JP2010062597A - A/d converter and measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an A/D converter for reducing the effect of a conversion error generated by a plurality of A/D conversion circuits, while suppressing a processing load. <P>SOLUTION: A light reception circuit 20 changes the order for starting A/D conversion of the A/D conversion circuits for each period of A/D conversion processing, and adds an in-phase digital signal for a digital signal converted from analog to digital at each period. For example, an A/D conversion change section 22 performs A/D conversion in order of the A/D conversion circuits 21A, 21B, 21C, in order of the A/D conversion circuits 21B, 21C, 21A, and in order of the A/D conversion circuits 21C, 21A, 21B, in the first, second, and third periods, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、複数のA/D変換回路を用いて時分割によりA/D変換を行うA/D変換器、および当該A/D変換器を用いた計測装置に関する。   The present invention relates to an A / D converter that performs A / D conversion by time division using a plurality of A / D conversion circuits, and a measurement device using the A / D converter.

アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器には、高速性が求められる。しかし、変換速度の速いA/D変換器は、非常に高価である。そこで従来、変換速度の比較的遅いA/D変換回路を複数並列に接続し、時分割でA/D変換を行う手法が提案されている(例えば特許文献1、特許文献2を参照)。   An A / D converter that converts an analog signal into a digital signal is required to have high speed. However, an A / D converter having a high conversion speed is very expensive. Therefore, conventionally, a method has been proposed in which a plurality of A / D conversion circuits having a relatively low conversion speed are connected in parallel and A / D conversion is performed in a time division manner (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

図1は、3つのA/D変換回路を用いて、変換速度を3倍にしたA/D変換器の構成を示す図である。この例では、30MHzで駆動するA/D変換回路を用いて、全体として90MHzで駆動するA/D変換器について説明する。同図に示すA/D変換器は、A/D変換回路11A、A/D変換回路11B、A/D変換回路11C、A/D変換切替部12、積分処理部13、メモリ14を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an A / D converter that uses three A / D conversion circuits and triples the conversion speed. In this example, an A / D converter that is driven at 90 MHz as a whole will be described using an A / D converter circuit that is driven at 30 MHz. The A / D converter shown in the figure includes an A / D conversion circuit 11A, an A / D conversion circuit 11B, an A / D conversion circuit 11C, an A / D conversion switching unit 12, an integration processing unit 13, and a memory 14. Yes.

A/D変換切替部12は、トリガ信号が入力されると、A/D変換回路11A、A/D変換回路11B、およびA/D変換回路11Cを順次制御してA/D変換を開始する。A/D変換切替部12は、主A/D変換クロックが入力される毎にA/D変換回路11A、A/D変換回路11B、およびA/D変換回路11Cに、それぞれ開始指令信号(副A/D変換クロック)を出力してA/D変換を行わせる。   When the trigger signal is input, the A / D conversion switching unit 12 sequentially controls the A / D conversion circuit 11A, the A / D conversion circuit 11B, and the A / D conversion circuit 11C to start A / D conversion. . Each time the main A / D conversion clock is input, the A / D conversion switching unit 12 sends a start command signal (sub-signal) to the A / D conversion circuit 11A, the A / D conversion circuit 11B, and the A / D conversion circuit 11C, respectively. (A / D conversion clock) is output to perform A / D conversion.

図2は、各信号を時系列に表したものである。A/D変換切替部12は、最初にトリガ信号および主A/D変換クロックが入力されたとき、A/D変換回路11Aに開始指令信号Aを出力する。A/D変換切替部12は、次に主A/D変換クロックが入力されると、開始指令信号Bを出力し、その次に主A/D変換クロックが入力されると開始指令信号Cを出力する。そして、次に主A/D変換クロックが入力されると開始指令信号Aの出力から繰り返す。このように、A/D変換回路11A、A/D変換回路11B、A/D変換回路11Cの順に繰り返しA/D変換を行わせる。この例では、A/D変換器は、主A/D変換クロックの入力9回を1周期とし、複数回(複数周期)のA/D変換処理を行う。各周期においてA/D変換されたデジタル信号は、積分処理部13で加算処理される。   FIG. 2 shows each signal in time series. The A / D conversion switching unit 12 outputs a start command signal A to the A / D conversion circuit 11A when a trigger signal and a main A / D conversion clock are first input. When the main A / D conversion clock is next input, the A / D conversion switching unit 12 outputs a start command signal B, and when the main A / D conversion clock is input next, the start command signal C is output. Output. Next, when the main A / D conversion clock is input, the process repeats from the output of the start command signal A. In this manner, A / D conversion is repeatedly performed in the order of the A / D conversion circuit 11A, the A / D conversion circuit 11B, and the A / D conversion circuit 11C. In this example, the A / D converter performs nine times of input of the main A / D conversion clock as one cycle and performs A / D conversion processing a plurality of times (a plurality of cycles). The digital signal subjected to A / D conversion in each cycle is added by the integration processing unit 13.

