JP2016163288A - Analog/digital conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ信号を高分解能のデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換装置に関するものである。 The present invention relates to an analog / digital conversion apparatus that converts an analog signal into a high-resolution digital signal.
近年、電子制御機器の高性能化に伴い、電子制御機器に搭載されるセンサ類も高い精度が求められるようになっている。例えば、電圧センサは、アナログ電圧値をA/D変換器によってデジタル値に変換し、変換後のデジタル値はNビットの値で表され、故障検知や電力制御の参照値に使用される。変換後のデジタル値の精度は、A/D変換器の分解能であるNによって決まる。そのため、高分解能を得るためのA/D変換装置が求められている。 In recent years, with higher performance of electronic control devices, sensors mounted on the electronic control devices are also required to have high accuracy. For example, the voltage sensor converts an analog voltage value into a digital value by an A / D converter, and the converted digital value is represented by an N-bit value and is used as a reference value for failure detection or power control. The accuracy of the digital value after conversion is determined by N which is the resolution of the A / D converter. Therefore, an A / D conversion device for obtaining high resolution is required.
このため、例えば、特許文献1のアナログ−デジタル変換器では、アナログ入力電圧を上位mビット、下位nビットのデジタル信号に変換するためのADコンバータに、直列に接続した2m個の抵抗、2m個の比較器、直列に接続した2n個の抵抗、2n個の比較器、および増幅器を備える。入力電圧を、第1の所定電圧を2m個の抵抗によって分割して得た基準電圧と比較することにより上位ビットを決定し、入力電圧と上位ビットで表される電圧との差電圧を増幅した電圧を、第2の所定電圧を2n個の抵抗によって分割して得た基準電圧と比較することにより下位ビットを決定することが開示されている。これにより、基準電圧生成のために必要な部品点数が少なく、あまり高精度の比較器を必要としない高速のADコンバータを実現している。
For this reason, for example, in the analog-digital converter of
しかしながら、特許文献1の従来のA/D変換器では、A/Dコンバータを構成する比較器のいずれかが故障等によって使用不能になった場合、A/D変換処理を継続できなくなるという問題があった。
However, the conventional A / D converter of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アナログ信号をデジタル信号に変換、生成する際に、デジタル信号に変換する部品の一部に異常が発生しても、A/D変換処理を継続することができるアナログ/デジタル変換装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and when an analog signal is converted into a digital signal and generated, even if an abnormality occurs in a part of the component that converts into a digital signal, An object of the present invention is to provide an analog / digital conversion device capable of continuing the A / D conversion process.
上記課題を解決するために、本発明に係るアナログ/デジタル変換装置は、並列に接続されるとともにアナログ信号をデジタル信号に変換するN個のA/D変換器と、前記N個のA/D変換器の故障の有無を個別に判定する故障判定部と、変換対象アナログ信号に、n*(最小分解能アナログ信号/(N−M))(ただし、Mは故障数、n=0,1,・・・, N−M−1)を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないN−M個のA/D変換器に出力する電圧重畳部と、前記N個のA/D変換器のうち、故障と判定されていない前記N−M個のA/D変換器の出力のデジタル信号を合成するデジタル信号合成部と、を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, an analog / digital conversion apparatus according to the present invention includes N A / D converters that are connected in parallel and convert an analog signal into a digital signal, and the N A / D converters. A failure determination unit that individually determines whether or not there is a failure in the converter, and n * (minimum resolution analog signal / (N−M)) (where M is the number of failures, n = 0, 1, .., NM-1) are sequentially superposed individually and output to NM A / D converters that are not determined to be faulty, and the N A / Ds. A digital signal synthesis unit that synthesizes digital signals output from the NM A / D converters that are not determined to be faulty among the converters.
本発明のアナログ/デジタル変換装置によれば、変換対象であるアナログ信号に個別に所定の電圧が重畳されたアナログ信号が、並列に配置された複数のA/D変換器に入力され、デジタル信号に変換された後、これらのデジタル信号を合成することで、A/D変換器の数に応じた高い分解能を得ることができるとともに、いずれかのA/D変換器に異常が発生した場合においても、残りのA/D変換の数に適した分解能で、A/D変換処理を継続することができるという効果がある。 According to the analog / digital conversion apparatus of the present invention, an analog signal in which a predetermined voltage is individually superimposed on an analog signal to be converted is input to a plurality of A / D converters arranged in parallel, and the digital signal After being converted to, by synthesizing these digital signals, it is possible to obtain a high resolution according to the number of A / D converters, and when any A / D converter has an abnormality However, there is an effect that the A / D conversion process can be continued with a resolution suitable for the number of remaining A / D conversions.
