JP2010103927A - Gain adjustment circuit, a/d conversion apparatus, and gain adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゲイン調整回路、A/D変換装置及びゲイン調整方法に係り、特に、ゲインの調整にかかる時間を低減することに適したゲイン調整回路、A/D変換装置及びこのゲイン調整方法に関する。 The present invention relates to a gain adjustment circuit, an A / D conversion device, and a gain adjustment method, and more particularly, to a gain adjustment circuit, an A / D conversion device, and this gain adjustment method suitable for reducing the time required for gain adjustment. .
図7は、A/D変換装置の一般的な構成を説明するための図である。図示したA/D変換装置6は、A/D変換器1と、A/D変換器1に基準電圧を出力する基準電圧発生部2を備えている。
A/D変換装置では、製造上のばらつきや設計通りの理想回路からのずれにより、ゲイン誤差と呼ばれる誤差を生じることがある。このため、図7に示した構成は、A/D変換器1が基準電圧を基準にしてデジタル変換した信号のゲインを調整する乗算器3及びレジスタ4、以上の構成を制御するCPU(Central Processing Unit)5を備えている。
FIG. 7 is a diagram for explaining a general configuration of the A / D conversion apparatus. The illustrated A /
In an A / D converter, an error called a gain error may occur due to manufacturing variations or deviation from an ideal circuit as designed. Therefore, the configuration shown in FIG. 7 has a multiplier 3 and a register 4 that adjust the gain of a signal digitally converted by the A /
A/D変換装置では、入力信号Vaが入力された場合に、ユーザが望む、出力されるべき出力信号Daが得られる状態を「理想」とする。ところが、ゲイン誤差により、入力信号Vaに対して出力信号Daxが出力される場合がある。
このようなゲイン誤差は、CPU5がレジスタ4にゲインを書き込むことによって調整することができる。例えば、特許文献1に記載された従来技術では、CPU5が調整前変換値と理想値変換値との差分をレジスタ4に書き込むことによってゲインを調整している。ゲイン調整の調整回路には一般的にマイクロコンピュータが使われている。
Such a gain error can be adjusted by the
しかしながら、従来の技術では、ゲイン誤差を調整するために複数回の調整が必要であり、調整にかかる時間や処理回数を低減することが望まれていた。例えば、図7に示した構成の場合、CPU5は、A/D変換装置6の出力Doutをモニタしながらレジスタ4に書き込まれるゲイン値を変更する。ゲイン値の変更は、出力Doutが理想値となるまで繰り返し行われる。
However, the conventional technique requires a plurality of adjustments to adjust the gain error, and it has been desired to reduce the time required for the adjustment and the number of processes. For example, in the case of the configuration shown in FIG. 7, the
また、特許文献1の発明では、実測定電圧と理想測定電圧との差分を使って補正データを算出し、他の実測定電圧と補正データとの差分を格納する。このため、1回のゲインの変更に少なくとも2度A/D変換を行わなければならない。このため、特許文献1の発明は、ゲイン値を変更する際にマイクロコンピュータに複数回の命令を与える必要があり、処理にかかる負荷がいっそう大きくなる。
In the invention of
さらに、マイクロコンピュータは、比較的回路規模が大きいため、A/D変換器の中に取り込んで一体の構成とし難いという欠点がある。
本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであって、ゲイン誤差を調整するためのゲイン変更回数をより少なくして調整にかかる時間を短縮すると共に、調整にかかる負荷を低減でき、しかも回路規模を縮小できるゲイン調整回路、A/D変換装置、ゲイン調整方法を提供することを目的とする。
Further, since the microcomputer has a relatively large circuit scale, there is a drawback that it is difficult to incorporate the microcomputer into an A / D converter.
The present invention has been made in view of the above-described points, and can reduce the time required for adjustment by reducing the number of gain changes for adjusting the gain error, and reduce the load required for the adjustment. In addition, it is an object to provide a gain adjustment circuit, an A / D converter, and a gain adjustment method that can reduce the circuit scale.