図3は、積分処理部13の積分処理を示す図である。同図に示す「A11」等の表示において、最初の「A」はA/D変換回路の識別子、次の十の位の数値は周期、一の位の数値は1周期中の変換順序を示す。積分処理部13は、各周期においてA/D変換されたデジタル信号について同位相のデジタル信号を加算する。例えば、1周期目の最初のA/D変換回路11Aの出力値(同図A11)、2周期目の最初のA/D変換回路11Aの出力値(同図A21)、3周期目の最初のA/D変換回路11Aの出力値(同図A31)を加算する。   FIG. 3 is a diagram illustrating the integration processing of the integration processing unit 13. In the display such as “A11” shown in the figure, the first “A” is the identifier of the A / D conversion circuit, the next tenth digit is the cycle, and the first digit is the conversion order in one cycle. . The integration processing unit 13 adds a digital signal having the same phase to the digital signal subjected to A / D conversion in each cycle. For example, the output value of the first A / D conversion circuit 11A in the first period (A11 in the figure), the output value of the first A / D conversion circuit 11A in the second period (A21 in the figure), and the first output in the third period The output value of the A / D conversion circuit 11A (A31 in the figure) is added.

しかし、特許文献1にも記載されているように、A/D変換回路は、それぞれ固有のA/D変換誤差を有している。そのため、図3示すように、例えば、A/D変換回路11BがA/D変換回路11Aの出力値よりも大きい値を出力し、A/D変換回路11CがA/D変換回路11Aよりも小さい値を出力する場合、同位相の出力値を加算すると、誤差が拡大してしまう。   However, as described in Patent Document 1, each A / D conversion circuit has an inherent A / D conversion error. Therefore, as shown in FIG. 3, for example, the A / D conversion circuit 11B outputs a value larger than the output value of the A / D conversion circuit 11A, and the A / D conversion circuit 11C is smaller than the A / D conversion circuit 11A. When outputting values, adding the output values of the same phase increases the error.

そこで、特許文献1のA/D変換器では、予め各A/D変換回路の誤差を求め、誤差に相当する値を補正する処理が行われている。図4は、誤差測定、補正処理の動作を示すフローチャートである。同図(A)に示す誤差測定動作では、まずA/D変換器に入力するアナログ値が一定になるように設定する(s11)。その後、一定のアナログ値を入力して各A/D変換回路にA/D変換を行わせるダミーA/D変換を行う(s12)。積分処理部では、A/D変換回路A,B,Cのそれぞれの加算結果から、最大値を求める(s13)。そして、最大値を出力したA/D変換回路と、その他のA/D変換回路との差(誤差)を求める(s14)。最後に、求めた誤差から、加算回数分に相当する誤差(加算回数が3回であれば求めた誤差の3倍)を補正データとする(s15)。補正データは、A/D変換回路毎に個別に算出される。   Therefore, in the A / D converter of Patent Document 1, an error of each A / D conversion circuit is obtained in advance, and a process corresponding to the error is corrected. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of error measurement and correction processing. In the error measurement operation shown in FIG. 6A, first, an analog value input to the A / D converter is set to be constant (s11). Thereafter, a dummy analog A / D conversion is performed by inputting a certain analog value and causing each A / D converter circuit to perform A / D conversion (s12). The integration processing unit obtains the maximum value from the addition results of the A / D conversion circuits A, B, and C (s13). Then, a difference (error) between the A / D conversion circuit that outputs the maximum value and the other A / D conversion circuits is obtained (s14). Finally, from the obtained error, an error corresponding to the number of additions (3 times the obtained error if the number of additions is 3) is used as correction data (s15). The correction data is calculated individually for each A / D conversion circuit.

同図(B)に示す補正処理では、まず、A/D変換処理が行われ、積分処理結果が出るまで待機する(s21)。その後、積分処理部は、取得した全A/D変換値に対し、各A/D変換回路に対応する補正データを加算する(s22)。よって、A/D変換回路毎の固有の誤差が解消される。   In the correction process shown in FIG. 5B, first, an A / D conversion process is performed, and the process waits until an integration process result is obtained (s21). Thereafter, the integration processing unit adds correction data corresponding to each A / D conversion circuit to the acquired all A / D conversion values (s22). Therefore, the inherent error for each A / D conversion circuit is eliminated.

なお、実際には、温度変化等により各A/D変換回路の誤差が変わるため、図4に示した誤差測定、補正処理は、A/D変換動作中にも都度(例えば数秒毎に)行う必要があり、処理負荷が大きくなる。
特開2001−339303号公報 特開平7−183809号公報
Actually, since the error of each A / D conversion circuit changes due to a temperature change or the like, the error measurement and correction processing shown in FIG. 4 is performed each time (for example, every few seconds) even during the A / D conversion operation. This is necessary and the processing load increases.
JP 2001-339303 A JP 7-183809 A

この発明は、処理負荷を抑えながら、複数のA/D変換回路を用いることで発生する変換誤差の影響を低減するA/D変換器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an A / D converter that reduces the influence of a conversion error generated by using a plurality of A / D conversion circuits while suppressing a processing load.