以下、本発明の実施の形態に係るアナログ/デジタル変換装置(以下、A/D変換装置と称する。)の詳細について、図1から図11を参照して説明する。 Details of an analog / digital conversion device (hereinafter referred to as an A / D conversion device) according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るA/D変換装置の概略構成図であり、図2は、電圧重畳部の処理工程を示すフローチャートであり、図3は、電圧重畳部の処理結果の例を示す図であり、図4は、デジタル信号合成部の処理工程を示すフローチャートであり、図5は、デジタル信号合成部の処理結果の例を示す図であり、また、図6は、A/D変換装置の処理結果の例を示す図である。さらに、図7は、故障判定部の全体の処理工程を示すフローチャートであり、図8は、故障判定部の外れデジタル信号検出処理工程を示すフローチャートであり、図9は、故障判定部の外れデジタル信号検出処理結果の例を示す図であり、図10は、故障判定部の過小デジタル信号検出処理工程を示すフローチャートであり、図11は、故障判定部の過小デジタル信号検出処理結果の例を示す図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the A / D conversion device according to the first embodiment, FIG. 2 is a flowchart showing processing steps of the voltage superimposing unit, and FIG. 3 is an example of processing results of the voltage superimposing unit. 4 is a flowchart showing the processing steps of the digital signal synthesis unit, FIG. 5 is a diagram showing an example of the processing result of the digital signal synthesis unit, and FIG. It is a figure which shows the example of the process result of D conversion apparatus. Further, FIG. 7 is a flowchart showing the entire processing steps of the failure determination unit, FIG. 8 is a flowchart showing the failure digital signal detection processing step of the failure determination unit, and FIG. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an under-digital signal detection processing step of the failure determination unit, and FIG. 11 illustrates an example of an under-digital signal detection process result of the failure determination unit. FIG.
まず、図1を用いて、実施の形態1に係るA/D変換装置の構成について説明する。A/D変換装置は、変換対象アナログ信号1に所定の電圧が重畳されたアナログ信号を出力する電圧重畳部11と、出力されたアナログ信号が入力される並列に配置されたA/D変換器3a〜3hと、A/D変換器3a〜3hにより変換されたデジタル信号を合成するデジタル信号合成部12と、A/D変換器3a〜3hとデジタル信号合成部12との間に接続されA/D変換器3a〜3hのデジタル信号を測定する出力信号測定部4と、出力信号測定部4のデジタル信号センサ4a〜4hで測定されたデジタル信号を用いて、A/D変
換器3a〜3hの故障を個別に判定する故障判定部13と、で構成されている。ここでは、A/D変換器が8個並列に配置されている場合の例を示す。
First, the configuration of the A / D conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The A / D converter includes a voltage
次に、実施の形態1における電圧重畳部11、デジタル信号合成部12の処理工程の流れについて、図2及び図4のフローチャートを用いて説明する。
Next, the flow of processing steps of the
まず、電圧重畳部11について、図2のフローチャートを用いて説明する。電圧重畳部11の処理において、ステップS1101の処理で、正常A/D変換器数Nの初期値と、計算に使用されるカウンタCの初期値が設定される。正常A/D変換器数Nと計算に使用するカウンタCには、ともに初期値として、“0”が設定される。
First, the voltage
次に、ステップS1102の処理において、以下に説明するステップS1103とS1104の処理で、A/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ここで、ステップS1103とS1104の処理の説明に用いられているxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対応する処理であることを示す。
Next, in the process of step S1102, the process is repeatedly performed from the A /
ステップS1103の処理で、A/D変換器3xの状態が、「正常」であるかどうかを判定する。A/D変換器3xの状態が「正常」であると判定された場合には、次のステップS1104の処理で、正常A/D変換器数Nに1が加算される。A/D変換器3xの状態が、「正常」ではないと判定された場合には、ステップS1104の処理をスキップし、この処理は行われない。 In step S1103, it is determined whether or not the state of the A / D converter 3x is “normal”. If it is determined that the state of the A / D converter 3x is “normal”, 1 is added to the number N of normal A / D converters in the next step S1104. If it is determined that the state of the A / D converter 3x is not “normal”, the process of step S1104 is skipped, and this process is not performed.