以上の課題を解決するため、本発明の請求項1のゲイン調整回路は、アナログ信号をデジタル変換して得られるデジタル出力信号の値を、出力されるべき値であって、かつ当該デジタル出力信号と線形の関係にある理想値に調整するゲイン調整回路であって、前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出回路と、前記ゲイン誤差修正値算出回路によって算出された前記ゲイン誤差修正値が保存される第1保存部と、前記第1保存部に保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算器と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a gain adjustment circuit according to
本発明の請求項2のゲイン調整回路は、請求項1において、前記ゲイン誤差修正値算出回路が、入力されたアナログ信号をデジタル出力信号に変換して得られるデジタル出力信号を、前記理想値で除算してゲイン誤差修正値を算出する除算器を含むことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載のゲイン調整回路は、請求項1において、前記ゲイン誤差修正値算出回路が、前記理想値と、アナログ信号をデジタル出力信号に変換した際に生じる誤差を含むデジタル出力信号の値である誤差値とを比較する比較器を含み、前記比較器は、比較の結果に基づいて、前記誤差値を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値を出力することを特徴とする。
A gain adjustment circuit according to a second aspect of the present invention is the gain adjustment circuit according to the first aspect, wherein the gain error correction value calculation circuit converts a digital output signal obtained by converting an input analog signal into a digital output signal with the ideal value. It includes a divider for dividing and calculating a gain error correction value.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a gain adjustment circuit according to the first aspect, wherein the gain error correction value calculation circuit according to the first aspect includes a digital output including an error generated when the ideal value and an analog signal are converted into a digital output signal. A comparator that compares an error value that is a value of a signal, and the comparator outputs a gain error correction value that converts the error value into the ideal value based on a result of comparison. .
請求項4に記載のゲイン調整回路は、請求項1から3のいずれか1項において、任意の値に設定されたゲイン誤差修正値を保存する第2保存部と、前記第1保存部、前記第2保存部のいずれかを選択するセレクタと、を備え、前記乗算器は、前記セレクタによって選択された前記第1保存部、前記第2保存部のいずれかから読み出されたゲイン誤差修正値と、デジタル出力信号とを乗算することを特徴とする。 A gain adjustment circuit according to a fourth aspect of the present invention is the gain adjustment circuit according to any one of the first to third aspects, wherein the second storage unit stores a gain error correction value set to an arbitrary value, the first storage unit, A selector that selects one of the second storage units, and the multiplier is a gain error correction value read from either the first storage unit or the second storage unit selected by the selector. And the digital output signal.
請求項5に記載のA/D変換装置は、アナログ信号をデジタル変換して得られるデジタル出力信号の値を、出力されるべき値であって、かつ当該デジタル出力信号と線形の関係にある理想値に調整して出力するA/D変換装置であって、アナログ信号を入力し、デジタル出力信号に変換して出力するA/D変換器と、前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出回路と、前記ゲイン誤差修正値算出回路によって算出された前記ゲイン誤差修正値が保存される第1保存部と、前記第1保存部に保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算器と、を備えることを特徴とする。
The A / D conversion device according to
請求項6に記載のゲイン調整方法は、アナログ信号をデジタル変換して得られるデジタル出力信号の値を、出力されるべき値であって、かつ当該デジタル出力信号と線形の関係にある理想値に調整するゲイン調整方法であって、前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出工程と、前記ゲイン誤差修正値算出工程において算出されたゲイン誤差修正値を保存する保存工程と、前記保存工程において保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算工程と、を含むことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the gain adjustment method, the value of the digital output signal obtained by digital conversion of the analog signal is an ideal value that is a value to be output and is linearly related to the digital output signal. A gain adjustment method for adjusting, wherein an instruction for setting a gain error correction value for converting the digital output signal to the ideal value is input, and the digital output signal input within a predetermined time from the instruction is used. A gain error correction value calculation step for calculating the gain error correction value, a storage step for storing the gain error correction value calculated in the gain error correction value calculation step, and the gain error correction value stored in the storage step Is read according to the input timing of the digital output signal, and multiplies the input digital output signal by the gain error correction value Characterized in that it comprises a degree, the.
本発明の請求項1のゲイン調整回路によれば、ゲイン誤差修正値の設定の指示から所定の時間内にだけゲイン誤差修正値を算出し、算出されたゲイン誤差修正値を保存しておくことができる。そして、保存されているゲイン誤差修正値をデジタル出力信号の入力のタイミングに応じて読み出し、繰り返しデジタル出力信号のゲイン誤差の修正に使用することができる。 According to the gain adjustment circuit of the first aspect of the present invention, the gain error correction value is calculated only within a predetermined time from the instruction to set the gain error correction value, and the calculated gain error correction value is stored. Can do. Then, the stored gain error correction value can be read out in accordance with the input timing of the digital output signal and used repeatedly for correcting the gain error of the digital output signal.
