更に抑制することができる。
なお、図１の例では、絶縁素子３ａをアナログモジュール１０１に搭載しているが、デジタルモジュール１００に搭載してもよい。
なお、図１の例では、絶縁素子３ａをアナログモジュール１０１に搭載しているが、デジタルモジュール１００に搭載してもよい。
図３は本実施の形態のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器を搭載する装置の１例である温調計の構成を示すブロック図であり、図１と同様の構成には同一の符号を付してある。
デジタルモジュール１００のＡ／Ｄ変換器４は、温度センサ１０２の出力信号をデジタル信号に変換する。デジタルモジュール１００のＣＰＵ５は、Ａ／Ｄ変換器４のデジタル出力信号を温度に換算した後に、この温度（制御量）が所定の設定値と一致するように例えばＰＩＤ制御アルゴリズムにより操作量を算出して、この操作量をデジタル信号で出力する。ΔΣ変調器１ａと絶縁素子３ａとアナログフィルタ２ａの動作は上記で説明したとおりである。アナログフィルタ２ａから出力されるアナログ出力信号（操作量）はヒータ１０３に与えられる。こうして、温調計により、測定点の温度が所定の設定値になるように制御される。
デジタルモジュール１００のＡ／Ｄ変換器４は、温度センサ１０２の出力信号をデジタル信号に変換する。デジタルモジュール１００のＣＰＵ５は、Ａ／Ｄ変換器４のデジタル出力信号を温度に換算した後に、この温度（制御量）が所定の設定値と一致するように例えばＰＩＤ制御アルゴリズムにより操作量を算出して、この操作量をデジタル信号で出力する。ΔΣ変調器１ａと絶縁素子３ａとアナログフィルタ２ａの動作は上記で説明したとおりである。アナログフィルタ２ａから出力されるアナログ出力信号（操作量）はヒータ１０３に与えられる。こうして、温調計により、測定点の温度が所定の設定値になるように制御される。
本発明は、ΔΣ型Ｄ／Ａ変換器に適用することができる。
１ａ…ΔΣ変調器、２ａ…アナログフィルタ、３ａ…絶縁素子、１００…デジタルモジュール、１０１…アナログモジュール。
Claims (2)
- 多ビットのデジタル入力信号を１ビットのデジタル出力信号に変換するΔΣ変調器と、
このΔΣ変調器の出力信号の高周波成分を除去してアナログ出力信号を出力するアナログフィルタと、
前記ΔΣ変調器と前記アナログフィルタとの間に設けられ、前記ΔΣ変調器の出力信号を非電気信号に変換した後に電気信号に戻して前記アナログフィルタに入力する絶縁素子とを有し、
前記ΔΣ変調器を含むデジタルモジュールのグランドと前記アナログフィルタを含むアナログモジュールのグランドとを分離したことを特徴とするΔΣ型Ｄ／Ａ変換器。 - 請求項１記載のΔΣ型Ｄ／Ａ変換器において、
前記絶縁素子は、フォトカプラ又はトランスであることを特徴とするΔΣ型Ｄ／Ａ変換器。
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Family Applications (1)
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- 2006-07-27 JP JP2006204431A patent/JP2008035038A/ja active Pending
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