本発明は、複数のA/D変換回路と、A/D変換を開始させる開始指令信号を、前記複数のA/D変換回路に対して所定時間間隔で出力する開始信号生成手段と、1つのアナログ信号入力端子と、を備え、前記アナログ信号入力端子に前記複数のA/D変換回路を並列に接続したA/D変換器であって、前記開始信号生成手段は、前記複数のA/D変換回路を第1の順序で所定回数を1周期としてA/D変換させ、前記複数のA/D変換回路を第2の順序で前記所定回数A/D変換させる変換処理を繰り返し行わせ、前記第1の順序でA/D変換したデジタル信号と前記第2の順序でA/D変換したデジタル信号の同位相のデジタル信号をそれぞれ加算する加算手段と、を備えたことを特徴とする。   The present invention includes a plurality of A / D conversion circuits, start signal generation means for outputting a start command signal for starting A / D conversion to the plurality of A / D conversion circuits at a predetermined time interval, and one An analog signal input terminal, wherein the analog signal input terminal is connected to the plurality of A / D conversion circuits in parallel, and the start signal generating means includes the plurality of A / D converters. The conversion circuit performs A / D conversion in a first order with a predetermined number of times as one cycle, and repeatedly performs a conversion process for causing the plurality of A / D conversion circuits to perform the predetermined number of A / D conversions in a second order, And adding means for adding the digital signals having the same phase as the digital signals subjected to A / D conversion in the first order and the digital signals subjected to A / D conversion in the second order.

このように、本発明では、A/D変換処理の周期毎に、A/D変換回路の開始順序を変更し、同位相のデジタル信号を加算する。例えば、1周期目の最初のA/D変換と2周期目の最初のA/D変換とで異なるA/D変換回路が用いられる。よって、同位相のデジタル信号を加算することにより生じる誤差拡大を防止することができる。また、加算回数とA/D変換回路の数が一致すれば変換誤差を相殺することもできる。なお、ここで言う誤差とは、A/D変換回路の絶対的な誤差(オフセット誤差)ではなく、同じ入力値に対して使用するA/D変換回路が異なることによって生じる相対的な出力値の誤差を言う。   As described above, according to the present invention, the start order of the A / D conversion circuit is changed and the digital signals having the same phase are added every cycle of the A / D conversion process. For example, different A / D conversion circuits are used for the first A / D conversion in the first period and the first A / D conversion in the second period. Accordingly, it is possible to prevent error expansion caused by adding digital signals having the same phase. Further, if the number of additions matches the number of A / D conversion circuits, the conversion error can be canceled out. The error referred to here is not an absolute error (offset error) of the A / D conversion circuit, but a relative output value caused by different A / D conversion circuits used for the same input value. Say error.

本発明によれば、複数のA/D変換回路を用いることで発生する変換誤差の影響を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the influence of a conversion error generated by using a plurality of A / D conversion circuits.

以下、本発明のA/D変換回路および計測装置に係る実施形態として、距離計測装置(レーザレーダ装置)について説明する。レーザレーダ装置は、例えば自動車に取り付けられ、自車前方にレーザ光を照射して、照射したレーザ光が物体から反射して戻るまでの時間から物体との距離を計測する。なお、本発明の計測装置は、レーザレーダ装置に限らず、信号を入力し、計測を行う装置であれば、どのような装置であってもよいものである。   Hereinafter, a distance measurement device (laser radar device) will be described as an embodiment according to the A / D conversion circuit and the measurement device of the present invention. The laser radar device is attached to, for example, an automobile, irradiates laser light in front of the host vehicle, and measures the distance from the object from the time until the irradiated laser light is reflected from the object and returned. The measuring device of the present invention is not limited to a laser radar device, and may be any device as long as it receives a signal and performs measurement.

図5は、レーザレーダ装置の主要部を示すブロック図である。同図(A)に示すように、レーザレーダ装置は、制御回路30、LD(Laser Diode)駆動回路35、LD36、PD(Photo Diode)37、受光回路20、およびメモリ38を備えている。   FIG. 5 is a block diagram showing the main part of the laser radar device. As shown in FIG. 1A, the laser radar apparatus includes a control circuit 30, an LD (Laser Diode) drive circuit 35, an LD 36, a PD (Photo Diode) 37, a light receiving circuit 20, and a memory 38.

LD駆動回路35は、制御回路30からの計測開始指示に基づいて、LD36の発光を制御する。LD36から照射されるレーザ光は、同図(C)に示すように、検出対象としての物体(例えば、車両や路面)に反射する。物体に反射して戻ってきた反射光は、PD37によって受光される。PD37は、受光した反射光の強度に応じたアナログ信号を受光回路20に出力する。   The LD drive circuit 35 controls the light emission of the LD 36 based on the measurement start instruction from the control circuit 30. Laser light emitted from the LD 36 is reflected on an object (for example, a vehicle or road surface) as a detection target, as shown in FIG. The reflected light that has been reflected back to the object is received by the PD 37. The PD 37 outputs an analog signal corresponding to the intensity of the received reflected light to the light receiving circuit 20.