また、デジタル出力値と理想値とが線形の関係にあることから、入力されたアナログ信号が変動しても同じゲイン誤差修正値を使ってゲイン誤差を修正することができる。このため、ゲイン誤差修正値を算出するためのA/D変換及び演算が1回で済み、また1回の修正でデジタル出力信号を理想値に変換することができるので、ゲイン誤差を短時間のうちに修正することもできる。
さらに、ゲイン誤差修正値設定の指示を入力した後は順次回路等が動作してデジタル出力信号のゲイン誤差を修正することができる。このため、CPU等の制御回路が1回の指示を出力するだけでゲイン誤差を修正することができる。
Further, since the digital output value and the ideal value have a linear relationship, the gain error can be corrected using the same gain error correction value even if the input analog signal fluctuates. For this reason, A / D conversion and calculation for calculating the gain error correction value are only required once, and the digital output signal can be converted into an ideal value by one correction. You can fix it later.
Further, after inputting an instruction for setting a gain error correction value, a circuit or the like can be operated sequentially to correct the gain error of the digital output signal. For this reason, the gain error can be corrected only by outputting a single instruction from a control circuit such as a CPU.
本発明の請求項2のゲイン調整回路によれば、前記ゲイン誤差修正値算出回路を除算器とし、他の乗算器やレジスタ等の保存部によってゲイン調整回路を構成することもできる。このため、マイクロコンピュータを使ってゲイン調整をする構成よりも回路面積を小型化すること有利である。
本発明の請求項3に記載のゲイン調整回路によれば、前記ゲイン誤差修正値算出回路を比較器とし、他の乗算器やレジスタ等の保存部によってゲイン調整回路を構成することもできる。このため、マイクロコンピュータを使ってゲイン調整をする構成よりも回路面積を小型化すること有利である。
本発明の請求項4に記載のゲイン調整回路によれば、算出されたゲイン誤差修正値、任意の値に設定されたゲイン誤差修正値のいずれかを適宜選択してゲイン誤差の修正に使用することもできる。
According to the gain adjustment circuit of
According to the gain adjustment circuit of the third aspect of the present invention, the gain error correction value calculation circuit may be used as a comparator, and the gain adjustment circuit may be configured by a storage unit such as another multiplier or a register. For this reason, it is more advantageous to reduce the circuit area than a configuration in which gain adjustment is performed using a microcomputer.
According to the gain adjustment circuit of the fourth aspect of the present invention, either the calculated gain error correction value or the gain error correction value set to an arbitrary value is appropriately selected and used to correct the gain error. You can also.
請求項5に記載のA/D変換装置によれば、ゲイン誤差修正値を算出するためのA/D変換及び演算が1回で済み、また1回の修正でデジタル出力信号を理想値に変換することができるので、ゲイン誤差を短時間のうちに修正することもできる。さらに、CPU等の制御回路が1回の指示を出力するだけでゲイン誤差を修正することができる。
請求項6に記載のゲイン調整方法によれば、ゲイン誤差修正値を算出するためのA/D変換及び演算が1回で済み、また1回の修正でデジタル出力信号を理想値に変換することができるので、ゲイン誤差を短時間のうちに修正することもできる。さらに、CPU等の制御回路が1回の指示を出力するだけでゲイン誤差を修正することができる。
According to the A / D conversion device of
According to the gain adjustment method of the sixth aspect, A / D conversion and calculation for calculating the gain error correction value are only required once, and the digital output signal is converted into an ideal value by one correction. Therefore, the gain error can be corrected in a short time. Furthermore, the gain error can be corrected only by outputting a single instruction from a control circuit such as a CPU.