以上のステップS1102〜S1104の処理によって、A/D変換器3aからA/D変換器3hの内、状態が「正常」であるA/D変換器の数を示す正常A/D変換器数Nが算出される。
The number of normal A / D converters N indicating the number of A / D converters in which the state is “normal” among the A /
次に、ステップS1105の処理において、以下に説明するステップS1106〜S1109の処理で、A/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ステップS1106〜S1109の処理の説明に用いられているxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対する処理であることを示す。
Next, in the process of step S1105, the process is repeatedly performed from the A /
まず、ステップS1106の処理で、A/D変換器3xの状態が、「正常」であるかどうかが判定される。A/D変換器3xの状態が、「正常」であると判定された場合には、次のステップS1107の処理で、以下の式(1)を用いて算出されたアナログ信号Vin_xが、A/D変換器3xに入力される。アナログ信号Vin_xは、変換対象アナログ信号1、最小分解能アナログ信号2、正常A/D変換器数NおよびカウンタCを用いて算出される。次に、ステップS1108の処理で、カウンタCに1が加算される。
Vin_x=変換対象アナログ信号+(最小分解能アナログ信号×(C/N))
・・・(1)
なお、ここで、最小分解能アナログ信号2とは、A/D変換器3xから出力されるデジタル信号“1”に相当するアナログ信号の大きさを示すものである。例えば、0〜5Vの入力電圧を12ビットのデジタル値に変換するA/D変換器3xの場合には、最小分解能アナログ信号2は、5V/212≒0.0012207Vとなる。
First, in step S1106, it is determined whether or not the state of the A / D converter 3x is “normal”. If it is determined that the state of the A / D converter 3x is “normal”, the analog signal Vin_x calculated by using the following expression (1) in the process of the next step S1107 is A / D It is input to the D converter 3x. The analog signal Vin_x is calculated using the conversion target
Vin_x = analog signal to be converted + (minimum resolution analog signal × (C / N))
... (1)
Here, the minimum resolution
ステップS1106の処理で、A/D変換器3xの状態が、「正常」ではないと判断された場合には、次のステップS1109で、アナログ信号Vin_x=0が、A/D変換器3xに入力される。 If it is determined in step S1106 that the state of the A / D converter 3x is not “normal”, the analog signal Vin_x = 0 is input to the A / D converter 3x in the next step S1109. Is done.
以上のステップS1105〜S1109の処理によって、A/D変換器3aからA/D変換器3hに、変換対象アナログ信号1に式(1)で示す所定の電圧が重畳されたアナログ信号が入力される。すなわち、電圧重畳部11は、MをA/D変換器の故障数とした場合に、変換対象アナログ信号1に、n*(最小分解能アナログ信号/(N−M))(ただし、n=0,1,・・・, N−M−1)を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないA/D変換器に出力する。
Through the processes in steps S1105 to S1109 described above, an analog signal in which the predetermined voltage represented by the expression (1) is superimposed on the conversion target
図3は、電圧重畳部11によって、8並列に接続されたA/D変換器にアナログ信号が入力される例を示したものである。ここで、A/D変換器3aからA/D変換器3hの内、A/D変換器3cとA/D変換器3gの状態が、「故障」であると判定された場合を例に説明する。この場合は、状態が「正常」であるA/D変換器の数は6(N=6)であり、状態が「正常」であるA/D変換器に入力されるアナログ信号は、その差が「最小分解能アナログ信号/6」以内で均等になるように入力される。
FIG. 3 shows an example in which an analog signal is input to the A / D converters connected in parallel by the
続いて、デジタル信号合成部12について、図4のフローチャートを用いて説明する。デジタル信号合成部12の処理において、ステップS1201の処理で、正常A/D変換器数Nの初期値と、デジタル信号合計値Dsumの初期値が設定される。正常A/D変換器数Nとデジタル信号合計値Dsumには、それぞれ、初期値として、“0”が設定される。
Next, the digital
次に、ステップS1202の処理において、以下に説明するステップS1203〜S1205の処理で、A/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ステップS1203〜S1205の処理の説明に用いられるxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対する処理であることを示す。
Next, in the process of step S1202, the process is repeatedly performed from the A /
まず、ステップS1203の処理で、A/D変換器3xの状態が、「正常」であるかどうかが判定される。A/D変換器3xの状態が、「正常」であると判定された場合には、ステップS1204の処理で、正常A/D変換器数Nに1が加算される。さらに、ステップS1205の処理で、デジタル信号合計値DsumにA/D変換器3xのデジタル信号が加算される。 First, in step S1203, it is determined whether the state of the A / D converter 3x is “normal”. If it is determined that the state of the A / D converter 3x is “normal”, 1 is added to the number N of normal A / D converters in the process of step S1204. In step S1205, the digital signal from the A / D converter 3x is added to the digital signal total value Dsum.
