JP2017143373A - A-d converter, control method for a-d converter, battery residual amount detection circuit having the same and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、A/Dコンバータに関する。 The present invention relates to an A / D converter.
さまざまな電子機器において、内部回路の電気的状態や電子機器の物理的状態をデジタル信号処理するために、これらの状態を表すアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータが用いられる。A/Dコンバータは回路面積が大きく、高価である。したがって、複数のアナログ信号を処理する必要がある場合には、A/Dコンバータの前段にマルチプレクサ(セレクタ)を挿入し、マルチプレクサによって、複数の電気信号を選択するようにして、A/Dコンバータを共有する構成を採用する場合がある。 In various electronic devices, A / D converters that convert analog signals representing these states into digital signals are used to perform digital signal processing on the electrical state of internal circuits and the physical state of electronic devices. The A / D converter has a large circuit area and is expensive. Therefore, when it is necessary to process a plurality of analog signals, a multiplexer (selector) is inserted in front of the A / D converter, and a plurality of electrical signals are selected by the multiplexer. A shared configuration may be employed.
このようなマルチプレクサとA/Dコンバータの組み合わせ回路では、複数のアナログ信号をA/D変換毎に順にサイクリックに切りかえるか、事前に定義したテーブルにもとづいて切りかえるのが一般的であった。 In such a combination circuit of a multiplexer and an A / D converter, a plurality of analog signals are generally switched sequentially for each A / D conversion or based on a pre-defined table.
従来では、設計段階において、あるいは動作開始前のセットアップ段階において、どのアナログ信号を、どの周期で測定するかを決めておく必要があった。ところが、変動の時間スケール(つまり変動速度)が動的に変化するようなアナログ信号を測定対象とする状況において、変換周期が固定されていると、以下の問題が生ずる。たとえば、アナログ信号の変動の時間スケールが、あらかじめ定めた変換周期に対して長くなると、前回の変換タイミングに比べて実質的に値が変化しないにもかかわらず、同じ値を繰り返し変換することとなり、消費電力が無駄に消費される。反対に、アナログ信号の変動の時間スケールが、あらかじめ定めた変換周期に対して短くなると、アナログ信号の高速な変動を逃すこととなる。 Conventionally, it has been necessary to determine which analog signal is to be measured at which period in the design stage or in the setup stage before the start of operation. However, in a situation where an analog signal whose time scale of fluctuation (that is, fluctuation speed) dynamically changes is measured, if the conversion period is fixed, the following problem occurs. For example, if the time scale of the fluctuation of the analog signal becomes longer than a predetermined conversion cycle, the same value is repeatedly converted even though the value does not substantially change compared to the previous conversion timing, Power consumption is wasted. On the contrary, if the time scale of the analog signal fluctuation becomes shorter than the predetermined conversion cycle, the high-speed fluctuation of the analog signal is missed.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数のアナログ信号を適切な頻度でA/D変換可能なA/D変換回路の提供にある。 The present invention has been made in view of these problems, and one of the exemplary purposes of an aspect thereof is to provide an A / D conversion circuit capable of A / D converting a plurality of analog signals at an appropriate frequency. .
本発明のある態様は、A/D変換装置に関する。A/D変換装置は、複数のアナログ信号を受けるマルチプレクサと、マルチプレクサが選択したアナログ信号をA/D変換するメインA/Dコンバータと、複数のアナログ信号それぞれの傾きを検出する傾き検出部と、マルチプレクサおよびA/Dコンバータを制御するコントローラと、を備える。コントローラは、各アナログ信号について、対応する傾きにもとづいて、メインA/DコンバータのA/D変換をスケジューリングする。 One embodiment of the present invention relates to an A / D conversion device. The A / D converter includes a multiplexer that receives a plurality of analog signals, a main A / D converter that performs A / D conversion on the analog signals selected by the multiplexer, and an inclination detector that detects the inclination of each of the analog signals. And a controller for controlling the multiplexer and the A / D converter. The controller schedules A / D conversion of the main A / D converter for each analog signal based on the corresponding slope.
この態様によると、複数のアナログ信号それぞれについて、変動の時間スケールと相関を有する傾きを測定することで、A/D変換を適切な頻度でスケジューリングできる。これにより、無駄なA/D変換による無駄な消費電力を低減することができる。また変動の時間スケールが短くなったときは、短い時間間隔でA/D変換をスケジューリングすることで、アナログ信号の高速な変動を逃さずに測定できる。 According to this aspect, A / D conversion can be scheduled at an appropriate frequency by measuring a slope having a correlation with a time scale of fluctuation for each of a plurality of analog signals. Thereby, useless power consumption due to useless A / D conversion can be reduced. Moreover, when the time scale of fluctuation becomes short, it is possible to measure without missing a high-speed fluctuation of an analog signal by scheduling A / D conversion at a short time interval.
傾き検出部は、マルチプレクサが選択したアナログ信号をA/D変換するサブA/Dコンバータを含んでもよい。
傾きを検出するためには、2回のA/D変換が必要となる。2回のA/D変換のうち、少なくとも1回をサブA/Dコンバータに割り当てることで、メインA/Dコンバータの空きスロットを増やすことができる。
The inclination detection unit may include a sub A / D converter that performs A / D conversion on the analog signal selected by the multiplexer.
In order to detect the inclination, two A / D conversions are required. By assigning at least one of the two A / D conversions to the sub A / D converter, the number of empty slots in the main A / D converter can be increased.