以下、図を参照して本発明に係る実施形態1ないし実施形態3を説明する。
(実施形態1)
(構成)
図1は、本発明の実施形態1のA/D変換装置100と、A/D変換装置100を制御するCPU110とを示したブロック図である。A/D変換装置100のうち、A/D変換器101を除いた構成が実施形態1のゲイン調整回路となっている。また、図中に示した実線はアナログ入力信号やアナログ入力信号をA/D変換するために授受される演算値や変換後のデジタル信号を示す。
(Embodiment 1)
(Constitution)
FIG. 1 is a block diagram showing an A /
CPU110のA/D変換装置の制御は、シーケンサ108を介して実行される。図中の一点鎖線は、CPU110及びシーケンサ108から出力される制御信号を示している。制御信号には、後述するゲイン誤差の設定を開始することを指示する指示信号が含まれる。指示信号は、CPU110を備えるコンピュータ等をユーザが操作することによって出力される。
A/D変換装置は、A/D変換器101と、A/D変換器101がアナログ入力信号Vaをデジタル変換するのに使用される基準電圧を発生する基準電圧発生部103を備えている。A/D変換装置100は、さらに、除算器105、メモリ104、レジスタ、セレクタ107、乗算器102、シーケンサ108を有している。
Control of the A / D converter of the
The A / D converter includes an A /
A/D変換器101は基準電圧と、アナログ入力信号Vaとを比較してデジタル出力信号となるデジタル出力コードDaxを出力する。デジタル出力コードDaxは、A/D変換器101、基準電圧発生部103によって生じたゲイン誤差を含んでいる。メモリ104には、ユーザが望む、出力されるべきデジタル出力コードDa(以下、理想値とも記す)が保存されている。除算器105は、デジタル出力コードDaを、誤差を含むデジタル出力コードDaxによって除算する。
The A /
除算の結果得られた値は、デジタル出力コードを理想値に変換するデジタル出力信号修正値となる。実施形態1では、デジタル出力信号修正値を、以降、ゲイン誤差修正値Gaと記す。ゲイン誤差修正値Gaは、レジスタ106に保存される。
レジスタ106に保存されたゲイン誤差修正値Gaは、セレクタ107を介して乗算器102に出力される。デジタル出力コードDaxは、乗算器102においてゲイン誤差修正値Gaと乗算されてデジタル出力値DoutとしてA/D変換装置100から出力される。
The value obtained as a result of the division becomes a digital output signal correction value for converting the digital output code into an ideal value. In the first embodiment, the digital output signal correction value is hereinafter referred to as a gain error correction value Ga. The gain error correction value Ga is stored in the
The gain error correction value Ga stored in the
また、レジスタ106に保存されているゲイン誤差修正値GaはCPU110からも読み出すことができる。CPU110は、ゲイン誤差修正値Gaを読み出した場合に、読み出されたゲイン誤差修正値Gaを、セレクタ107を介して乗算器102に出力する。ゲイン誤差修正値Gaは、デジタル出力コードDaxと乗算器102において乗算される。
実施形態1では、メモリ104に保存される理想値Daを1つだけとする。そして、ゲイン誤差を設定するにあたり、メモリ104に保存されている理想値に対応する値のアナログ入力信号Vaを入力するようにユーザに指示する。指示は、A/D変換装置の仕様書等に入力すべきアナログ入力信号の値を記載しておくものであってもよいし、製品のHP等にアナログ入力信号Vaの値を掲示しておくものであってもよい。
The gain error correction value Ga stored in the
In the first embodiment, only one ideal value Da is stored in the
以上の構成において、除算器105には、シーケンサ108を介してCPU110からゲイン誤差修正値Gaの設定を指示する指示信号が入力される。このとき、A/D変換器101には、理想値Daに対応するアナログ入力信号Vaが入力されている。A/D変換器101によってアナログ入力信号Vaがデジタル出力信号Daxに変換される。除算器105は、このデジタル出力信号Daxで理想値Daを除算して正確なゲイン誤差修正値Gaを得る必要がある。
In the above configuration, the
このため、実施形態1では、デジタル出力信号Daxの入力及び除算を、指示信号の入力から所定の時間内に限って実行する。なお、所定の時間内とは、1ミリ秒、1秒、あるいは10秒といった一定の時間であってもよい。また、アナログ入力信号Vaの値とともにアナログ入力信号Vaを入力する時間をユーザに指示しておき、この時間内にデジタル出力信号Daxの入力及び除算を行うものであってもよい。 For this reason, in the first embodiment, the input and division of the digital output signal Dax are executed only within a predetermined time from the input of the instruction signal. The predetermined time may be a certain time such as 1 millisecond, 1 second, or 10 seconds. Alternatively, the user may be instructed to input the analog input signal Va together with the value of the analog input signal Va, and the digital output signal Dax may be input and divided within this time.