受光回路20は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御回路30に出力する。制御回路30は、積分処理部31および測距制御部32を機能的に備えている。積分処理部31は、本発明の加算手段に相当し、受光回路20から入力されるデジタル信号の加算処理を行う。測距制御部32は、レーザ光を照射してからその反射光を受光するまでの所用時間に基づいて物体との距離を計測する。通常、レーザレーダ装置は、1回の発光だけでは反射光の強度が微弱であり、ノイズとの差別化が困難であるため、複数回の発光、計測を行い、受光回路20の出力値を加算する処理を行う。   The light receiving circuit 20 converts the input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal to the control circuit 30. The control circuit 30 functionally includes an integration processing unit 31 and a distance measurement control unit 32. The integration processing unit 31 corresponds to the addition means of the present invention, and performs the addition process of the digital signal input from the light receiving circuit 20. The distance measurement control unit 32 measures the distance to the object based on the required time from when the laser light is irradiated until the reflected light is received. Usually, since the intensity of the reflected light is weak with only one light emission and it is difficult to differentiate it from noise, the laser radar device performs light emission and measurement a plurality of times and adds the output value of the light receiving circuit 20. Perform the process.

図5(B)に示すように、受光回路20は、PD37に並列に接続されるA/D変換回路21A、A/D変換回路21B、およびA/D変換回路21Cを備えている。また、受光回路20は、各A/D変換回路に接続されるA/D変換切替部22を備えている。この受光回路20と、制御回路30における積分処理部31により、本発明のA/D変換器が実現される。また、PD37からのアナログ信号入力が、本発明のアナログ信号入力端子に相当する。   As shown in FIG. 5B, the light receiving circuit 20 includes an A / D conversion circuit 21A, an A / D conversion circuit 21B, and an A / D conversion circuit 21C connected in parallel to the PD 37. The light receiving circuit 20 includes an A / D conversion switching unit 22 connected to each A / D conversion circuit. The A / D converter of the present invention is realized by the light receiving circuit 20 and the integration processing unit 31 in the control circuit 30. An analog signal input from the PD 37 corresponds to an analog signal input terminal of the present invention.

測距制御部32は、LD駆動回路35に計測開始指示を行うと同時に、A/D変換切替部22にトリガ信号を出力する。また、測距制御部32は、駆動周波数(本実施形態では90MHz)に応じてA/D変換切替部22に主A/D変換クロックを出力する。   The distance measurement control unit 32 issues a measurement start instruction to the LD drive circuit 35 and simultaneously outputs a trigger signal to the A / D conversion switching unit 22. Further, the distance measurement control unit 32 outputs a main A / D conversion clock to the A / D conversion switching unit 22 in accordance with the drive frequency (90 MHz in the present embodiment).

A/D変換切替部22は、本発明の開始信号生成手段に相当し、トリガ信号が入力されると、A/D変換回路21A、A/D変換回路21B、およびA/D変換回路21Cを順次制御してA/D変換を開始する。A/D変換切替部22は、主A/D変換クロックが入力される毎にA/D変換回路21A、A/D変換回路21B、およびA/D変換回路21Cに、それぞれ開始指令信号(副A/D変換クロック)を出力してA/D変換を行わせる。各A/D変換回路への開始指令信号は、30MHzの周波数で出力される。   The A / D conversion switching unit 22 corresponds to the start signal generating means of the present invention. When a trigger signal is input, the A / D conversion switching unit 22 switches the A / D conversion circuit 21A, the A / D conversion circuit 21B, and the A / D conversion circuit 21C. A / D conversion is started under sequential control. Each time the main A / D conversion clock is input, the A / D conversion switching unit 22 sends a start command signal (sub-signal) to the A / D conversion circuit 21A, the A / D conversion circuit 21B, and the A / D conversion circuit 21C, respectively. (A / D conversion clock) is output to perform A / D conversion. The start command signal to each A / D conversion circuit is output at a frequency of 30 MHz.

図6は、各信号を時系列に表したものである。同図(A)に示すように、A/D変換切替部22は、最初にトリガ信号および主A/D変換クロックが入力されたとき、A/D変換回路21Aに開始指令信号Aを出力する。A/D変換切替部22は、次に主A/D変換クロックが入力されると、A/D変換回路21Bに開始指令信号Bを出力する。その次に主A/D変換クロックが入力されると、A/D変換回路21Cに開始指令信号Cを出力する。そして、次に主A/D変換クロックが入力されると開始指令信号Aの出力から繰り返す。このように、A/D変換切替部22は、A/D変換回路21A、A/D変換回路21B、A/D変換回路21Cの順に繰り返しA/D変換を行わせる。受光回路20は、主A/D変換クロックの入力9回を計測の1周期とし、複数周期のA/D変換処理を行う。なお、本実施形態では、説明を容易にするため、1周期に9回のA/D変換を行う例を示すが、実際には1周期のA/D変換回数はさらに多数行うものである。   FIG. 6 shows each signal in time series. As shown in FIG. 6A, the A / D conversion switching unit 22 outputs a start command signal A to the A / D conversion circuit 21A when a trigger signal and a main A / D conversion clock are first input. . When the main A / D conversion clock is next input, the A / D conversion switching unit 22 outputs a start command signal B to the A / D conversion circuit 21B. Next, when a main A / D conversion clock is input, a start command signal C is output to the A / D conversion circuit 21C. Next, when the main A / D conversion clock is input, the process repeats from the output of the start command signal A. As described above, the A / D conversion switching unit 22 repeatedly performs A / D conversion in the order of the A / D conversion circuit 21A, the A / D conversion circuit 21B, and the A / D conversion circuit 21C. The light receiving circuit 20 performs the A / D conversion process of a plurality of periods, with nine inputs of the main A / D conversion clock as one measurement period. In this embodiment, for ease of explanation, an example in which A / D conversion is performed nine times in one cycle is shown, but actually, the number of A / D conversions in one cycle is further increased.

