JP2013201598A - Analog-digital conversion device and analog-digital conversion method - Google Patents

Analog-digital conversion device and analog-digital conversion method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog-digital conversion device that sequentially selectively converts analog signals of a plurality of channels to digital signals with higher precision while avoiding prolonging a processing time.SOLUTION: The analog-digital conversion device includes: a multiplexer 11 for receiving analog signals of a plurality of channels CH1-CH7 and sequentially selectively outputting the analog signal of each channel; a sample-and-hold circuit 12 for charging the analog signal output by the multiplexer 11 in a capacitor 22 to hold a voltage of the analog signal; a digital signal conversion section 13 for converting the voltage value of each channel held in the sample-and-hold circuit 12 to a corresponding digital signal; and a correction processing section 14 for correcting the digital signal converted by the digital signal conversion section 13 on the basis of a difference value from the digital signal of the preceding channel.

Description

本発明は、複数チャンネルのアナログ信号を順次切り替えてデジタル信号に変換するアナログデジタル変換装置及びアナログデジタル変換方法に関する。   The present invention relates to an analog-to-digital conversion apparatus and an analog-to-digital conversion method for sequentially converting analog signals of a plurality of channels into digital signals.

従来から、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換装置が用いられている。アナログデジタル変換装置では、チャンネルを切り替えながら定周期で連続的にアナログ信号をデジタル信号に変換する掃引モードによって、変換時間の短縮を図っている。また、アナログデジタル変換装置は、掃引モードで動作することで、単一のAD変換器によって、多チャンネルのアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。   Conventionally, an analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal has been used. In the analog-digital converter, the conversion time is shortened by a sweep mode in which an analog signal is continuously converted into a digital signal at a constant cycle while switching channels. Further, the analog-to-digital converter operates in the sweep mode, and can convert a multi-channel analog signal into a digital signal by a single AD converter.

例えば、特許文献1には、サンプルホールド回路のコンデンサの高電位側の端子をGNDに接続するスイッチを用いてホールド電圧を放電させ、直前のチャンネルにおけるAD変換処理の影響を受けないようにしたAD変換器が記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses an AD in which a hold voltage is discharged using a switch that connects a high-potential terminal of a capacitor of a sample hold circuit to GND so that it is not affected by AD conversion processing in the immediately preceding channel. A transducer is described.

特開2009−188736号公報JP 2009-188736 A

上記特許文献1に記載されたAD変換器は、チャンネルを切り替えるときに、一旦コンデンサの高電位側の端子をGNDに接続してホールド電圧を放電させる時間が必要なため、スイッチを用いてGNDに接続しない場合に比べて50%の無駄時間が発生してしまった。   The AD converter described in Patent Document 1 requires a time for discharging the hold voltage by once connecting the high-potential side terminal of the capacitor to GND when switching channels. Compared to the case of no connection, 50% of the dead time has occurred.

また、アナログデジタル変換装置は、サンプルホールド回路の入力インピーダンスを低くすることで、より早くコンデンサを充電して直前のチャンネルにおけるAD変換処理の影響を受けないようにできるが、消費電力が大きくなるという問題がある。   In addition, the analog-to-digital converter can reduce the input impedance of the sample-and-hold circuit, so that the capacitor can be charged earlier so that it is not affected by the AD conversion processing in the immediately preceding channel, but the power consumption increases. There's a problem.

また、アナログデジタル変換装置は、サンプルタイムを長くすることで、直前のチャンネルにおけるAD変換処理の影響を受けないようにできるが、変換時間が長くなるという問題がある。   In addition, the analog-digital conversion device can be prevented from being affected by the AD conversion processing in the immediately preceding channel by increasing the sample time, but there is a problem that the conversion time becomes long.

さらに、アナログデジタル変換装置は、チャンネルが切り替わったときに、チャンネルを固定した状態で数サンプルタイム間、アナログデジタル変換を行い、初回サンプルタイムを除いた他のサンプルタイムのデジタル信号を平均化して出力することで、直前のチャンネルにおけるAD変換処理の影響を受けないようにできる。しかしながら、初回サンプルタイムを除いた他のサンプルタイムのデジタル信号を平均化する場合には、変換時間が長くなる。また、初回サンプルタイムを除いた他のサンプルタイムのデジタル信号を平均化しても、不規則に大きく変動するアナログ信号に対しては高精度にデジタル信号に変換することができない。   Furthermore, when the channel is switched, the analog-to-digital converter performs analog-to-digital conversion for several sample times while the channel is fixed, and averages and outputs the digital signal at other sample times excluding the initial sample time By doing so, it is possible to avoid the influence of AD conversion processing in the immediately preceding channel. However, when averaging digital signals of other sample times excluding the initial sample time, the conversion time becomes longer. Further, even if the digital signals of other sample times other than the initial sample time are averaged, an analog signal that fluctuates irregularly greatly cannot be converted into a digital signal with high accuracy.