さらに、上述した実施形態1では、指示信号は1回で良く、指示信号出力停止を指示する信号は必要ではないが、CPU110を備えるコンピュータを操作してシーケンサ108に指示信号出力停止を指示する場合、指示信号出力停止が指示されるまでの時間に入力されたデジタル出力信号を理想値Daで除算するものであってもよい。なお、所定の時間内にデジタル出力信号を複数回実行した場合には、先に実行された除算によって得られたゲイン誤差修正値Gaを後の除算によって得られたゲイン誤差修正値Gaによって更新するものであってもよい。
Further, in the above-described first embodiment, the instruction signal may be one time, and the instruction signal output stop instruction is not necessary. However, the instruction signal output stop instruction is given to the
なお、実施形態1では、レジスタ109を備えていて、CPU110はレジスタ109に任意の値をゲイン誤差として書き込むことも可能である。実施形態1では、レジスタ106、レジスタ109のいずれかを選択するセレクタ107を備えている。そして、セレクタ107によってレジスタ106、109を切り替えることにより、算出されたゲイン誤差修正値Ga、任意のゲイン誤差のいずれかを使ってデジタル出力コードDaxのゲインを調整することができる。
In the first embodiment, the
以上述べた構成において、デジタル出力信号がデジタル出力コードDaxに、理想値は理想値Daに、ゲイン誤差修正値はゲイン誤差修正値Gaにそれぞれ相当する。また、除算器105がゲイン誤差修正値算出回路に、レジスタ106が第1保存部にそれぞれ相当する。さらに、ゲイン誤差修正値Gaはデジタル出力信号を入力するタイミングに応じて読み出され、乗算器102がゲイン誤差修正値Gaとデジタル出力コードDaxとを乗算する乗算器に相当する。レジスタ109は第2保存部に相当する。
In the configuration described above, the digital output signal corresponds to the digital output code Dax, the ideal value corresponds to the ideal value Da, and the gain error correction value corresponds to the gain error correction value Ga. The
(ゲイン誤差修正値)
ここで、アナログ入力信号Va、デジタル出力コードDax、理想値Da、ゲイン誤差修正値Gaの関係について説明する。
図2は、A/D変換器101の理想入出力特性グラフであって、縦軸に理想値Daを、横軸にアナログ入力信号Vaを示している。理想入力特性では、アナログ入力信号Vaに対し、デジタル出力コードDaが得られる。また、アナログ入力信号2Vaに対し、デジタル出力コード2Daが得られる。
(Gain error correction value)
Here, the relationship among the analog input signal Va, the digital output code Dax, the ideal value Da, and the gain error correction value Ga will be described.
FIG. 2 is an ideal input / output characteristic graph of the A /
図3は、ゲイン誤差を含んだA/D変換器101入出力特性を示す図である。縦軸に理想値Daを、横軸にアナログ入力信号Vaを示している。図示するように、実施形態1では、A/D変換器101の入出力特性は線形であることを前提にしている。
ゲイン誤差を含む場合、アナログ入力信号Vaが入力されたとき、A/D変換器101からデジタル出力コードDaと相違するデジタル出力コードDaxが出力される。このとき、ゲイン誤差修正値Gaは、
Ga=Da/Dax
と表される。
FIG. 3 is a diagram illustrating input / output characteristics of the A /
When a gain error is included, when the analog input signal Va is input, the A /
Ga = Da / Dax
It is expressed.
除算器105においてゲイン誤差修正値Gaが算出されると、ゲイン誤差修正値Gaはレジスタ106に書き込まれる。セレクタ107は、レジスタ106を指定してゲイン誤差修正値Gaを読み出し、乗算器102に出力する。乗算器102は、デジタル出力コードDaxに、ゲイン誤差修正値Ga、つまりDa/Daxを乗算する。乗算の結果、デジタル出力コードDaxは理想値Daに変換されて、A/D変換装置100から出力される。
When the gain error correction value Ga is calculated in the
次回のデジタル出力コードDaxの調整タイミングでは、セレクタ107がレジスタ106を選択し、レジスタ106から乗算器102にゲイン誤差修正値Gaが出力される。乗算器102では、前回のデジタル出力コードDaxの調整時と同様に、デジタル出力コードDaxにゲイン誤差修正値Gaを乗算し、デジタル出力コードDaに修正して出力する。
なお、デジタル出力コードDaxの修正は、周期的に繰り返し行われる。実施形態1では、周期的なデジタル出力コードDaxの修正のタイミングに応じてゲイン誤差修正値Gaがレジスタ106から乗算器102に読み出されてデジタル出力コードDaxと乗算される。
At the next adjustment timing of the digital output code Dax, the
The correction of the digital output code Dax is periodically repeated. In the first embodiment, the gain error correction value Ga is read from the
このため、実施形態1では、1度ゲイン誤差修正値Gaを算出すれば、リセットや電源が落とされない限りにおいては、以降の調整のタイミングではA/D変換及び除算器105による演算をすることなく、ゲイン誤差修正値Gaを得ることができる。このため、ゲイン誤差修正値Gaを算出するためにかかる時間を省き、高速にデジタルコード出力コードを調整することができる。また、リセット後や電源が落とされた後では、前もって読み出しておいたレジスタ106の値をレジスタ109に書き込むことでアナログ入力信号Va入力をすることなく、期待値Daを得ることができる。
For this reason, in the first embodiment, once the gain error correction value Ga is calculated, the A / D conversion and the calculation by the
なお、以上説明した構成において、アナログ入力信号Vaが変動し、例えば2Vaになった場合を考える。図2に示したように、アナログ入力信号2Vaに対応する理想値はデジタル出力コード2Daである。
このとき、実施形態1では、図3に示すようにA/D変換器101の入出力特性は線形であるから、A/D変換器101はデジタル出力コード2Daxを出力する。乗算器102では、レジスタ106からゲイン誤差修正値Gaが読み出され、デジタル出力コード2Daxに乗算される。この結果、A/D変換装置100からは、理想値であるデジタル出力コード2Daが出力される。つまり、実施形態1では、アナログ入力信号Vaが変動しても、1度の演算で得られたゲイン誤差修正値Gaをレジスタ106に書き込んでおき、繰り返し使って理想値を得ることが可能になる。
In the configuration described above, consider a case where the analog input signal Va fluctuates, for example, 2Va. As shown in FIG. 2, the ideal value corresponding to the analog input signal 2Va is the digital output code 2Da.
