JP2010187102A - Analog/digital converter and analog/digital conversion correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ/ディジタル変換装置及びアナログ/ディジタル変換補正方法に関する。 The present invention relates to an analog / digital conversion apparatus and an analog / digital conversion correction method.
音声、画像、通信などの各種信号を数値(ディジタル値)として各種の演算処理を行うために、アナログ信号をディジタル値に変換するアナログ/ディジタル変換(以下、A/D変換という)が用いられている。例えば、特許文献1に従来のA/D変換器が記載されている。特許文献1によれば、A/D変換器は、被検出アナログ信号を被検出のディジタル信号に変換する被検出用のアナログディジタル変換部と、基準アナログ信号を基準ディジタル信号に変換する基準アナログディジタル変換部とを有し、精度の高い電源電圧を生成し、それを2つの抵抗器を用いて分圧して基準アナログ信号を生成し、それを基準ディジタル信号に変換し、これを用いて被検出用のアナログディジタル変換部の出力した被検出のディジタル信号を補正している。
Analog / digital conversion (hereinafter referred to as A / D conversion) for converting an analog signal into a digital value is used to perform various arithmetic processes using various signals such as voice, image, and communication as numerical values (digital values). Yes. For example,
また、電圧/周波数変換(V/F変換)を利用したA/D変換装置において、高精度にA/D変換を行う技術がある。例えば、特許文献2によれば、2つのA/D変換器を搭載し、連続してA/D変換を行いながら、同時にA/D変換器の補正を行う。A/D変換装置は、複数の測定目標電圧値のそれぞれに対して、複数のアナログの基準電圧を発生する基準電圧発生部と、基準電圧発生部からの複数のアナログ基準電圧を受けて、対応する複数のデジタル信号を出力する第1アナログデジタル変換器と、第1アナログデジタル変換器からの複数のデジタル信号を基に、複数の測定目標電圧値のそれぞれに対応する測定目標デジタル信号を演算する第1演算部と、測定用アナログ電圧を入力して対応するデジタル測定値を出力する第2アナログデジタル変換器と、測定目標デジタル信号に基づいて、第2アナログデジタル変換器の出力したデジタル測定値に対して、所定の補正のための演算を行なう第2演算部とを含む。
In addition, there is a technique for performing A / D conversion with high accuracy in an A / D conversion apparatus using voltage / frequency conversion (V / F conversion). For example, according to
従来のA/D変換装置では、簡単な回路構成で温度補正を行うことができなかった。 Conventional A / D converters cannot perform temperature correction with a simple circuit configuration.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことのできるA/D変換装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an A / D conversion apparatus capable of correcting temperature characteristics with a simple circuit configuration.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るA/D変換装置は、アナログ入力電圧を周波数に変換する第1の電圧/周波数変換手段と、アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記基準電圧発生手段の出力する電圧を周波数に変換する第2の電圧/周波数変換手段と、前記第1の電圧/周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第1の計数手段と、前記第2の電圧/周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第2の計数手段と、を備え、前記第1の計数手段及び前記第2の計数手段は、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、前記第2の計数手段のカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第1の計数手段のカウント値を、アナログ/ディジタル変換後のディジタル値とすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an A / D conversion device according to a first aspect of the present invention generates first voltage / frequency conversion means for converting an analog input voltage into a frequency and a voltage serving as an analog reference. Reference voltage generation means, second voltage / frequency conversion means for converting the voltage output from the reference voltage generation means to frequency, and first count for counting the frequency output from the first voltage / frequency conversion means And second counting means for counting the frequency output from the second voltage / frequency converting means, and the first counting means and the second counting means are externally input sampling. The count operation is started from the time of signal activation, and the count value of the first count means at the time when the count value of the second count means matches a predetermined count value Characterized by a digital value after Le conversion.
本発明によれば、簡単な回路構成でA/D変換の温度補正を行うことができる。 According to the present invention, A / D conversion temperature correction can be performed with a simple circuit configuration.
また、連続してA/D変換を行いながら、A/D変換の温度補正を行うことができる。 Further, temperature correction for A / D conversion can be performed while performing A / D conversion continuously.
また、補正のために除算などの高度な演算を別途行う必要がなく、回路規模が小さくなり、消費電力が小さくて済む。 In addition, it is not necessary to separately perform advanced calculations such as division for correction, the circuit scale is reduced, and power consumption is reduced.