以上のステップS1203〜S1205の処理によって、状態が「正常」であるA/D変換器の数を表す正常A/D変換器数Nと、デジタル信号合計値Dsumが算出される。 Through the processes in steps S1203 to S1205 described above, the number N of normal A / D converters representing the number of A / D converters in the “normal” state and the digital signal total value Dsum are calculated.
次に、ステップS1206の処理で、以下の式(2)を用いて算出されたアナログ信号Daveが出力される。アナログ信号Daveは、正常A/D変換器数Nおよびデジタル信号合計値Dsumを用いて算出される。
Dave=Dsum/N ・・・(2)
Next, in the process of step S1206, an analog signal Dave calculated using the following equation (2) is output. The analog signal Dave is calculated using the number of normal A / D converters N and the digital signal total value Dsum.
Dave = Dsum / N (2)
以上のステップS1201〜S1206の処理によって、デジタル信号合成部12で、A/D変換器3aからA/D変換器3hのうち、故障と判定されていない複数のA/D変換器から出力されたデジタル信号が合成され、合成デジタル信号10として出力される。
As a result of the processing in steps S1201 to S1206, the
図5は、デジタル信号合成部12によって、8並列に接続したA/D変換器から出力されたデジタル信号が合成された例を示したものである。A/D変換器3aからA/D変換器3hの内、A/D変換器3cとA/D変換器3gの状態が「故障」であり、なおかつ、A/D変換器3a,A/D変換器3b,A/D変換器3dおよびA/D変換器3eから出力されたデジタル信号がX、A/D変換器3fおよびA/D変換器3hから出力されたデ
ジタル信号がX+1である場合を例に説明する。アナログ信号が“0”である場合のデジタル信号の出力は、A/D変換器の仕様に依るため、この例では不定値とする。この場合、状態が「正常」であるA/D変換器の数は6(N=6)であり、デジタル信号合成部12から出力される合成デジタル信号10は、X+(2/6)となる。
FIG. 5 shows an example in which the digital signal output from the A / D converters connected in parallel by the digital
以上の処理によれば、A/D変換を行う複数のA/D変換器の中で、故障していないA/D変換器に入力されるアナログ信号差が均等になるように電圧を重畳することで、A/D変換器が1つの場合に対して高分解能のデジタル信号を得ることができる。 According to the above processing, among the plurality of A / D converters that perform A / D conversion, the voltage is superimposed so that the analog signal difference input to the non-failed A / D converter is equalized. Thus, a high-resolution digital signal can be obtained for a single A / D converter.
図6は、3種類の変換対象アナログ信号Vin_A,Vin_B,Vin_Cを、本実施の形態1によって、合成デジタル信号10に変換した例を示したものである。A/D変換器3a〜A/D変換器3hの状態が全て「正常」である場合を例に説明する。変換対象アナログ信号Vin_A,Vin_B,Vin_Cは、デジタル信号がX以上X+1未満に相当するアナログ信号であるため、A/D変換器が1つの場合では、デジタル信号はいずれもXとなる。これに対して、本実施の形態1による変換の場合では、電圧重畳部11によって、A/D変換器3a〜A/D変換器3hから出力されるデジタル信号は、XまたはX+1となる。その結果、デジタル信号合成部12から出力される合成デジタル信号10は、A/D変換器の分解能に対して、8倍の分解能の信号を得ることができる。
FIG. 6 shows an example in which three types of conversion target analog signals Vin_A, Vin_B, and Vin_C are converted into the composite
なお、本実施の形態1では、デジタル信号合成部12から出力される合成デジタル信号10は平均値としたが、デジタル信号合計値と正常A/D変換器数を、同時に出力する場合であってもよい。
In the first embodiment, the combined
これにより、A/D変換装置をA/D変換器が複数個並列に接続された構成にすることで、A/D変換器の分解能をYビット、A/D変換器の数をN個とした場合には、(Y+log2N)ビットに相当する分解能のデジタル信号を得ることができる。さらに、A/D変換器がM個故障した場合においては、故障していない(N−M)個のA/D変換器を使用することで、(Y+log2(N−M))ビットに相当する分解能のデジタル信号を得ることができる。 As a result, the A / D converter has a configuration in which a plurality of A / D converters are connected in parallel, so that the resolution of the A / D converter is Y bits and the number of A / D converters is N. In this case, a digital signal having a resolution corresponding to (Y + log 2 N) bits can be obtained. Further, when M A / D converters fail, it is equivalent to (Y + log 2 (N−M)) bits by using (NM) A / D converters that are not failed. A digital signal with the resolution to be obtained can be obtained.