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、処理時間が長くなるのを抑えつつ、より高精度に複数チャンネルのアナログ信号を順次切り替えてデジタル信号に変換可能なアナログデジタル変換装置、及びアナログデジタル変換方法を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, and an analog-to-digital conversion capable of sequentially switching analog signals of a plurality of channels and converting them into digital signals with higher accuracy while suppressing an increase in processing time. An object is to provide an apparatus and an analog-digital conversion method.

本発明に係るアナログデジタル変換装置は、複数チャンネルのアナログ信号を入力し、各チャンネルのアナログ信号を順次切り替えて出力するマルチプレクサと、マルチプレクサにより出力されたアナログ信号をコンデンサに充電して、アナログ信号の電圧を保持するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号に変換するデジタル信号変換部と、デジタル信号変換部により変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正する補正処理部とを備える。   An analog-to-digital converter according to the present invention inputs a plurality of channels of analog signals, sequentially switches and outputs the analog signals of each channel, charges the analog signal output by the multiplexer to a capacitor, A sample hold circuit that holds the voltage, a digital signal converter that converts the digital signal indicating the voltage value of each channel held in the sample hold circuit, and the digital signal converted by the digital signal converter And a correction processing unit that performs correction based on a difference value from the digital signal.

また、本発明に係るアナログデジタル変換方法は、複数チャンネルのアナログ信号をマルチプレクサに入力して、各チャンネルのアナログ信号を順次切り替えて出力するステップと、マルチプレクサにより出力されたアナログ信号の電圧を、サンプルホールド回路のコンデンサに充電して保持するステップと、サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号に変換するステップと、変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正するステップとを有する。   The analog-digital conversion method according to the present invention includes a step of inputting analog signals of a plurality of channels to a multiplexer, sequentially switching and outputting the analog signals of each channel, and sampling the voltage of the analog signal output by the multiplexer. Charging and holding the capacitor of the hold circuit; converting the digital signal indicating the voltage value of each channel held in the sample hold circuit; and converting the converted digital signal to the digital signal of the immediately preceding channel. And correcting based on the difference value.

本発明は、サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号の値に基づいて補正することによって、直前のチャンネルにおける変換処理の影響が少ないデジタル信号を出力することができる。このようにして、本発明は、処理時間が長くなるのを抑えつつ、より高精度に、複数チャンネルのアナログ信号を順次切り替えてデジタル信号に変換することができる。   The present invention corrects the digital signal indicating the voltage value of each channel held in the sample hold circuit based on the value of the digital signal of the immediately preceding channel, thereby reducing the influence of the conversion processing in the immediately preceding channel. Can be output. In this way, according to the present invention, it is possible to convert analog signals of a plurality of channels sequentially into digital signals with higher accuracy while suppressing an increase in processing time.

本発明が適用された第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置の構成について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the analog-digital converter based on 1st Example to which this invention was applied. 補正データを取得する取得処理について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the acquisition process which acquires correction data. 補正処理部が行う補正処理について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction process which a correction process part performs. 本発明が適用された第2の実施例に係るアナログデジタル変換装置の構成について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the analog-digital converter which concerns on the 2nd Example to which this invention was applied.

本発明は、複数チャンネルのアナログ信号を順次切り替えてデジタル信号に変換するアナログデジタル変換装置、及び、アナログデジタル変換方法に関する。本発明が適用された第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置は、例えば、図1に示すような構成を有する。すなわち、アナログデジタル変換装置1は、図1に示すように、マルチプレクサ11と、サンプルホールド回路12と、デジタル信号変換部13と、補正処理部14と、補正データ記憶部15とを備える。本実施の形態において、アナログデジタル変換装置1は、具体例として、入力されるアナログ信号に対して、定格出力値が「100」から「900」までのデジタル信号に変換して出力するものとする。   The present invention relates to an analog / digital conversion apparatus and an analog / digital conversion method for sequentially switching analog signals of a plurality of channels into digital signals. The analog-digital conversion apparatus according to the first embodiment to which the present invention is applied has, for example, a configuration as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, the analog-digital conversion apparatus 1 includes a multiplexer 11, a sample hold circuit 12, a digital signal conversion unit 13, a correction processing unit 14, and a correction data storage unit 15. In the present embodiment, as a specific example, the analog-digital conversion apparatus 1 converts an input analog signal into a digital signal having a rated output value of “100” to “900” and outputs the digital signal. .