好ましくは、前記前記第1の電圧/周波数変換手段及び前記第2の電圧/周波数変換手段は同一の電圧/周波数特性及び温度特性を有することを特徴とする。 Preferably, the first voltage / frequency conversion means and the second voltage / frequency conversion means have the same voltage / frequency characteristics and temperature characteristics.
その結果、A/D変換の補正の精度を向上することができる。 As a result, the accuracy of A / D conversion correction can be improved.
好ましくは、前記所定のカウント値は、アナログ/ディジタル変換装置の外部から変更可能であることを特徴とする。 Preferably, the predetermined count value can be changed from outside the analog / digital converter.
その結果、A/D変換の補正のための調整を外部から容易に行うことができる。 As a result, adjustment for correcting A / D conversion can be easily performed from the outside.
好ましくは、前記基準電圧発生手段の発生する電圧は、アナログ/ディジタル変換装置の外部から制御可能であることを特徴とする。 Preferably, the voltage generated by the reference voltage generating means can be controlled from outside the analog / digital converter.
その結果、A/D変換の補正のための調整を外部から容易に行うことができる。 As a result, adjustment for correcting A / D conversion can be easily performed from the outside.
本発明の第2の観点に係るアナログ/ディジタル変換補正方法は、アナログ入力電圧を周波数に変換する第1の電圧/周波数変換ステップと、アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生ステップと、前記基準電圧発生ステップの出力する電圧を周波数に変換する第2の電圧/周波数変換ステップと、前記第1の電圧/周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第1の計数ステップと、前記第2の電圧/周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第2の計数ステップと、を備え、前記第1の計数ステップ及び前記第2の計数ステップは、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、前記第2の計数ステップのカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第1の計数ステップのカウント値を、アナログ/ディジタル変換後のディジタル値とすることを特徴とする。 An analog / digital conversion correction method according to a second aspect of the present invention includes a first voltage / frequency conversion step of converting an analog input voltage into a frequency, a reference voltage generation step of generating a voltage serving as an analog reference, A second voltage / frequency conversion step for converting a voltage output from the reference voltage generation step into a frequency; a first counting step for counting a frequency output from the first voltage / frequency conversion step; A second counting step that counts the frequency output from the voltage / frequency conversion step, wherein the first counting step and the second counting step are times of activation of the sampling signal input from the outside. The counting operation is started from the first counting step, and the first counting at the time when the counting value of the second counting step matches the predetermined counting value. The count value of the step, characterized by a digital value after analog / digital conversion.
本発明のA/D変換装置によれば、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことができる。 According to the A / D conversion device of the present invention, temperature characteristics can be corrected with a simple circuit configuration.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態に係るA/D変換装置10の構成を示すブロック図である。A/D変換装置10は、アナログ信号を入力する入力端子11と、アナログの基準電圧を発生する基準電圧発生部12と、2つのV/F変換部13A、13Bと、2つの計数部14A、14Bと、出力端子15を備え、アナログ信号をA/D変換したディジタル値を出力端子15から出力する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an A /
基準電圧発生部12は、所定の電圧を発生する。例えば、A/D変換装置10の電源電圧を抵抗器により分割することにより所定の電圧を発生する。
The
V/F変換部13A、13Bは、入力されるアナログ信号の電圧に応じた周波数のパルス波形を出力する。V/F変換部13Aは、入力端子11に入力されるアナログ信号の電圧を周波数に変換し出力する。V/F変換部13Bは、基準電圧発生部12の出力電圧を周波数に変換し出力する。V/F変換部13A、13Bは、VCO(電圧制御発振器)などにより構成される。