各周期においてA/D変換された後のデジタル信号は、制御回路30の積分処理部31で加算処理される。積分処理部31は、各計測周期におけるトリガ信号出力からの経過時間に対応してデジタル信号を積算し、メモリ38に記録する。すなわち、積分処理部31は、各周期における同位相のデジタル信号を加算する処理を行う。   The digital signal after A / D conversion in each cycle is added by the integration processing unit 31 of the control circuit 30. The integration processing unit 31 integrates the digital signal corresponding to the elapsed time from the trigger signal output in each measurement cycle, and records it in the memory 38. That is, the integration processing unit 31 performs processing for adding digital signals having the same phase in each cycle.

ここで、本実施形態の受光回路20は、A/D変換処理の周期毎に、A/D変換回路のA/D変換開始順序を変更する。例えば、同図(B)に示すように、A/D変換切替部22は、2周期目では、主A/D変換クロックが入力されたとき、最初にA/D変換回路21Bに開始指令信号Bを出力する。なお、A/D変換切替部22は、最初のトリガ信号および主A/D変換クロックが入力されたときは開始指令信号を出力せず、1クロックだけ休止する。すなわち、A/D変換切替部22は、1周期目において最後にA/D変換回路21Cに開始指令信号Cを出力し、その前のクロックではA/D変換回路21Bに開始指令信号Bを出力している。よって、2周期目の最初のクロックについては、A/D変換回路21Bを駆動させることができないため、1クロック経過後にA/D変換を行わせる。この分のずれは積分処理部31で補正する。つまり、積分処理部31は、2周期目においては、トリガ信号が出力された後、1クロック経過後に出力されるデジタル信号を1周期目の最初のデジタル信号と同位相として扱う。   Here, the light receiving circuit 20 of the present embodiment changes the A / D conversion start order of the A / D conversion circuit for each period of the A / D conversion process. For example, as shown in FIG. 5B, when the main A / D conversion clock is input in the second period, the A / D conversion switching unit 22 first supplies a start command signal to the A / D conversion circuit 21B. B is output. The A / D conversion switching unit 22 does not output a start command signal when the first trigger signal and the main A / D conversion clock are input, and pauses for one clock. That is, the A / D conversion switching unit 22 outputs the start command signal C to the A / D conversion circuit 21C last in the first cycle, and outputs the start command signal B to the A / D conversion circuit 21B in the previous clock. is doing. Therefore, since the A / D conversion circuit 21B cannot be driven for the first clock in the second period, A / D conversion is performed after one clock has elapsed. This deviation is corrected by the integration processing unit 31. That is, in the second period, the integration processing unit 31 treats the digital signal output after one clock has elapsed after the trigger signal is output as the same phase as the first digital signal in the first period.

A/D変換切替部22は、次に主A/D変換クロックが入力されると、A/D変換回路21Cに開始指令信号Cを出力する。その次に主A/D変換クロックが入力されると、A/D変換回路21Aに開始指令信号Aを出力する。そして、次に主A/D変換クロックが入力されると開始指令信号Bの出力から繰り返す。このように、A/D変換切替部22は、2周期目においては、A/D変換回路21B、A/D変換回路21C、A/D変換回路21Aの順に繰り返しA/D変換を行わせる。   When the main A / D conversion clock is input next, the A / D conversion switching unit 22 outputs a start command signal C to the A / D conversion circuit 21C. Next, when a main A / D conversion clock is input, a start command signal A is output to the A / D conversion circuit 21A. Then, when the main A / D conversion clock is input next, the process repeats from the output of the start command signal B. As described above, in the second period, the A / D conversion switching unit 22 repeatedly performs A / D conversion in the order of the A / D conversion circuit 21B, the A / D conversion circuit 21C, and the A / D conversion circuit 21A.