マルチプレクサ11は、複数の入力信号から一つの信号を選択して出力するアナログスイッチで構成される。具体的に、マルチプレクサ11は、図1に示すように、CH0〜CH7までの合計8チャンネルに対応するスイッチSW0〜SW7を有する。マルチプレクサ11は、各SW0〜SW7を切り替えることにより、アナログ信号を出力するチャンネルを切り替える。   The multiplexer 11 is composed of an analog switch that selects and outputs one signal from a plurality of input signals. Specifically, the multiplexer 11 includes switches SW0 to SW7 corresponding to a total of eight channels from CH0 to CH7, as shown in FIG. The multiplexer 11 switches a channel for outputting an analog signal by switching each of SW0 to SW7.

このような構成からなるマルチプレクサ11は、スイッチSW0〜SW7のうち、オンにするスイッチをサンプルタイム毎に順次切り替える。このようにして、マルチプレクサ11は、各チャンネルCH0〜CH7のアナログ信号をサンプルタイム毎に順次切り替えて出力する。なお、マルチプレクサに入力されるチャンネル数は、8つに限定されず、例えば4チャンネルや16チャンネルなど、8チャンネル以外のチャンネル数であってもよい。   The multiplexer 11 having such a configuration sequentially switches the switch to be turned on among the switches SW0 to SW7 every sample time. In this way, the multiplexer 11 sequentially switches and outputs the analog signals of the channels CH0 to CH7 for each sample time. Note that the number of channels input to the multiplexer is not limited to eight, and may be other than eight channels, such as four channels or sixteen channels.

サンプルホールド回路12は、サンプリングスイッチ21と、コンデンサ22とを備える。サンプリングスイッチ21は、一端がマルチプレクサ11の出力端に接続され、他端が接続点Pを介してコンデンサ22及びデジタル信号変換部13に接続されている。コンデンサ22は、一端が、上述したように接続点Pを介してマルチプレクサ11及びデジタル信号変換部13に接続され、他端がグランドGNDに接続されている。   The sample hold circuit 12 includes a sampling switch 21 and a capacitor 22. One end of the sampling switch 21 is connected to the output terminal of the multiplexer 11, and the other end is connected to the capacitor 22 and the digital signal converter 13 via the connection point P. The capacitor 22 has one end connected to the multiplexer 11 and the digital signal converter 13 via the connection point P as described above, and the other end connected to the ground GND.

このような構成からなるサンプルホールド回路12は、アナログマルチプレクサ11を介してアナログ信号が入力されると、サンプリングスイッチ21をONにしてアナログ信号をコンデンサ22に充電する。その後、デジタル信号変換部13によりアナログデジタル変換処理を行っている間、サンプルホールド回路12は、サンプリングスイッチ21をOFFにして、コンデンサ22に蓄えられた電圧を保持する。アナログデジタル変換処理が終了すると、サンプルホールド回路12は、サンプリングスイッチ21をONにして、アナログ信号をコンデンサ22に充電する。   When an analog signal is input through the analog multiplexer 11, the sample hold circuit 12 having such a configuration turns on the sampling switch 21 to charge the capacitor 22 with the analog signal. Thereafter, while the analog / digital conversion process is performed by the digital signal conversion unit 13, the sample hold circuit 12 turns off the sampling switch 21 and holds the voltage stored in the capacitor 22. When the analog-digital conversion process is completed, the sample hold circuit 12 turns on the sampling switch 21 and charges the capacitor 22 with the analog signal.

デジタル信号変換部13は、サンプルホールド回路12のコンデンサにより保持された電圧値をサンプルタイム毎に標本化する。このようにして、デジタル信号変換部13は、サンプルホールド回路12に保持された各サンプルタイムの電圧値を示すデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を出力する。   The digital signal converter 13 samples the voltage value held by the capacitor of the sample hold circuit 12 at every sample time. In this way, the digital signal conversion unit 13 converts the digital signal indicating the voltage value of each sample time held in the sample hold circuit 12 and outputs the converted digital signal.