次に、故障判定部13の全体の処理工程の流れについて、図7のフローチャートを用いて説明する。故障判定部13の処理において、まず、ステップS1300の処理で、外れデジタル信号検出処理を行い、他のA/D変換器のデジタル信号と比較して、所定範囲外に外れたデジタル信号が出力されるA/D変換器が検出される。さらに、次のステップS1350の処理で、過小デジタル信号検出処理を行い、他のA/D変換器のデジタル信号と比較して、小さいデジタル信号が出力されるA/D変換器が検出される。
Next, the flow of the entire processing steps of the
前述のステップS1300の処理で行う外れデジタル信号検出処理の詳細について、図8のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS1301の処理で、A/D変換器3aからA/D変換器3hの内、状態が「正常」であるA/D変換器のデジタル信号Da〜Dhが、デジタル信号センサ4a〜4hにて検出される。
Details of the outlier digital signal detection processing performed in the processing of step S1300 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in the process of step S1301, the digital signals Da to Dh of the A / D converter whose state is “normal” among the A /
次に、ステップS1302の処理で、デジタル信号Da〜Dhの内、最大値のデジタル信号Dmaxと、最小値のデジタル信号Dminがそれぞれ算出される。 Next, in the process of step S1302, among the digital signals Da to Dh, the maximum value digital signal Dmax and the minimum value digital signal Dmin are respectively calculated.
次に、ステップS1303の処理で、最大値のデジタル信号Dmaxと最小値のデジタル信号Dminの差分の判定処理が行われる。差分が2以上である場合には、後述のステップS1304〜S1311の処理が行われ、差分が2未満である場合には、外れデジタル信号検出処理は終了される。 Next, in the process of step S1303, a process for determining the difference between the maximum value digital signal Dmax and the minimum value digital signal Dmin is performed. When the difference is 2 or more, processing in steps S1304 to S1311 described later is performed, and when the difference is less than 2, the outlier digital signal detection processing is ended.
前述のステップS1303の処理で、最大値のデジタル信号Dmaxと最小値のデジタル信号Dminの差分が2以上である場合について説明する。まず、ステップS1304の処理で、デジタル信号Da〜Dhの内、最大値のデジタル信号Dmax−1以上のデジタル信号数Smax、最小値のデジタル信号Dmin+1以下のデジタル信号数Sminがそれぞれ算出される。 A case will be described in which the difference between the maximum value digital signal Dmax and the minimum value digital signal Dmin is 2 or more in the process of step S1303 described above. First, in step S1304, among the digital signals Da to Dh, the number of digital signals Smax equal to or greater than the maximum value digital signal Dmax-1 and the number of digital signals Smin equal to or less than the minimum value digital signal Dmin + 1 are calculated.
次に、ステップS1305の処理で、デジタル信号数Smaxとデジタル信号数Sminとが等しいかどうかの比較判定処理が行われる。デジタル信号数Smaxとデジタル信号数Sminとが等しくない場合には、ステップS1306もしくはステップS1309の処理に移行する。デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより小さい場合には、後述のステップS1306〜S1308の処理が行われる。デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより大きい場合には、後述のステップS1309〜S1311の処理が行われる。ステップS1305の処理で、デジタル信号数Smaxとデジタル信号数Sminが等しいと判定された場合には、外れデジタル信号検出処理が終了される。 Next, in step S1305, a comparison determination process is performed to determine whether the number of digital signals Smax and the number of digital signals Smin are equal. When the digital signal number Smax and the digital signal number Smin are not equal, the process proceeds to step S1306 or step S1309. When the number of digital signals Smax is smaller than the number of digital signals Smin, processing in steps S1306 to S1308 described later is performed. When the digital signal number Smax is larger than the digital signal number Smin, processing in steps S1309 to S1311 described later is performed. If it is determined in step S1305 that the number of digital signals Smax and the number of digital signals Smin are equal, the outlier digital signal detection processing is terminated.