At this time, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, since the input / output characteristics of the A /
(動作)
図4は、実施形態1のA/D変換装置100が、ゲイン誤差修正値Gaをレジスタ106に保存するための動作を説明するためのフローチャートである。CPU110からシーケンサ108に命令が出力されると、シーケンサ108がA/D変換器101に制御信号を出力して処理が開始される。A/D変換器101は、入力された信号Ainがアナログ入力信号Vaであると判定する(ステップS401)。そして、基準電圧を使ってアナログ入力信号VaをA/D変換し、デジタル出力コードDaxを算出する(ステップS402)。
(Operation)
FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation for the A /
除算器105は、メモリ104から理想値Daを読み出し、デジタル出力コードを理想値Daによって除算し、ゲイン誤差修正値Gaを算出する(ステップS403)。ゲイン誤差修正値Gaは、セレクタ107を介してレジスタ106に書き込まれて保存される(ステップS404)。
以上の処理により、実施形態1では、演算によって得られるゲイン誤差修正値Gaをレジスタ106に保存することができる。そして、以降のゲイン調整には、レジスタ106に保存されているゲイン誤差修正値Gaが読み出され乗算器102に出力される。このため、ゲインの調整では、ゲイン誤差修正値Gaを得るためのA/D変換をすることなくデジタル出力コードを理想値に変換することができる。
The
Through the above processing, in the first embodiment, the gain error correction value Ga obtained by calculation can be stored in the
また、実施形態1では、図4を使って説明したように、CPU110から1回命令を出すだけで、ゲイン誤差修正値Gaの算出からレジスタ106への保存までの一連の処理を実行することができる。このため、CPU110にかかる負荷を低減し、CPU110により小型で安価な構成を採用することが可能になる。さらに、実施形態1の構成は、除算器105、レジスタ106、セレクタ107、乗算器102によってデジタル出力コードを調整する回路を構成できるので、マイクロコンピュータを使って調整する従来技術よりもゲイン調整回路の面積コストを削減することもできる。
In the first embodiment, as described with reference to FIG. 4, a series of processing from the calculation of the gain error correction value Ga to the storage in the
なお、実施形態1は、以上述べた構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態1では、ゲイン誤差修正値Gaが既知である場合、CPU110によって既知のゲイン誤差修正値Gaをレジスタ109に書き込んでおき、セレクタ107が常にレジスタを選択するようにすることが可能である。このような場合、ゲイン誤差修正値Gaを算出するために行われるA/D変換は不要になる。
The first embodiment is not limited to the configuration described above. That is, in the first embodiment, when the gain error correction value Ga is known, the
また、実施形態1ではメモリ104に予め理想値を保存してA/D変換装置を出荷するものとしているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、ユーザがアナログ入力信号Vaを入力し、デジタル出力信号Dbとして出力したい場合、メモリ104に理想値としてDbの値を書き込めばよい。メモリ104への書き込みは、CPU110から指示することが可能である。なお、メモリ104に任意の理想値を書き込めば、任意の値のアナログ信号を使ってゲイン誤差修正値Gaを設定することができる。
In the first embodiment, the ideal value is stored in advance in the
(実施形態2)
図5は、本発明の実施形態2のA/D変換装置100と、A/D変換装置100を制御するCPU110とを示したブロック図である。図中に示した構成のうち、図1において説明した構成と同様の構成については同様の符号を付して示し、説明を一部略すものとする。
実施形態2は、実施形態1がデジタル出力コードDaxを直接除算器105に入力し、除算器105において算出されたゲイン誤差修正値Gaをレジスタに保存していたのに対し、デジタル出力コードDaxをいったんレジスタに保存してから除算器105に出力する点で相違する。実施形態2では、除算器105からセレクタ107に直接ゲイン誤差修正値Gaが読み出されて乗算器102に出力される。
実施形態2の構成によっても、前述した実施形態1と同様の効果を得ることができる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram illustrating the A /
In the second embodiment, the digital output code Dax is directly input to the
Even with the configuration of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(実施形態3)
図6は、本発明の実施形態3のA/D変換装置100と、A/D変換装置100を制御するCPU110とを示したブロック図である。図中に示した構成のうち、図1において説明した構成と同様の構成については同様の符号を付して示し、説明を一部略すものとする。
実施形態3は、実施形態1が除算器105を使ってゲイン誤差修正値Gaを算出しているのに対し、比較器を使ってゲイン誤差修正値Gaを算出する点で相違する。すなわち、実施形態3では、レジスタにゲイン誤差の初期値Ga’を予め保存しておく。そして、A/D変換器101から出力されたデジタル出力信号Daxを乗算器102に入力し、乗算器102においてデジタル出力信号Daxと初期値Ga’とを乗算させる。
乗算器102における乗算の結果、
Da’=Ga’×Dax
が算出される。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a block diagram illustrating the A /
The third embodiment is different from the first embodiment in that the gain error correction value Ga is calculated using the
A result of multiplication in the
Da ′ = Ga ′ × Dax
Is calculated.