ここで、デジタル信号変換部13により変換されたデジタル信号は、直前のサンプルタイムで変換した直前のチャンネルのデジタル信号の値に応じて変動する。すなわち、サンプルホールド回路12では、上述したようにチャンネルCH0から順にCH7までチャンネルを切り替えて出力されたアナログ信号をコンデンサ22に充電する。これにより、サンプルホールド回路12によって保持される電圧値は、直前のチャンネルのアナログ信号を充電したコンデンサ22の充電容量に応じて変化してしまい、上述のようにデジタル信号に変換誤差が生じる。   Here, the digital signal converted by the digital signal conversion unit 13 varies in accordance with the value of the digital signal of the immediately preceding channel converted at the immediately preceding sample time. That is, in the sample hold circuit 12, as described above, the capacitor 22 is charged with the analog signal output by switching the channels from the channel CH0 to the channel CH7 in order. As a result, the voltage value held by the sample and hold circuit 12 changes according to the charge capacity of the capacitor 22 charged with the analog signal of the immediately preceding channel, and a conversion error occurs in the digital signal as described above.

このようにデジタル信号変換部13により出力されるデジタル信号に変換誤差が生じるため、補正処理部14は、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて、デジタル信号変換部13により変換されたデジタル信号を補正する。具体的に、第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置1は、補正データ記憶部15に記憶された補正データを用いて、デジタル信号変換部13により変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正して出力する。   Since a conversion error occurs in the digital signal output by the digital signal conversion unit 13 in this way, the correction processing unit 14 is converted by the digital signal conversion unit 13 based on the difference value from the digital signal of the immediately preceding channel. Correct the digital signal. Specifically, the analog-digital conversion apparatus 1 according to the first embodiment uses the correction data stored in the correction data storage unit 15 to convert the digital signal converted by the digital signal conversion unit 13 into the channel of the immediately preceding channel. Correct and output based on the difference value with the digital signal.

ここで、具体的な補正処理の内容に先立ち、補正データ記憶部15に記憶された補正データについて説明する。すなわち、補正データ記憶部15は、チャンネル間のデジタル信号の差分値を、デジタル信号変換部13により変換されるデジタル信号の変換誤差に対応付けた補正データを記憶している。このような補正データを取得するため、例えば次のような取得処理を予め行う。   Here, the correction data stored in the correction data storage unit 15 prior to specific correction processing will be described. That is, the correction data storage unit 15 stores correction data in which the difference value of the digital signal between channels is associated with the conversion error of the digital signal converted by the digital signal conversion unit 13. In order to acquire such correction data, for example, the following acquisition process is performed in advance.

すなわち、サンプルホールド回路12は、チャンネルCH0を介して最小定格出力値である「100」を示す第1のデジタル信号に対応した第1のアナログ信号の電圧を保持する。次のサンプルタイムで、サンプルホールド回路12には、チャンネルCH1を介して最大定格出力値である「900」を示す第2のデジタル信号に対応する第2のアナログ信号の電圧を保持する。このようにして、サンプルタイム毎にチャンネルCH0とチャンネルCH1とを切り替える掃引モードを行った場合、デジタル信号変換部13は、例えば図2に示すような値のデジタル信号を出力することになる。   That is, the sample hold circuit 12 holds the voltage of the first analog signal corresponding to the first digital signal indicating “100” which is the minimum rated output value via the channel CH0. At the next sample time, the sample hold circuit 12 holds the voltage of the second analog signal corresponding to the second digital signal indicating the maximum rated output value “900” via the channel CH1. Thus, when the sweep mode for switching between the channel CH0 and the channel CH1 is performed for each sample time, the digital signal conversion unit 13 outputs a digital signal having a value as shown in FIG. 2, for example.

ここで、図2は、横軸にサンプルホールド回路12に入力されるアナログ信号のチャンネルCH0、CH1を示し、縦軸に各チャンネルCH0、CH1に入力されるアナログ信号に対応するデジタル信号の値を示している。   Here, in FIG. 2, the horizontal axis indicates the channels CH0 and CH1 of the analog signal input to the sample hold circuit 12, and the vertical axis indicates the value of the digital signal corresponding to the analog signal input to each channel CH0 and CH1. Show.

図2から明らかなように、値が「100」に対応するアナログ信号と、値が「900」に対応するアナログ信号とを切り替えて入力しても、デジタル信号処理部13は、値が「105」のデジタル信号と、値が「895」のデジタル信号に変換することになる。
このような図2に基づいて、チャンネル間のデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号の差分値である「790」と、デジタル信号処理部13による変換誤差値である「5」とを対応付けた補正データを取得することができる。
As apparent from FIG. 2, even if the analog signal corresponding to the value “100” and the analog signal corresponding to the value “900” are switched and input, the digital signal processing unit 13 has the value “105”. ”And a digital signal whose value is“ 895 ”.
Based on FIG. 2, “790” that is the difference value of the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 between the channels and “5” that is the conversion error value by the digital signal processing unit 13 correspond to each other. The attached correction data can be acquired.

