JP2010074519A - Ａ／ｄ変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ／Ｄ変換器によるアナログ信号からディジタル信号への変換の正常または異常の判別が可能となるＡ／Ｄ変換装置を得ること。
【解決手段】アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１と、Ａ／Ｄ変換器１がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する基準電圧発生回路（内部基準電圧発生回路２又は外部基準電圧発生回路４）と、前記基準電圧発生回路からの基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記基準電圧発生回路の基準電圧を比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器３とを備えたＡ／Ｄ変換装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換するものであって、変換されたディジタル信号の信頼性を確認できるＡ／Ｄ変換装置に関する。

図３は一般的なＡ／Ｄ変換装置を示すブロック図であり、Ａ／Ｄ変換器１０と、ディジタル制御回路１１からなり、これはアナログ信号を入力し、ディジタル信号に変換し、中央演算処理装置ＣＰＵなどでディジタル制御する装置の場合、アナログ信号をディジタル信号に変換する必要性があるときに使用される。そのような回路においては、Ａ／Ｄ変換器を用い、アナログ信号をディジタル信号に変換する。

図４は、非特許文献１に示されるＡ／Ｄ変換装置の従来の構成の一例である、並列比較型Ａ／Ｄ変換装置で、ラダー抵抗１２、複数の比較器１３、エンコーダ１４、出力ラッチ回路１５、クロック回路１６から構成されたものである。

入力アナログ信号は各比較器１３の一方の入力端子に入力されるようになっている。比較器１３はオペアンプなどの差動増幅器を用い、その数はｎビットの変換器であれば（２ｎ−１）個となる。そして、それぞれの比較器１３の他方の入力端子には基準電圧（参照電圧）（フルスケール値）を１ＬＳＢ分に分割した電圧が供給されるようになっている。各比較器１３では、各分割した電圧と入カアナログ信号（入カアナログ電圧）を比較し、何番目までの比較器１３がＨとなっているかを、バイナリで出力するデコーダを通すと、Ａ／Ｄ変換の結果を得ることができる。

このような構成のＡ／Ｄ変換装置では入力アナログ信号を、多くの比較器１３で一度に変換し、比較器１３とエンコーダ回路１４の２つの動作の応答速度で決まるので、変換速度が高速で変換時間が数ｎＳオーダのものもある（非特許文献１参照）。
知ると知らないとでは大違いアナ／デジ混在回路設計の勘どころ：日刊工業新聞社（Ｐ１９２−Ｐ１９３）

しかしながら、図４の従来のＡ／Ｄ変換装置では内部、または外部から与えられるＡ／Ｄ変換基準電圧が異常であるときに、Ａ／Ｄ変換された出カディジタル信号が正常な信号であるかどうかの認識ができない。

そのため、Ａ／Ｄ変換基準電圧が変動した場合、Ａ／Ｄ変換器に入力されたアナログ信号に対する正確なディジタル信号を得ることが不可能となる。Ａ／Ｄ変換器に入力されたアナログ信号に対する正確なディジタル信号が出力されているかどうかの信頼性を確認するには、Ａ／Ｄ変換器外部に基準電圧を監視するための回路を追加する必要性がある。

図４の従来のＡ／Ｄ変換装置は以上のように構成されているので、万一、基準電圧に異常が発生してアナログ信号に対する正確なディジタル信号に変換されていない場合でも、その異常は判別できず、出力されたディジタル信号の信頼性に欠けるという問題点があった。

本発明は、以上の問題点を解消するためになされたもので、Ａ／Ｄ変換器によるアナログ信号からディジタル信号への変換の正常又は異常の判別が可能となるＡ／Ｄ変換装置を得ることを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に対応する発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、前記基準電圧発生回路からの基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記基準電圧発生回路の基準電圧を比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器とを備えたＡ／Ｄ変換装置である。

本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器が、入力されたアナログ信号に対する正確なディジタル信号に変換しているかどうか確認することができるため、ディジタル制御回路側で正常又は異常を判別した信号により、入力されたディジタル信号を正しい値として使用できるか、排除するなどの処理を行うことができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置について図１を参照して説明する。

図１において、Ａ／Ｄ変換装置はＡ／Ｄ変換器１と、Ａ／Ｄ変換の基準電圧として電源から基準電圧を作成する内部基準電圧発生回路２とを同一集積回路で構成し、この集積回路に前記Ａ／Ｄ変換器１に対して集積回路外部から基準電圧を供給できるように端子を設けた構成としたものである。