まず、前述のステップS1305の処理で、デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより小さい場合について説明する。ステップS1306の処理で、以下に説明するステップS1307とS1308の処理が、A/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ステップS1307とS1308の処理の説明に用いられるxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対する処理であることを示す。
First, the case where the number of digital signals Smax is smaller than the number of digital signals Smin in the process of step S1305 will be described. In step S1306, steps S1307 and S1308 described below are repeatedly performed from the A /
続いて、ステップS1307の処理で、A/D変換器3xの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Dxが最大値のデジタル信号Dmaxと等しいかどうかを判定する。A/D変換器3xの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Dxと最大値のデジタル信号Dmaxが等しい場合には、次のステップS1308の処理で、A/D変換器3xの状態が「故障」であると認定される。ステップS1307の処理で、A/D変換器3xの状態が「正常」ではない、あるいはデジタル信号Dxと最大値のデジタル信号Dmaxが等しくない場合には、ステップS1308の処理は行われない。 Subsequently, in step S1307, it is determined whether or not the state of the A / D converter 3x is “normal” and the digital signal Dx is equal to the maximum digital signal Dmax. When the state of the A / D converter 3x is “normal” and the digital signal Dx and the maximum value digital signal Dmax are equal, in the next step S1308, the state of the A / D converter 3x is “ "Failure". If it is determined in step S1307 that the state of the A / D converter 3x is not “normal” or if the digital signal Dx is not equal to the maximum digital signal Dmax, the process in step S1308 is not performed.
次に、前述のステップS1305の処理で、デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより大きい場合について説明する。ステップS1309の処理で、以下に説明するステップS1310とS1311の処理が、A/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ステップS1310とS1311の処理の説明に用いられるxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対する処理であることを示す。
Next, the case where the number of digital signals Smax is larger than the number of digital signals Smin in the process of step S1305 described above will be described. In step S1309, steps S1310 and S1311 described below are repeatedly performed from the A /
続いて、ステップS1310の処理で、A/D変換器3xの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Dxが最小値のデジタル信号Dminと等しいかどうかを判定する。A/D変換器3xの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Dxと最小値のデジタル信号Dminが等しい場合には、次のステップS1311の処理で、A/D変換器3xの状態が「故障」であると判定される。ステップS1310の処理で、A/D変換器3xの状態が「正常」ではない、あるいはデジタル信号Dxと最小値のデジタル信号Dminが等しくない場合には、ステップS1311の処理は行われない。 Subsequently, in the process of step S1310, it is determined whether or not the state of the A / D converter 3x is “normal” and the digital signal Dx is equal to the digital signal Dmin having the minimum value. When the state of the A / D converter 3x is “normal” and the digital signal Dx is equal to the minimum digital signal Dmin, the state of the A / D converter 3x is “in step S1311”. It is determined that it is a “failure”. If the state of the A / D converter 3x is not “normal” or the digital signal Dx is not equal to the minimum digital signal Dmin in the process of step S1310, the process of step S1311 is not performed.
以上のステップS1301〜S1311の処理の外れデジタル信号検出処理によって、他のA/D変換器のデジタル信号と比較して、所定範囲外に外れたデジタル信号を出力するA/D変換器の状態は、「故障」であると判定される。 The state of the A / D converter that outputs the digital signal out of the predetermined range compared with the digital signals of other A / D converters by the out-of-process digital signal detection processing of steps S1301 to S1311 is as follows. , “Failure” is determined.
図9は、ステップS1301〜S1311の外れデジタル信号検出処理によって、故障を検出する例を示したものである。図9では、A/D変換器3eが、すでに「故障」であると判定されている場合を例に説明する。図9(a)では、最大値のデジタル信号Dmaxがデジタル信号Df、最小値のデジタル信号Dminがデジタル信号Da,DbおよびDcであり、また、デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより小さいことから、デジタル信号Dfが外れデジタル信号であり、A/D変換器3fの状態が「故障」であることを示している。図9(b)では、最大値のデジタル信号Dmaxがデジタル信号Dd,Df,DgおよびDh、最小値のデジタル信号Dminがデジタル信号Dcであり、また、デジタル信号数Smaxがデジタル信号数Sminより大きいことから、デジタル信号Dcが外れデジタル信号であり、A/D変換器3cの状態が「故障」であることを示している。
FIG. 9 shows an example in which a failure is detected by the outlier digital signal detection processing in steps S1301 to S1311. In FIG. 9, a case where the A /
前述のステップS1350の処理で行う過小デジタル信号検出処理の詳細について、図10のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS1351の処理で、過小デジタル信号検出の判定状態は、初期値の「未確定」と設定される。 Details of the under-digital signal detection process performed in step S1350 described above will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in the process of step S1351, the determination state of under-digital signal detection is set to the initial value “unconfirmed”.