ここで、補正データは、例えば当該アナログデジタル変換装置1を試作する試作サンプルを用いて予め取得しておく。これは、当該アナログデジタル変換装置1の入力側に接続される回路の入力インピーダンスなどに応じて、取得される補正データの特性が異なるからである。   Here, the correction data is acquired in advance using, for example, a prototype sample for prototyping the analog-digital conversion device 1. This is because the characteristics of the acquired correction data differ depending on the input impedance of the circuit connected to the input side of the analog-digital converter 1.

次に、上述したように取得された補正データを用いた補正処理部14の動作について、図3を参照して説明する。   Next, the operation of the correction processing unit 14 using the correction data acquired as described above will be described with reference to FIG.

具体例として、サンプルタイムt0のデジタル信号の値が「105」であり、次のサンプルタイムt1でデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号の値が「895」の場合、次のように補正する。すなわち、補正処理部14は、差分値が「+790」なので、補正データに基づいて、サンプルタイムt1でデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号に「+5」を加算した「900」を出力する。   As a specific example, when the value of the digital signal at the sample time t0 is “105” and the value of the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 at the next sample time t1 is “895”, the correction is performed as follows. To do. That is, since the difference value is “+790”, the correction processing unit 14 outputs “900” obtained by adding “+5” to the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 at the sample time t1 based on the correction data. .

続いて、サンプルタイムt1のデジタル信号の値が「900」であり、サンプルタイムt2でデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号の値が「110」の場合、次のように補正する。すなわち、補正処理部14は、差分値が「−790」なので、補正データに基づいて、「110」に「−5」を加算した「105」を出力する。   Subsequently, when the value of the digital signal at the sample time t1 is “900” and the value of the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 at the sample time t2 is “110”, the correction is performed as follows. That is, since the difference value is “−790”, the correction processing unit 14 outputs “105” obtained by adding “−5” to “110” based on the correction data.

続いて、サンプルタイムt2のデジタル信号の値が「105」であり、サンプルタイムt3でデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号の値が「555」の場合、次のように補正する。すなわち、補正処理部14は、差分値が「+450」なので、「555」に、下記の(1)式に基づいて、補正データを線形補間した補正値「+3」を加算した「558」を出力する。   Subsequently, when the value of the digital signal at the sample time t2 is “105” and the value of the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 at the sample time t3 is “555”, the correction is performed as follows. That is, since the difference value is “+450”, the correction processing unit 14 outputs “558” obtained by adding the correction value “+3” obtained by linearly interpolating the correction data to “555” based on the following equation (1). To do.

5×450/790≒3 ・・・ (1)
なお、(1)式の線形補間以外に限定されず、回路特性を考慮した曲線関数などを用いた非線形補間処理により補正データを補間してもよい。また、チャンネル間でのデジタル信号の差分値と、デジタル信号を変換したときの変換誤差とを対応付けたルックアップテーブルを補正データとして補正データ記憶部15に記憶しておき、このようなルックアップテーブルを用いて補正してもよい。
5 × 450/790 ≒ 3 (1)
The correction data may be interpolated by non-linear interpolation processing using a curve function or the like considering circuit characteristics without being limited to the linear interpolation of the equation (1). Also, a lookup table in which the difference value of the digital signal between channels and the conversion error when the digital signal is converted is stored in the correction data storage unit 15 as correction data, and such a lookup is performed. You may correct | amend using a table.

また、「100」と「900」との2つの値のデジタル信号を切り替えているが、例えば、「100」と「500」と「900」との3つの値のデジタル信号を切り替えて、変動が大きいときと、変動が比較的小さいときの2種類の補正データを予め取得しておき、取得した補正データを用いて補正処理を行うようにしてもよい。   In addition, although the digital signals having two values “100” and “900” are switched, for example, the digital signal having three values “100”, “500”, and “900” is switched to cause fluctuations. Two types of correction data when the variation is large and when the variation is relatively small may be acquired in advance, and correction processing may be performed using the acquired correction data.

以上のようにして、第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置1は、サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号の値に基づいて補正することによって、直前のチャンネルにおける変換処理の影響が少ないデジタル信号を出力することができる。このようにして、本発明が適用されたアナログデジタル変換装置1は、処理時間が長くなるのを抑えつつ、より高精度に、複数チャンネルのアナログ信号を順次切り替えてデジタル信号に変換することができる。   As described above, the analog-digital conversion apparatus 1 according to the first embodiment corrects the digital signal indicating the voltage value of each channel held in the sample hold circuit based on the value of the digital signal of the immediately preceding channel. By doing so, it is possible to output a digital signal that is less affected by the conversion process in the immediately preceding channel. In this way, the analog-to-digital conversion apparatus 1 to which the present invention is applied can convert the analog signals of a plurality of channels sequentially into digital signals with higher accuracy while suppressing an increase in processing time. .