Daxは、比較器601に出力される。また、メモリ104に保存されている理想値Daが比較器601に読み出される。比較器601は、Daxと理想値Daとを比較し、乗算器102においてDa’=Daとなるようにレジスタ106のGa’を変更する。レジスタ106の変更方法は、DaとDa’を比較器106で比較し、Da<Da’の場合はGa’を減少させ、Da>Da’の場合はGa’を増加させて新しいDa’=Ga’×Daxを計算する。このDa’の計算とGa’の変更を繰り返すことによりDa=Da’となるGa’を求める事が可能となる。Ga’の増減値は変更の繰り返し毎に変えられて、例えば、初期値を1、1回目1/2、2回目1/4、3回目1/8・・・n回目1/(2n)とする。このことにより、実施形態3は、Da=Ga×Daxとなるゲイン誤差修正値Gaを求めることができる。
Dax is output to the
以上述べた実施形態3においても、1度のA/D変換でゲイン誤差修正値Gaを決定し、以降のゲイン調整にゲイン誤差修正値Gaを繰り返し使用することができる。
具体的には、Vaとして、例えば0.5V(入力フルスケール電圧の1/2)が入力された場合、18bitのA/D変換装置では、1/2フルスケールは216=65536コードとなり、これが期待値Daとなる。このとき、ゲイン修正誤差Ga=65536/Ga’として求められる。このように、本実施形態は、アナログ入力信号Vaを固定値に限定することによりGaを求めるパラメータが初期値Ga’のみで済むため、回路構成をも簡単化することができる。
Also in the third embodiment described above, the gain error correction value Ga can be determined by one A / D conversion, and the gain error correction value Ga can be repeatedly used for subsequent gain adjustment.
Specifically, for example, when 0.5V (1/2 of the input full-scale voltage) is input as Va, in the 18 -bit A / D converter, 1/2 full-scale is 2 16 = 65536 code, This is the expected value Da. At this time, the gain correction error Ga = 65536 / Ga ′ is obtained. As described above, in this embodiment, by limiting the analog input signal Va to a fixed value, the parameter for obtaining Ga is only the initial value Ga ′, so that the circuit configuration can be simplified.
なお、実施形態3において、比較器601は請求項3の比較器に相当する。
以上述べた実施形態1〜3のA/D変換装置は、いずれもアプリケーションとして主に電力計をターゲットとしている。電力計では、A/D変換装置でのゲイン誤差はそのまま電力誤差につながるため、補正が必須となる。さらに、ゲイン誤差は電力計で個体差があるため、1つ補正値を求めるだけでは済まず、個体ごとの補正も必要である。
In the third embodiment, the
All of the A / D converters according to
しかしながら、従来では図7にあるようにDoutを観測しながらレジスタ4を変更して補正を行う必要があり、必ず繰り返し作業の発生する手間のかかる補正方法となっていました。本実施形態1〜3によれば、作業を繰り返すことなくゲイン誤差を補正することができるので、ゲイン誤差を簡易に補正できる、操作性の良好な電力計を提供することに寄与することができる。 However, in the past, as shown in FIG. 7, it was necessary to make corrections by changing the register 4 while observing Dout, and this was a time-consuming correction method that required repetitive work. According to the first to third embodiments, the gain error can be corrected without repeating the work, which can contribute to providing a power meter with good operability that can easily correct the gain error. .