The V /
計数部14A、14Bは、周波数をカウントする。計数部14Aは、V/F変換部13Aの出力する信号の周波数をカウントする。計数部14Bは、V/F変換部13Bの出力する信号の周波数をカウントする。計数部14Aから、A/D変換後のディジタル値(Dx)が出力端子15に出力される。
The counting
次に、A/D変換装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the A /
図2の(a)は、ある所定の温度におけるA/D変換装置10の動作の例を示すタイムチャートである。入力端子11に所定の電圧が入力された場合を想定している。図2の(a)の上から順に、サンプリング信号、V/F変換部13Aの出力信号、計数部14Aのカウント値、V/F変換部13Bの出力信号、計数部14Bのカウント値、の変化する様子を示す。
FIG. 2A is a time chart showing an example of the operation of the A /
P1、P2は、サンプリング信号の活性化の時点を示している。サンプリング信号は、所定の間隔でA/D変換装置10の外部から入力される。
P1 and P2 indicate activation points of the sampling signal. Sampling signals are input from the outside of the A /
V/F変換部13Aは、入力端子11の所定の電圧に対応して、一定の周波数(周期TAx)で発振するパルス信号を出力する。計数部14Aは、サンプリング信号の活性化時点P1からカウントを始め、V/F変換部13Aの出力するパルス波形の立ち上がり信号(図中の矢印)を検出するごとにカウント値を1つ増加させる。
The V /
V/F変換部13Bは、基準電圧発生部12の所定の電圧に対応して一定の周波数(周期TBx)で発振するパルス信号を出力する。計数部14Bは、サンプリング信号の活性化時点P1からカウントを始め、V/F変換部13Bの出力するパルス波形の立ち上がり信号(図中の矢印)を検出するごとにカウント値を1つ増加させる。
The V /
Pxは、計数部14Bのカウント値が、所定のカウント値(M)に一致した時点を示す。計数部14Bは、所定のカウント値(M)に一致したことを計数部14Aに通知する。計数部14Aは、計数部14Bからの通知を受けカウントを停止し、カウント値Dxを保持する。また、新たにサンプリング信号が活性化される時点(P2)まで、カウント動作を停止する。計数部14Aのカウント値Dxが、A/D変換値として出力端子15に出力される。
Px indicates a point in time when the count value of the
このような動作により、サンプリング信号の活性化時点P1からPxまでの時間TCxにおける計数部14Aのカウント値が、A/D変換値Dxとなる。ここで、A/D変換値Dx、カウント時間TCxは、入力端子11の電圧、所定のカウント値M、基準電圧発生部12の発生する出力電圧、等に依存して決まる。TCxを大きくすれば、A/D変換値Dxを大きくでき、分解能が向上する。なお、サンプリング期間内にA/D変換が終了するよう、TCxをサンプリング周期よりも小さくする必要がある。それには、所定のカウント値Mや、基準電圧発生部12の発生する電圧を調整すればよい。
By such an operation, the count value of the
図2の(b)は、図2の(a)の場合と異なる温度におけるA/D変換装置10の動作の例を示すタイムチャートである。入力端子11の電圧、基準電圧発生部12の出力電圧は、図2の(a)の場合と同じものとする。温度変化により、V/F変換部13A、13Bの電圧/周波数特性が変化し、V/F変換部13A、13Bの周期が長くなり、それぞれ周期TAy、TByになったものとする。
FIG. 2B is a time chart showing an example of the operation of the A /
Pyは、計数部14Bのカウント値が、所定のカウント値(M)に一致した時点を示す。時間TCyは、サンプリング信号の活性化時点P1から時点Pyまでの時間を示す。V/F変換部13Bの発振する周期がTBxからTByへと長くなったのに伴い、時間TCyは図2の(a)の場合の時間TCxより長くなっている。
Py indicates a point in time when the count value of the
V/F変換部13Aの発振する周期がTAxからTAyへと長くなったため、計数部14Aのカウント値の増加の速度が遅くなり、その結果、A/D変換値は小さくなる傾向にある。一方、カウント期間がTCxからTCyへと長くなっている。カウント期間を温度変化の状況に応じたカウント期間TCyとすることにより、V/F変換部13Aの周期が長くなった影響が緩和され、A/D変換値DyはDxに近似した値となる。
Since the oscillation period of the V /
その結果、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことができる。 As a result, the temperature characteristic can be corrected with a simple circuit configuration.
また、補正のために必要な回路は、所定カウント値Mとの比較を行う比較器のみであり、補正のために除算器などの演算器を搭載する必要がなく、回路規模を小さくできる。 Further, the circuit necessary for the correction is only a comparator for comparing with the predetermined count value M, and it is not necessary to mount an arithmetic unit such as a divider for the correction, and the circuit scale can be reduced.
また、V/F変換部13A、13Bの電圧/周波数特性や温度特性が同じか近似している場合には、温度変化により生じるV/F変換部13A、13Bの周期の変化はほぼ比例する関係にあると考えられ、カウント期間を温度に応じて変化させることにより、A/D変換の補正の精度を向上することができる。
Further, when the voltage / frequency characteristics and temperature characteristics of the V /
また、計数部14Bにおいて比較される所定のカウント値Mや、基準電圧発生部12の発生する電圧は、A/D変換装置10の外部から変更できることが望ましい。
Further, it is desirable that the predetermined count value M compared in the
それにより、A/D変換の精度の調整など、補正のための調整を外部から容易に行うことができる。 Thereby, adjustment for correction such as adjustment of the accuracy of A / D conversion can be easily performed from the outside.