また、同図(C)に示すように、A/D変換切替部22は、3周期目では、主A/D変換クロックが入力されたとき、最初にA/D変換回路21Cに開始指令信号Cを出力する。そして、A/D変換回路21Aに開始指令信号Aを出力する。さらに、A/D変換回路21Bに開始指令信号Bを出力する。このように、A/D変換切替部22は、3周期目においては、A/D変換回路21C、A/D変換回路21A、A/D変換回路21Bの順に繰り返しA/D変換を行わせる。なお、3周期目においても、A/D変換切替部22は、最初のトリガ信号および主A/D変換クロックが入力されたときは開始指令信号を出力せず、1クロックだけ休止する。また、積分処理部31は、3周期目においても、トリガ信号が出力された後、1クロック経過後に出力されるデジタル信号を1周期目の最初のデジタル信号と同位相として扱う。   Further, as shown in FIG. 5C, the A / D conversion switching unit 22 first supplies a start command signal to the A / D conversion circuit 21C when the main A / D conversion clock is input in the third period. C is output. Then, the start command signal A is output to the A / D conversion circuit 21A. Further, a start command signal B is output to the A / D conversion circuit 21B. Thus, in the third period, the A / D conversion switching unit 22 repeatedly performs A / D conversion in the order of the A / D conversion circuit 21C, the A / D conversion circuit 21A, and the A / D conversion circuit 21B. Even in the third period, when the first trigger signal and the main A / D conversion clock are input, the A / D conversion switching unit 22 does not output the start command signal and pauses for one clock. Further, even in the third period, the integration processing unit 31 treats the digital signal output after one clock has elapsed after the trigger signal is output as the same phase as the first digital signal in the first period.

図7は、積分処理部31の積分処理を示す図である。積分処理部31は、各周期でA/D変換されたデジタル信号について同位相のデジタル信号を加算する。例えば、1周期目の最初のA/D変換回路21Aの出力値(同図A11)、2周期目の最初のA/D変換回路21Bの出力値(同図B21)、3周期目の最初のA/D変換回路21Cの出力値(同図C31)を加算する。   FIG. 7 is a diagram illustrating the integration process of the integration processing unit 31. The integration processing unit 31 adds a digital signal having the same phase to the digital signal subjected to A / D conversion in each cycle. For example, the output value of the first A / D conversion circuit 21A in the first cycle (A11 in the figure), the output value of the first A / D conversion circuit 21B in the second cycle (B21 in the figure), and the first output in the third cycle The output value of the A / D conversion circuit 21C (C31 in the figure) is added.

図7に示す例では、同じ入力値であっても、A/D変換回路21Bは、A/D変換回路21Aよりも大きい値を出力し、A/D変換回路21Cは、A/D変換回路21Aよりも小さい値を出力する相対的な誤差を有している。しかし、A/D変換処理の周期毎に、A/D変換開始順序を変更しているため、積分処理部31は、同位相のデジタル信号を加算すると、それぞれA/D変換回路21A,21B、21Cの出力値を加算することになるため、変換誤差を相殺することができる。   In the example shown in FIG. 7, even if the input values are the same, the A / D conversion circuit 21B outputs a larger value than the A / D conversion circuit 21A, and the A / D conversion circuit 21C It has a relative error that outputs a value smaller than 21A. However, since the A / D conversion start order is changed for each A / D conversion processing cycle, the integration processing unit 31 adds A / D conversion circuits 21A, 21B, Since the output value of 21C is added, the conversion error can be canceled.

なお、変換順序は、上記の例に限るものではなく、各位相におけるA/D変換回路のA/D変換回数が同数になるようにすれば、どのような順序であってもよい。例えば1周期目にA/D変換回路21A,21B,21Cの順にA/D変換を行い、2周期目にA/D変換回路21C,21A,21Bの順にA/D変換を行い、3周期目にA/D変換回路21B,21C,21Aの順にA/D変換を行うようにしてもよい。   Note that the conversion order is not limited to the above example, and any order may be used as long as the number of A / D conversions of the A / D conversion circuit in each phase is the same. For example, A / D conversion is performed in the order of the A / D conversion circuits 21A, 21B, and 21C in the first period, and A / D conversion is performed in the order of the A / D conversion circuits 21C, 21A, and 21B in the second period. Alternatively, A / D conversion may be performed in the order of the A / D conversion circuits 21B, 21C, and 21A.

なお、上記例では、計測回数(加算回数)が、A/D変換回路の数の整数倍に一致するようにしているが、必ずしも一致させる必要はない。例えば、A/D変換回路の数が3つで4周期の計測を行うと、1周期分だけ誤差が発生するが、3周期分の誤差は相殺されているため、全体としての変換誤差は低減することができる。特に、計測回数が多くなり、加算回数が多くなるにつれ、変換誤差の影響は小さくなる。また、A/D変換回路の数は3つ以上であってもよい。   In the above example, the number of measurements (the number of additions) is made to match an integer multiple of the number of A / D conversion circuits, but it is not always necessary to make them match. For example, if the number of A / D conversion circuits is three and measurement is performed for four cycles, an error occurs for one cycle, but the error for three cycles is canceled out, so the conversion error as a whole is reduced. can do. In particular, as the number of times of measurement increases and the number of additions increases, the influence of the conversion error decreases. Further, the number of A / D conversion circuits may be three or more.