特に、マルチプレクサ11に入力されるアナログ信号が、チャンネル間において大きく変動したりする場合などでも、アナログデジタル変換装置1は、直前のチャンネルのアナログ信号の影響を受けることなく、現在変換対象のチャンネルのアナログ信号を高精度にデジタル信号に変換することができる。   In particular, even when the analog signal input to the multiplexer 11 fluctuates greatly between channels, the analog-to-digital conversion device 1 is not affected by the analog signal of the immediately preceding channel, and the current conversion target channel is not affected. An analog signal can be converted into a digital signal with high accuracy.

次に、図4に示すような、第2の実施例に係るアナログデジタル変換装置2の構成について説明する。ここで、第2の実施例に係るアナログデジタル変換装置2の構成のうち、第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置1と同様の構成については同様の符号を付して、その説明を省略するものとする。   Next, the configuration of the analog-digital conversion apparatus 2 according to the second embodiment as shown in FIG. 4 will be described. Here, among the configurations of the analog-digital conversion device 2 according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the analog-digital conversion device 1 according to the first embodiment, and the description thereof is omitted. It shall be.

すなわち、第2の実施例に係るアナログデジタル変換装置2は、第1の実施例に係るアナログデジタル変換装置1の構成に加えて、基準電圧源16と、補正データ生成部17とを備える。   That is, the analog-digital conversion device 2 according to the second example includes a reference voltage source 16 and a correction data generation unit 17 in addition to the configuration of the analog-digital conversion device 1 according to the first example.

基準電圧源16は、補正データを生成するため、マルチプレクサ11のチャンネルCH0とチャンネルCH1と接続されている。基準電圧源16は、そのインピーダンスを、当該基準電圧源16と接続されていないマルチプレクサ11のチャンネルCH2〜7に接続される回路のインピーダンスと一致させる。   The reference voltage source 16 is connected to the channels CH0 and CH1 of the multiplexer 11 in order to generate correction data. The reference voltage source 16 makes its impedance coincide with the impedance of the circuit connected to the channels CH <b> 2 to 7 of the multiplexer 11 that is not connected to the reference voltage source 16.

また、基準電圧源16は、第1のデジタル信号に対応した第1のアナログ信号の基準電圧をチャンネルCH0に入力し、第2のデジタル信号に対応した第2のアナログ信号の基準電圧をチャンネルCH1に入力する。   The reference voltage source 16 inputs the reference voltage of the first analog signal corresponding to the first digital signal to the channel CH0, and supplies the reference voltage of the second analog signal corresponding to the second digital signal to the channel CH1. To enter.

具体的に、基準電圧源16は、最小定格出力値である「100」を示す第1のデジタル信号に対応した第1のアナログ信号の電圧を、マルチプレクサ11のチャンネルCH0に入力する。また、基準電圧源16は、最大定格出力値である「900」を示す第2のデジタル信号に対応する第2のアナログ信号の電圧を、マルチプレクサ11のチャンネルCH1に入力する。   Specifically, the reference voltage source 16 inputs the voltage of the first analog signal corresponding to the first digital signal indicating “100”, which is the minimum rated output value, to the channel CH <b> 0 of the multiplexer 11. Further, the reference voltage source 16 inputs the voltage of the second analog signal corresponding to the second digital signal indicating “900” which is the maximum rated output value to the channel CH <b> 1 of the multiplexer 11.

マルチプレクサ11は、チャンネルCH0とチャンネルCH1とが基準電圧源16と接続されるので、他のチャンネルCH2〜CH7に変換対象となるアナログ信号を入力する。   Since the channel CH0 and the channel CH1 are connected to the reference voltage source 16, the multiplexer 11 inputs an analog signal to be converted into the other channels CH2 to CH7.

補正データ生成部17は、基準電圧源16により、第1のアナログ信号と第2のアナログ信号とをマルチプレクサ11に入力させ、デジタル信号変換部13により変換されたデジタル信号に基づいて補正データを生成する。   The correction data generation unit 17 inputs the first analog signal and the second analog signal to the multiplexer 11 from the reference voltage source 16, and generates correction data based on the digital signal converted by the digital signal conversion unit 13. To do.