なお、各実施の形態で説明したA/D変換装置10、基準電圧発生部12、V/F変換部13A、13B、及び計数部14A、14Bの回路構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
The circuit configurations of the A /
10 A/D変換装置
11 入力端子
12 基準電圧発生部
13A、13B V/F変換部
14A、14B 計数部
15 出力端子
P1、P2 サンプリング信号活性化時点
M 所定カウント値
TCx、TCy カウント期間
TAx、TAy V/F変換部の発振周期
TBx、TBy V/F変換部の発振周期
Dx、Dy A/D変換後のディジタル値
10 A / D converter
11 Input terminal
12
15 Output terminals P1, P2 Sampling signal activation time
M Predetermined count value TCx, TCy Count period TAx, TAy Oscillation period of V / F converter TBx, TBy Oscillation period of V / F converter Dx, Dy Digital value after A / D conversion
Claims (5)
アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記基準電圧発生手段の出力する電圧を周波数に変換する第2の電圧/周波数変換手段と、
前記第1の電圧/周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第1の計数手段と、
前記第2の電圧/周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第2の計数手段と、
を備えるアナログ/ディジタル変換装置であって、
前記第1の計数手段及び前記第2の計数手段は、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、
前記第2の計数手段のカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第1の計数手段のカウント値を、アナログ/ディジタル変換後のディジタル値とする
ことを特徴とするアナログ/ディジタル変換装置。 First voltage / frequency converting means for converting an analog input voltage into a frequency;
A reference voltage generating means for generating an analog reference voltage;
Second voltage / frequency converting means for converting the voltage output from the reference voltage generating means into a frequency;
First counting means for counting the frequency output from the first voltage / frequency converting means;
Second counting means for counting the frequency output from the second voltage / frequency converting means;
An analog / digital conversion device comprising:
The first counting means and the second counting means start a counting operation from the time of activation of a sampling signal input from the outside,
The count value of the first counting means when the count value of the second counting means matches a predetermined count value is a digital value after analog / digital conversion. Conversion device.
ことを特徴とする請求項1に記載のアナログ/ディジタル変換装置。 The analog / digital conversion device according to claim 1, wherein the first voltage / frequency conversion unit and the second voltage / frequency conversion unit have the same voltage / frequency characteristic and temperature characteristic.
ことを特徴とする請求項1に記載のアナログ/ディジタル変換装置。 The analog / digital conversion apparatus according to claim 1, wherein the predetermined count value can be changed from outside the analog / digital conversion apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載のアナログ/ディジタル変換装置。 The analog / digital conversion apparatus according to claim 1, wherein the voltage generated by the reference voltage generation means can be changed from outside the analog / digital conversion apparatus.
アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生ステップと、
前記基準電圧発生ステップの出力する電圧を周波数に変換する第2の電圧/周波数変換ステップと、
前記第1の電圧/周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第1の計数ステップと、
前記第2の電圧/周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第2の計数ステップと、
を備えるアナログ/ディジタル変換補正方法であって、
前記第1の計数ステップ及び前記第2の計数ステップは、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、
前記第2の計数ステップのカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第1の計数ステップのカウント値を、アナログ/ディジタル変換後のディジタル値とする
ことを特徴とするアナログ/ディジタル変換補正方法。 A first voltage / frequency conversion step for converting an analog input voltage to a frequency;
A reference voltage generation step for generating an analog reference voltage;
A second voltage / frequency conversion step for converting the voltage output from the reference voltage generation step into a frequency;
A first counting step for counting a frequency output from the first voltage / frequency conversion step;
A second counting step for counting the frequency output from the second voltage / frequency conversion step;
An analog / digital conversion correction method comprising:
The first counting step and the second counting step start a counting operation from the time of activation of a sampling signal input from the outside,
An analog / digital signal obtained by converting the count value of the first count step at the time when the count value of the second count step matches a predetermined count value into a digital value after analog / digital conversion. Conversion correction method.
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JP2009028680A JP2010187102A (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Analog/digital converter and analog/digital conversion correction method |
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Cited By (1)
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JP2016123050A (en) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
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2009
- 2009-02-10 JP JP2009028680A patent/JP2010187102A/en active Pending
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