100 A/D変換装置
101 A/D変換器
102 乗算器
103 基準電圧発生部
104 メモリ
105 除算器
106,109 レジスタ
107 セレクタ
108 シーケンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 A / D converter 101 A /
Claims (6)
前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出回路と、
前記ゲイン誤差修正値算出回路によって算出された前記ゲイン誤差修正値が保存される第1保存部と、
前記第1保存部に保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算器と、
を備えることを特徴とするゲイン調整回路。 A gain adjustment circuit that adjusts a value of a digital output signal obtained by digital conversion of an analog signal to an ideal value that is a value to be output and is linearly related to the digital output signal,
A gain for inputting an instruction for setting a gain error correction value for converting the digital output signal into the ideal value, and calculating the gain error correction value using the digital output signal input within a predetermined time from the instruction An error correction value calculation circuit;
A first storage unit for storing the gain error correction value calculated by the gain error correction value calculation circuit;
A multiplier that reads the gain error correction value stored in the first storage unit according to an input timing of the digital output signal and multiplies the input digital output signal by the gain error correction value;
A gain adjustment circuit comprising:
入力されたアナログ信号をデジタル出力信号に変換して得られるデジタル出力信号を、前記理想値で除算してゲイン誤差修正値を算出する除算器を含むことを特徴とする請求項1に記載のゲイン調整回路。 The gain error correction value calculation circuit includes:
The gain according to claim 1, further comprising a divider that calculates a gain error correction value by dividing a digital output signal obtained by converting an input analog signal into a digital output signal by the ideal value. Adjustment circuit.
前記理想値と、アナログ信号をデジタル出力信号に変換した際に生じる誤差を含むデジタル出力信号の値である誤差値とを比較する比較器を含み、
前記比較器は、比較の結果に基づいて、前記誤差値を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値を出力することを特徴とする請求項1に記載のゲイン調整回路。 The gain error correction value calculation circuit includes:
A comparator that compares the ideal value with an error value that is a value of a digital output signal including an error that occurs when an analog signal is converted into a digital output signal;
The gain adjustment circuit according to claim 1, wherein the comparator outputs a gain error correction value for converting the error value into the ideal value based on a comparison result.
前記第1保存部、前記第2保存部のいずれかを選択するセレクタと、を備え、
前記乗算器は、前記セレクタによって選択された前記第1保存部、前記第2保存部のいずれかから読み出されたゲイン誤差修正値と、デジタル出力信号とを乗算することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のゲイン調整回路。 A second storage unit for storing a gain error correction value set to an arbitrary value;
A selector for selecting one of the first storage unit and the second storage unit,
The multiplier multiplies a gain error correction value read from either the first storage unit or the second storage unit selected by the selector by a digital output signal. 4. The gain adjustment circuit according to any one of 1 to 3.
アナログ信号を入力し、デジタル出力信号に変換して出力するA/D変換器と、
前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出回路と、
前記ゲイン誤差修正値算出回路によって算出された前記ゲイン誤差修正値が保存される第1保存部と、
前記第1保存部に保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算器と、
を備えることを特徴とするA/D変換装置。 An A / D converter that adjusts an output value of a digital output signal obtained by digitally converting an analog signal to an ideal value that is to be output and has a linear relationship with the digital output signal. There,
An A / D converter that inputs an analog signal, converts it to a digital output signal, and outputs it;
A gain for inputting a gain error correction value setting instruction for converting the digital output signal into the ideal value, and calculating the gain error correction value using the digital output signal input within a predetermined time from the instruction. An error correction value calculation circuit;
A first storage unit for storing the gain error correction value calculated by the gain error correction value calculation circuit;
A multiplier that reads the gain error correction value stored in the first storage unit according to an input timing of the digital output signal and multiplies the input digital output signal by the gain error correction value;
An A / D conversion device comprising:
前記デジタル出力信号を前記理想値に変換するゲイン誤差修正値の設定の指示を入力し、当該指示から所定の時間内に入力された前記デジタル出力信号を使って前記ゲイン誤差修正値を算出するゲイン誤差修正値算出工程と、
前記ゲイン誤差修正値算出工程において算出されたゲイン誤差修正値を保存する保存工程と、
前記保存工程において保存された前記ゲイン誤差修正値が前記デジタル出力信号の入力タイミングに応じて読み出され、入力された前記デジタル出力信号と前記ゲイン誤差修正値とを乗算する乗算工程と、
を含むことを特徴とするゲイン調整方法。 A gain adjustment method for adjusting a value of a digital output signal obtained by digital conversion of an analog signal to an ideal value that is a value to be output and is linearly related to the digital output signal,
A gain for inputting an instruction for setting a gain error correction value for converting the digital output signal into the ideal value, and calculating the gain error correction value using the digital output signal input within a predetermined time from the instruction An error correction value calculation step;
A storage step of storing the gain error correction value calculated in the gain error correction value calculation step;
A multiplication step of reading the gain error correction value stored in the storage step according to the input timing of the digital output signal and multiplying the input digital output signal by the gain error correction value;
A gain adjustment method comprising:
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