すなわち、補正データ生成部17は、マルチプレクサが、基準電圧源16により入力された第1のアナログ信号と第2のアナログ信号とを交互に切り替えてサンプルホールド回路12に出力したときに、デジタル信号変換部13が変換したデジタル信号の変換誤差を、第1のデジタル信号と第2のデジタル信号との差分値に対応付けた補正データを生成する。そして、補正データ生成部17は、生成した補正データを補正データ記憶部15に記憶する。   That is, the correction data generation unit 17 performs digital signal conversion when the multiplexer alternately switches between the first analog signal and the second analog signal input from the reference voltage source 16 and outputs them to the sample hold circuit 12. Correction data in which the conversion error of the digital signal converted by the unit 13 is associated with the difference value between the first digital signal and the second digital signal is generated. Then, the correction data generation unit 17 stores the generated correction data in the correction data storage unit 15.

具体例として、上述した第1の実施例で示したように、補正データ生成部17は、チャンネル間のデジタル信号処理部13により変換されたデジタル信号の差分値である「790」と、デジタル信号処理部13による変換誤差値である「5」とを対応付けた補正データを取得することができる。   As a specific example, as shown in the first embodiment described above, the correction data generation unit 17 generates “790”, which is the difference value of the digital signal converted by the digital signal processing unit 13 between channels, and the digital signal. Correction data in which “5” that is the conversion error value by the processing unit 13 is associated can be acquired.

このような構成からなる第2の実施例に係るアナログデジタル変換装置2は、当該装置の電源投入時など、マルチプレクサ11に変換対象となるアナログ信号が入力しないときに、基準電圧源16と補正データ生成部17を用いて補正データを生成する。このようにして、アナログデジタル変換装置2は、例えばサンプルホールド回路12の素子の経年変化に応じて補正データを定期的に更新することができる。なお、補正データ生成部17は、更新前後で補正データが大きく変化する場合には異常データとして再度補正データを生成する処理を行うようにしてもよい。   The analog-to-digital conversion device 2 according to the second embodiment having such a configuration has the reference voltage source 16 and the correction data when the analog signal to be converted is not input to the multiplexer 11, such as when the device is turned on. Correction data is generated using the generation unit 17. In this way, the analog-to-digital conversion device 2 can periodically update the correction data in accordance with, for example, aging of the elements of the sample and hold circuit 12. Note that the correction data generation unit 17 may perform a process of generating correction data again as abnormal data when the correction data largely changes before and after the update.

また、補正データ生成部17は、当該アナログデジタル変換装置2の環境温度を検出する温度センサ17aを有することが好ましい。すなわち、補正データ生成部17は、温度センサ17aにより検出した各環境温度に対応した補正データを生成して、補正データ記憶部15に記憶する。このようにすることで、補正処理部14は、補正処理を行うときに、温度センサ17aで検出した環境温度に対応した補正データを用いて、デジタル信号を補正し、温度特性を考慮して高精度に変換したデジタル信号を出力することができる。   Moreover, it is preferable that the correction data generation part 17 has the temperature sensor 17a which detects the environmental temperature of the said analog digital converter 2. That is, the correction data generation unit 17 generates correction data corresponding to each environmental temperature detected by the temperature sensor 17 a and stores the correction data in the correction data storage unit 15. By doing so, the correction processing unit 14 corrects the digital signal using the correction data corresponding to the environmental temperature detected by the temperature sensor 17a when performing the correction process, and takes the temperature characteristics into consideration. A digital signal converted into accuracy can be output.

1、2 アナログデジタル変換装置
11 マルチプレクサ
12 サンプルホールド回路
13 デジタル信号変換部
14 補正処理部
15 補正データ記憶部
16 基準電圧源
17 補正データ生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Analog-digital converter 11 Multiplexer 12 Sample hold circuit 13 Digital signal converter 14 Correction processing part 15 Correction data storage part 16 Reference voltage source 17 Correction data generation part

Claims (6)