次に、ステップS1352の処理で、A/D変換器3aからA/D変換器3hの内、状態が「正常」であるA/D変換器のデジタル信号Da〜Dhが、デジタル信号センサ4a〜4hにより検出される。
Next, in the process of step S1352, the digital signals Da to Dh of the A / D converter whose state is “normal” among the A /
次に、ステップS1353の処理で、以下に説明するステップS1354〜S1362の処理をA/D変換器3aからA/D変換器3hまで繰り返し処理が行われる。ステップS1354〜S1362の処理の説明に用いるxは、a〜hを表し、A/D変換器3aからA/D変換器3hに対する処理であることを示す。また、x−1は1つ前の英数字を示すものであり、例えば、デジタル信号Da,Db,Ddを検出した状態で、xがbの場合、x−1はaを示し、xがdの場合、x−1はbを示す。
Next, in step S1353, the processes in steps S1354 to S1362 described below are repeated from the A /
まず、ステップS1354の処理で、デジタル信号Dxがデジタル信号Dx−1と等しいかどうかが判定される。デジタル信号Dxがデジタル信号Dx−1と等しい場合には、さらに、ステップS1355の処理で、判定状態が「未確定」であるかどうかが判定される。判定状態が「未確定」である場合には、次のステップS1356の処理で、判定状態を「下限値確定」とし、過小デジタル信号検出における下限値DlowをDxとする。判定状態が「未確定」ではない場合には、さらに、ステップS1357の処理で、判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが下限値Dlow+1と等しいかどうかが判定される。判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが下限値Dlow+1と等しい場合には、次のステップS1358の処理で、判定状態を「上限値確定」とし、過小デジタル信号検出における上限値DhighをDxとする。判定状態が「下限値確定」以外、またはデジタル信号Dxが下限値Dlow+1と等しくない場合には、ステップS1358の処理は行われない。
First, in the process of step S1354, it is determined whether or not the digital signal Dx is equal to the digital signal Dx-1. If the digital signal Dx is equal to the digital signal Dx−1, it is further determined in the process of step S1355 whether or not the determination state is “indeterminate”. If the determination state is “unconfirmed”, the determination state is set to “lower limit determination” and the lower limit value Dlow in the detection of an under-digital signal is set to Dx in the next step S1356. If the determination state is not “indeterminate”, it is further determined in step S1357 whether the determination state is “lower limit determined” and the digital signal Dx is equal to the lower
前述のステップS1354の処理の判定において、デジタル信号Dxがデジタル信号Dx−1と等しくない場合には、さらに、ステップS1359の処理で、デジタル信号Dxがデジタル信号Dx−1より小さいかどうかが判定される。デジタル信号Dxがデジタル信号Dx−1より小さい場合には、さらに、ステップS1360の処理で、判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが下限値Dlowより小さいかどうかが判定される。判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが下限値Dlowより小さい場合には、次のステップS1361の処理において、A/D変換器3xの状態を「故障」とする。判定状態が「下限値確定」以外、あるいはデジタル信号Dxが下限値Dlow以上である場合には、さらに、ステップS1362の処理で、判定状態が「上限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが上限値Dhighより小さいかどうかが判定される。判定状態が「上限値確定」であり、かつデジタル信号Dxが上限値Dhighより小さい場合には、次のステップS1361の処理において、A/D変換器3xの状態を「故障」とする。判定状態が「上限値確定」以外、あるいはデジタル信号Dxが上限値Dhigh以上の場合には、ステップS1361の処理は行われない。
If the digital signal Dx is not equal to the digital signal Dx−1 in the determination of the process in step S1354, it is further determined in step S1359 whether the digital signal Dx is smaller than the digital
以上のステップS1351〜S1362の処理の過小デジタル信号検出処理によって、他のA/D変換器のデジタル信号と比較して、小さいデジタル信号を出力するA/D変換器は「故障」とされる。 As a result of the under-digital signal detection processing in steps S1351 to S1362 described above, the A / D converter that outputs a digital signal smaller than the digital signals of other A / D converters is regarded as “failure”.