図8を用いて、A/D変換回路間の相対的な誤差の影響について説明する。図8は、レーザ反射光の反射強度を時間軸上で表した図である。同図に示すグラフの縦軸(強度)は、積分処理部31が積分した後のメモリ38に記録されている値である。   The influence of the relative error between the A / D conversion circuits will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the reflection intensity of the laser reflected light on the time axis. The vertical axis (intensity) of the graph shown in the figure is a value recorded in the memory 38 after the integration processing unit 31 has integrated.

測距制御部32は、同図(A)示すように、しきい値を超える反射強度が存在した場合、LD36の発光を開始した時間(発光タイミング)から、最も高い反射強度が得られる時間(受光タイミング)までの時間差を求め、この時間差に基づいて物体との距離を求める。   As shown in FIG. 5A, the distance measurement control unit 32, when there is a reflection intensity that exceeds the threshold value, the time (the light emission timing) at which the highest reflection intensity is obtained from the time when the LD 36 starts to emit light (light emission timing). The time difference up to (light reception timing) is obtained, and the distance to the object is obtained based on this time difference.

ここで、従来の図3に示したような加算処理を行うと、A/D変換回路の相対的な誤差が大きくなり、図8(B)に示すように、反射強度の波形が変わる。そのため、実際にはノイズを示す反射強度であったとしてもしきい値を超える場合があり、物体との距離を正確に計測することができない。   Here, when the conventional addition processing as shown in FIG. 3 is performed, the relative error of the A / D conversion circuit increases, and the waveform of the reflection intensity changes as shown in FIG. 8B. Therefore, even if the reflection intensity actually indicates noise, the threshold value may be exceeded, and the distance from the object cannot be measured accurately.

また、従来の図4に示したように補正データを加算して誤差を解消する手法では、図8(C)に示すように、反射強度が全体として高くなってしまい、やはり実際にはノイズを示す反射強度であったとしてもしきい値を超える状況が発生する。また、ノイズの影響を避けるためにしきい値を高くすると、実際の物体の反射強度を検出することができなくなる可能性がある。   Also, in the conventional method of correcting the error by adding correction data as shown in FIG. 4, the reflection intensity is increased as a whole as shown in FIG. Even if it is the reflection intensity shown, a situation exceeding the threshold value occurs. Further, if the threshold value is increased in order to avoid the influence of noise, there is a possibility that the actual reflection intensity of the object cannot be detected.

これに対し、本実施形態の受光回路20は、図7に示したように、A/D変換処理の周期毎に、A/D変換回路のA/D変換開始順序を変更し、各周期でA/D変換されたデジタル信号について同位相のデジタル信号を加算するため、補正データを加算する必要なく、相対的な誤差を低減することができる。よって、処理負荷を抑えながらも、図8(B)や図8(C)に示したような状況が発生することがない。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the light receiving circuit 20 of the present embodiment changes the A / D conversion start order of the A / D conversion circuit for each period of the A / D conversion process, and at each period. Since the digital signal having the same phase is added to the A / D converted digital signal, it is possible to reduce the relative error without adding correction data. Therefore, the situation as shown in FIG. 8B or FIG. 8C does not occur while suppressing the processing load.

次に、図9は、レーザレーダ装置の計測動作を示すフローチャートである。測距制御部32がトリガ信号を出力すると、この動作を開始する。まず、A/D変換切替部22は、最初にA/D変換を行うA/D変換回路としてA/D変換回路21Aを選択する(s31)。そして、積分処理部31は、メモリ38を初期化する(s32)。   Next, FIG. 9 is a flowchart showing the measurement operation of the laser radar apparatus. This operation is started when the distance measurement control unit 32 outputs a trigger signal. First, the A / D conversion switching unit 22 first selects the A / D conversion circuit 21A as an A / D conversion circuit that performs A / D conversion (s31). Then, the integration processing unit 31 initializes the memory 38 (s32).

測距制御部32は、LD駆動回路35を駆動させ、LD36を発光させる(s33)。受光回路20は、測距制御部32から主A/D変換クロックを入力し、上記s31における選択処理で選択されたA/D変換回路でA/D変換処理を行う(s34)。積分処理部31は、受光回路20から出力されたデジタル信号出力値を積分する(s35)。その後、A/D変換切替部22は、次のA/D変換回路を選択する(s36)。例えば、A/D変換回路21Aを駆動している場合、A/D変換回路21Bを選択し、A/D変換回路21Bを駆動している場合、A/D変換回路21Cを選択し、A/D変換回路21Cを駆動している場合、A/D変換回路21Aを選択する。   The distance measurement control unit 32 drives the LD drive circuit 35 to cause the LD 36 to emit light (s33). The light receiving circuit 20 receives the main A / D conversion clock from the distance measurement control unit 32, and performs A / D conversion processing by the A / D conversion circuit selected in the selection processing in s31 (s34). The integration processing unit 31 integrates the digital signal output value output from the light receiving circuit 20 (s35). Thereafter, the A / D conversion switching unit 22 selects the next A / D conversion circuit (s36). For example, when the A / D conversion circuit 21A is driven, the A / D conversion circuit 21B is selected. When the A / D conversion circuit 21B is driven, the A / D conversion circuit 21C is selected, and the A / D conversion circuit 21A is selected. When the D conversion circuit 21C is driven, the A / D conversion circuit 21A is selected.