複数チャンネルのアナログ信号を入力し、各チャンネルのアナログ信号を順次切り替えて出力するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサにより出力されたアナログ信号をコンデンサに充電して、該アナログ信号の電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号に変換するデジタル信号変換部と、
前記デジタル信号変換部により変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正する補正処理部とを備えるアナログデジタル変換装置。
Multiplexer analog signals are input, and each channel analog signal is sequentially switched and output,
A sample-and-hold circuit that charges a capacitor with the analog signal output by the multiplexer and holds the voltage of the analog signal;
A digital signal converter that converts the voltage value of each channel held in the sample hold circuit into a digital signal;
An analog-digital conversion apparatus comprising: a correction processing unit that corrects the digital signal converted by the digital signal conversion unit based on a difference value from the digital signal of the immediately preceding channel.
第1のデジタル信号に対応した第1のアナログ信号の基準電圧と、第2のデジタル信号に対応した第2のアナログ信号の基準電圧とを、異なるチャンネルのアナログ信号として、前記マルチプレクサに入力する基準電圧源と、
前記マルチプレクサが、前記基準電圧源により入力された前記第1のアナログ信号と前記第2のアナログ信号とを交互に切り替えて前記サンプルホールド回路に出力したときに、前記デジタル信号変換部が変換したデジタル信号の変換誤差を、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号との差分値に対応付けた補正データを生成する補正データ生成部とを更に備え、
前記補正処理部は、前記補正データ生成部に生成された補正データに基づいて、前記デジタル信号変換部により変換されたデジタル信号を補正して出力することを特徴とする請求項1記載のアナログデジタル変換装置。
A reference for inputting the reference voltage of the first analog signal corresponding to the first digital signal and the reference voltage of the second analog signal corresponding to the second digital signal to the multiplexer as analog signals of different channels. A voltage source;
The digital signal converted by the digital signal conversion unit when the multiplexer alternately switches the first analog signal and the second analog signal input from the reference voltage source and outputs them to the sample hold circuit. A correction data generation unit that generates correction data in which a signal conversion error is associated with a difference value between the first digital signal and the second digital signal;
The analog digital signal according to claim 1, wherein the correction processing unit corrects and outputs the digital signal converted by the digital signal conversion unit based on the correction data generated by the correction data generation unit. Conversion device.
チャンネル間のデジタル信号の差分値を、前記デジタル信号変換部により変換されるデジタル信号の変換誤差に対応付けた補正データが記憶された補正データ記憶部を更に備え、
前記補正処理部は、前記補正データ記憶部に記憶された補正データを用いて、前記デジタル信号変換部により変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正して出力することを特徴とする請求項1記載のアナログデジタル変換装置。
A correction data storage unit that stores correction data in which a difference value of a digital signal between channels is associated with a conversion error of a digital signal converted by the digital signal conversion unit;
The correction processing unit uses the correction data stored in the correction data storage unit to correct the digital signal converted by the digital signal conversion unit based on a difference value from the digital signal of the immediately preceding channel. 2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the analog-to-digital converter is output.
前記補正データ記憶部は、第1のデジタル信号に対応した第1のアナログ信号と、第2のデジタル信号に対応する第2のアナログ信号とを切り替えて前記マルチプレクサに入力したときにデジタル信号変換部が変換したデジタル信号の変換誤差を、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号との差分値に対応付けた補正データが記憶されていることを特徴とする請求項3記載のアナログデジタル変換装置。   The correction data storage unit switches between a first analog signal corresponding to the first digital signal and a second analog signal corresponding to the second digital signal, and inputs them to the multiplexer. 4. The analog digital signal according to claim 3, wherein correction data in which a conversion error of the digital signal converted by is associated with a difference value between the first digital signal and the second digital signal is stored. Conversion device. 前記第1のデジタル信号は、当該アナログデジタル変換装置における最小定格出力値であり、
前記第2のデジタル信号は、当該アナログデジタル変換装置における最大定格出力値であることを特徴とする請求項4記載のアナログデジタル変換装置。
The first digital signal is a minimum rated output value in the analog-digital converter.
5. The analog-to-digital converter according to claim 4, wherein the second digital signal is a maximum rated output value in the analog-to-digital converter.
複数チャンネルのアナログ信号をマルチプレクサに入力して、各チャンネルのアナログ信号を順次切り替えて出力するステップと、
前記マルチプレクサにより出力されたアナログ信号の電圧を、サンプルホールド回路のコンデンサに充電して保持するステップと、
前記サンプルホールド回路に保持された各チャンネルの電圧値を示すデジタル信号に変換するステップと、
前記変換されたデジタル信号を、直前のチャンネルのデジタル信号との差分値に基づいて補正するステップとを有するアナログデジタル変換方法。
A step of inputting analog signals of a plurality of channels to a multiplexer, and sequentially switching and outputting the analog signals of each channel;
Charging and holding the voltage of the analog signal output by the multiplexer in a capacitor of a sample and hold circuit; and
Converting to a digital signal indicating the voltage value of each channel held in the sample and hold circuit;
And a step of correcting the converted digital signal based on a difference value from the digital signal of the immediately preceding channel.
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