そして、集積回路外部に比較器３を設け、この比較器３において前記集積回路の内部基準電圧発生回路２からの基準電圧、または、前記集積回路の外部にある外部基準電圧発生回路４から基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記内部基準電圧発生回路又は前記集積回路の外部からの基準電圧とを比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知するようにしたものである。

これ以外の構成として、集積回路を駆動するための電源母線ＶＳｌＰ、ＶＳｌＮが集積回路に設けられている。

このように構成することにより集積回路ＩＣ内部、もしくは外部から与えられた基準電圧が、集積回路外部の比較器３により基準電圧比較用信号４と比較され、この比較結果が所定以上のときＡ／Ｄ変換基準電圧異常であると判断され、基準電圧異常信号ＥＲＲが比較器３から出力される。比較器３の基準電圧異常信号ＥＲＲにより、ディジタル制御回路（図３の１１）側にＡ／Ｄ変換値が異常であることを伝達することができる。

以上述べた本発明の第１の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換基準電圧に異常が起こった場合においても、その判別ができるため、アナログ信号からディジタル信号に変換された出力信号の信頼度が判断できる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置について図２を参照して説明する。

図２のＡ／Ｄ変換装置は、前述した第１の実施形態例では集積回路外部に存在していた、Ａ／Ｄ変換基準電圧を監視するための比較器３を含めて集積回路内に搭載した構成であり、この場合の集積回路を駆動するための電源母線ＶＳｌＰ、ＶＳｌＮが集積回路に設けられている。

集積回路内部、もしくは集積回路外部から与えられた基準電圧が、集積回路内部の比較器３により基準電圧比較用信号と比較され、この比較結果、所定以上の差があるとＡ／Ｄ変換基準電圧異常であると判断される。比較器３の信号により、ディジタル制御回路側にＡ／Ｄ変換値が異常である異常信号ＥＲＲを伝達するようになっている。

本発明の第２の実施形態において、Ａ／Ｄ変換基準電圧に異常が起こった場合においても、その判別ができるため、アナログ信号からディジタル信号に変換された出力信号の信頼度が判断できる。

（第３の実施形態）
前述の実施形態は、各構成の大半又は全てを集積回路内に構成した例であるが、これを次のように集積回路構成としないようにしても、前述の実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、例えば図２の集積回路の構成を除去したもので、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１と、Ａ／Ｄ変換器１がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する基準電圧発生回路（内部基準電圧発生回路２又は外部基準電圧発生回路４）と、前記基準電圧発生回路からの基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記基準電圧発生回路の基準電圧を比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器３とを備えたものである。

以上述べた本発明の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器が、入力されたアナログ信号に対する正確なディジタル信号に変換しているかどうか確認することができるため、ディジタル制御回路側で正常／異常を判別した信号により、入力されたディジタル信号を正しい値として使用できるか、排除するなどの処理を行うことができる。

本発明のＡ／Ｄ変換回路の実施形態１を説明するための構成図。 本発明のＡ／Ｄ変換回路の実施形態２を説明するための構成図。 本発明が使用される一般的なＡ／Ｄ変換回路の構成図。 従来のＡ／Ｄ変換回路の一例を示す構成図。

符号の説明

１…Ａ／Ｄ変換器、２…内部基準電圧発生回路、３…比較器、４…外部基準電圧発生回路。

Claims (3)

1. アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、
   前記基準電圧発生回路からの基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記基準電圧発生回路の基準電圧を比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器と、
   を備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
2. アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器及び前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する内部基準電圧発生回路を同一集積回路で構成し、かつ前記Ａ／Ｄ変換器に外部からの基準電圧を入力可能とする端子を前記集積回路に設け、前記集積回路の内部基準電圧発生回路からの基準電圧、または、前記集積回路の外部から入力される基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記内部基準電圧発生回路又は前記集積回路の外部からの基準電圧とを比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器と、
   を備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
3. アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換する際の基準電圧を出力する内部基準電圧発生回路と、
   前記Ａ／Ｄ変換器に外部からの基準電圧を入力可能とする端子と、
   前記集積回路の内部基準電圧発生回路からの基準電圧、または、前記端子から入力される外部基準電圧の正常又は異常を判定するための基準電圧比較用信号と、前記内部基準電圧発生回路又は前記集積回路の外部からの基準電圧とを比較し、この比較結果が所定値以上のとき前記基準電圧が異常であることを報知する比較器を、同一集積回路で構成し、前記端子を介して前記集積回路外部からの基準電圧が前記Ａ／Ｄ変換器及び前記比較器に入力されるようにしたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。

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