以上のようなA/D変換処理、積分処理、A/D変換回路の選択処理を所定回数(1周期分)繰り返す(s37)。A/D変換切替部22は、1周期分の処理が終了した後、どのA/D変換回路で最後にA/D変換を行ったか判断する(s38)。A/D変換回路21AでA/D変換を行っていた場合、A/D変換回路21Bを選択する(s39)。A/D変換回路21BでA/D変換を行っていた場合、A/D変換回路21Cを選択する(s40)。A/D変換回路21CでA/D変換を行っていた場合、A/D変換回路21Aを選択する(s41)。そして、所定積分回数(図6、図7の例では3回)、LD36の発光から処理を繰り返す(s42)。   The A / D conversion processing, integration processing, and A / D conversion circuit selection processing as described above are repeated a predetermined number of times (one cycle) (s37). The A / D conversion switching unit 22 determines which A / D conversion circuit has finally performed the A / D conversion after the processing for one cycle is completed (s38). If the A / D conversion circuit 21A performs A / D conversion, the A / D conversion circuit 21B is selected (s39). When A / D conversion is performed by the A / D conversion circuit 21B, the A / D conversion circuit 21C is selected (s40). When A / D conversion is performed by the A / D conversion circuit 21C, the A / D conversion circuit 21A is selected (s41). Then, the processing is repeated from the light emission of the LD 36 for a predetermined number of integration times (three times in the examples of FIGS. 6 and 7) (s42).

以上のようにして、本実施形態の受光回路は、A/D変換処理の周期毎に、A/D変換回路のA/D変換開始順序を変更する。積分処理部では、同位相のデジタル信号を加算すると、それぞれの周期において異なるA/D変換回路の出力値を加算することになり、A/D変換回路間の相対的な変換誤差を低減することができる。   As described above, the light receiving circuit of the present embodiment changes the A / D conversion start order of the A / D conversion circuit for each period of the A / D conversion process. In the integration processing unit, when the digital signals having the same phase are added, the output values of the different A / D conversion circuits are added in each cycle, and the relative conversion error between the A / D conversion circuits is reduced. Can do.

3つのA/D変換回路を用いて、変換速度を3倍にしたA/D変換器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the A / D converter which used 3 A / D conversion circuits, and tripled the conversion speed. 各信号を時系列に表した図である。It is the figure which represented each signal in time series. 積分処理部13の積分処理を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the integration process of the integration process part. 従来の誤差測定、補正処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the conventional error measurement and correction process. 本実施形態に係るレーザレーダ装置の主要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the laser radar apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る各信号を時系列に表した図である。It is the figure which represented each signal which concerns on this embodiment in time series. 本実施形態に係る積分処理部31の積分処理を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the integration process of the integration process part 31 which concerns on this embodiment. レーザ反射光の強度を時間軸上で表した図である。It is the figure which represented the intensity | strength of the laser reflected light on the time axis. レーザレーダ装置の計測動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement operation | movement of a laser radar apparatus.

Claims (2)

複数のA/D変換回路と、
A/D変換を開始させる開始指令信号を、前記複数のA/D変換回路に対して所定時間間隔で出力する開始信号生成手段と、
1つのアナログ信号入力端子と、を備え、
前記アナログ信号入力端子に前記複数のA/D変換回路を並列に接続したA/D変換器であって、
前記開始信号生成手段は、前記複数のA/D変換回路を第1の順序で所定回数を1周期としてA/D変換させ、前記複数のA/D変換回路を第2の順序で前記所定回数A/D変換させる変換処理を繰り返し行わせ、
前記第1の順序でA/D変換したデジタル信号と前記第2の順序でA/D変換したデジタル信号の同位相のデジタル信号をそれぞれ加算する加算手段と、を備えたA/D変換器。
A plurality of A / D conversion circuits;
Start signal generating means for outputting a start command signal for starting A / D conversion to the plurality of A / D conversion circuits at predetermined time intervals;
One analog signal input terminal, and
An A / D converter in which the plurality of A / D conversion circuits are connected in parallel to the analog signal input terminal,
The start signal generating unit performs A / D conversion on the plurality of A / D conversion circuits in a first order with a predetermined number of times as one cycle, and the plurality of A / D conversion circuits in the second order on the predetermined number of times. Let the A / D conversion process be repeated,
An A / D converter comprising: addition means for adding the digital signals having the same phase as the digital signals that have been A / D converted in the first order and the digital signals that have been A / D converted in the second order.
請求項1に記載のA/D変換器を用いた計測装置であって、前記所定回数が、1回の計測に必要な時間に相当する計測装置。   The measurement apparatus using the A / D converter according to claim 1, wherein the predetermined number of times corresponds to a time required for one measurement.
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