図11は、ステップS1351〜S1362の処理の過小デジタル信号検出処理によって、故障を検出する例を示したものである。図11では、A/D変換器3eが、すでに「故障」であると判定されている場合を例に説明する。図11(a)では、デジタル信号Dbの判定において、下限値Dlowが確定し、デジタル信号Dcの判定において、デジタル信号Dcが下限値Dlowより小さいことから、デジタル信号Dcが過小デジタル信号であり、A/D変換器3cの状態が「故障」であることを示している。図11(b)では、デジタル信号Ddの判定において上限値Dhighが確定し、デジタル信号Dfの判定において、デジタル信号Dfが上限値Dhighより小さいことから、デジタル信号Dfが過小デジタル信号であり、A/D変換器3fの状態が「故障」であることを示している。
FIG. 11 shows an example in which a failure is detected by the under-digital signal detection process of steps S1351 to S1362. In FIG. 11, a case where the A /
以上の処理によれば、A/D変換を行う複数のA/D変換器の中で、故障しているA/D変換器をデジタル信号出力によって判定し、故障していないA/D変換器に入力するアナログ信号差が均等になるように電圧を重畳することで、A/D変換器が1つの場合に対して高分解能のデジタル信号を得ることができる。 According to the above processing, a faulty A / D converter is determined by digital signal output among a plurality of A / D converters that perform A / D conversion, and a faulty A / D converter is not detected. By superimposing the voltage so that the difference between the analog signals input to is equal, a high-resolution digital signal can be obtained for a single A / D converter.
このように、実施の形態1に係るA/D変換装置によれば、変換対象であるアナログ信号に個別に所定の電圧が重畳されたアナログ信号が、並列に配置された複数のA/D変換器に入力されデジタル信号に変換された後、これらのデジタル信号を合成することで、A/D変換器の数に応じた高い分解能を得ることができるとともに、いずれかのA/D変換器に異常が発生した場合においても、複数のA/D変換器のデジタル信号出力を検出、比較することで、的確に異常A/D変換器を抽出することができ、残りの正常なA/D変換の数に適した分解能で、A/D変換処理を継続することができるという効果がある。 As described above, according to the A / D conversion device according to the first embodiment, a plurality of A / D conversions in which analog signals in which predetermined voltages are individually superimposed on analog signals to be converted are arranged in parallel are performed. After being input to the converter and converted into digital signals, these digital signals can be combined to obtain a high resolution according to the number of A / D converters, and to any A / D converter Even when an abnormality occurs, an abnormal A / D converter can be accurately extracted by detecting and comparing digital signal outputs of a plurality of A / D converters, and the remaining normal A / D conversions. There is an effect that the A / D conversion process can be continued with a resolution suitable for the number of A / D.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the embodiment can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
1 変換対象アナログ信号、2 最小分解能アナログ信号、3a〜3h A/D変換器、4 出力信号測定部、4a〜4h デジタル信号センサ、10 合成デジタル信号、11 電圧重畳部、12 デジタル信号合成部、13 故障判定部 1 conversion target analog signal, 2 minimum resolution analog signal, 3a to 3h A / D converter, 4 output signal measuring unit, 4a to 4h digital signal sensor, 10 synthesized digital signal, 11 voltage superimposing unit, 12 digital signal synthesizing unit, 13 Failure judgment part
Claims (2)
前記N個のA/D変換器の故障の有無を個別に判定する故障判定部と、
変換対象アナログ信号に、n*(最小分解能アナログ信号/(N−M))(ただし、Mは故障数、n=0,1,・・・, N−M−1)を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないN−M個のA/D変換器に出力する電圧重畳部と、
前記N個のA/D変換器のうち、故障と判定されていない前記N−M個のA/D変換器の出力のデジタル信号を合成するデジタル信号合成部と、
を備えたことを特徴とするアナログ/デジタル変換装置。 N A / D converters connected in parallel and converting an analog signal into a digital signal;
A failure determination unit for individually determining the presence or absence of a failure in the N A / D converters;
N * (minimum resolution analog signal / (N−M)) (where M is the number of failures, n = 0, 1,..., N−M−1) sequentially and individually for the analog signal to be converted A voltage superimposing unit that outputs to NM A / D converters that are not determined to be faulty by superimposing;
A digital signal synthesizing unit that synthesizes digital signals output from the NM A / D converters that are not determined to be faulty among the N A / D converters;
An analog / digital conversion device characterized by comprising:
前記故障判定部は、前記出力信号測定部で測定された前記デジタル信号を互いに比較することで、前記N個のA/D変換器の故障の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載のアナログ/デジタル変換装置。
An output signal measuring unit for individually measuring digital signals output from the N A / D converters;
2. The failure determination unit determines whether or not the N A / D converters have a failure by comparing the digital signals measured by the output signal measurement unit with each other. The analog / digital conversion device described.
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