コントローラは、各チャンネルについて、メインA/DコンバータによるA/D変換の後に、サブA/DコンバータによるA/D変換をスケジューリングし、メインA/Dコンバータの出力データとサブA/Dコンバータの出力データのペアにもとづいて傾きを検出してもよい。
傾き検出のための2回のA/D変換のうち1回を、メインA/Dコンバータによる本来のA/D変換に割り当てることで、変換回数および消費電力を削減できる。
For each channel, the A / D conversion by the sub A / D converter is scheduled after the A / D conversion by the main A / D converter, and the output data of the main A / D converter and the output of the sub A / D converter are scheduled. The inclination may be detected based on the data pair.
By assigning one of the two A / D conversions for inclination detection to the original A / D conversion by the main A / D converter, the number of conversions and power consumption can be reduced.
サブA/Dコンバータのビット数は、メインA/Dコンバータのビット数よりも小さくてもよい。これによりサブA/Dコンバータの面積を削減し、あるいは消費電力を低減できる。 The number of bits of the sub A / D converter may be smaller than the number of bits of the main A / D converter. As a result, the area of the sub A / D converter can be reduced or the power consumption can be reduced.
コントローラは、各チャンネルについて、サブA/DコンバータによるA/D変換を連続して2回、スケジューリングし、サブA/Dコンバータの2回の出力データのペアにもとづいて傾きを検出してもよい。
これにより、メインA/Dコンバータによる本来のA/D変換と無関係に傾きを検出することができる。
The controller may schedule the A / D conversion by the sub A / D converter twice continuously for each channel, and detect the inclination based on the two pairs of output data of the sub A / D converter. .
Thereby, the inclination can be detected irrespective of the original A / D conversion by the main A / D converter.
メインA/Dコンバータは逐次比較型であってもよい。コントローラは、各チャンネルについて、メインA/DコンバータによるA/D変換の後に、メインA/Dコンバータによる2回目のA/D変換を、1回目よりも小さいビット数でスケジューリングし、メインA/Dコンバータの2回の出力データのペアにもとづいて傾きを検出してもよい。
サブA/Dコンバータが不要となるため、回路面積の増加を抑制できる。
The main A / D converter may be a successive approximation type. For each channel, after the A / D conversion by the main A / D converter, the controller schedules the second A / D conversion by the main A / D converter with a smaller number of bits than the first A / D conversion. The inclination may be detected based on the two pairs of output data of the converter.
Since no sub A / D converter is required, an increase in circuit area can be suppressed.
A/D変換装置は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。 The A / D converter may be integrated on a single semiconductor substrate. “Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate.
本発明の別の態様は、バッテリ残量検出(Fuel Gauge)回路に関する。残量検出回路は、上述のいずれかのA/D変換装置を備えてもよい。 Another embodiment of the present invention relates to a battery remaining amount detection (Fuel Gauge) circuit. The remaining amount detection circuit may include any of the A / D conversion devices described above.
A/D変換装置のマルチプレクサに入力される複数のアナログ信号は、少なくとも、バッテリの充放電電流を示す信号と、バッテリの温度を示す信号を含んでもよい。 The plurality of analog signals input to the multiplexer of the A / D conversion device may include at least a signal indicating the charge / discharge current of the battery and a signal indicating the temperature of the battery.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、複数のアナログ信号を適切な頻度でA/D変換できる。 According to the present invention, a plurality of analog signals can be A / D converted at an appropriate frequency.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected to each other. Including the case of being indirectly connected through other members that do not substantially affect the state of connection, or do not impair the functions and effects achieved by the combination thereof.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
また本明細書において、電圧信号、電流信号、あるいは抵抗に付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値、あるいは抵抗値を表すものとする。 Further, in this specification, a reference numeral attached to a voltage signal, a current signal, or a resistor represents a voltage value, a current value, or a resistance value as necessary.
図1は、実施の形態に係るA/D変換装置100のブロック図である。A/D変換装置100は、主として、メインA/Dコンバータ102、マルチプレクサ104、傾き検出部110、コントローラ120を備える。好ましくはA/D変換装置100は、単独で、あるいはそのほかの回路ブロックとともに、ひとつの半導体基板に一体集積化される。
FIG. 1 is a block diagram of an A /
A/D変換装置100は、複数N個(Nは2以上の整数)のアナログ入力ポートPORT1〜PORTNを備え、測定対象の複数のアナログ信号V1〜VNが入力可能となっている。マルチプレクサ104は、複数のアナログ信号V1〜VNを受け、制御信号S1に応じたひとつを選択する。アナログ信号の種類や性質は特に限定されない。たとえば複数のアナログ信号は、所定のノードに流れる電流を示す電流検出信号、所定のノードに生ずる電圧を示す電圧検出信号など、電気的状態を示す信号を含みうる。あるいは複数のアナログ信号は、温度センサ(サーミスタ、ポジスタ、熱電対)からの信号、ジャイロセンサ、加速度センサ、速度センサからの信号、モータの回転センサからの信号など、物理的状態を示す信号を含んでもよい。
The A /
メインA/Dコンバータ102は、マルチプレクサ104が選択したアナログ信号S2を受け、A/D変換のタイミング信号S3に応答してデジタル信号S4に変換する。コントローラ120は、制御信号S1およびタイミング信号S3を生成し、マルチプレクサ104およびメインA/Dコンバータ102を制御する。メインA/Dコンバータ102は、たとえば逐次比較型であってもよいが、それには限定されず、フラッシュ型や傾斜型、ΔΣ型などを用いてもよい。
The main A /
傾き検出部110は、複数のアナログ信号V1〜VNそれぞれの傾きα1〜αNを検出し、傾きを示すデータ(傾きデータという)S6を検出する。傾きデータS6は、コントローラ120に入力される。コントローラ120は、現在、マルチプレクサ104がどのポートのアナログ信号を選択しているか知っているため、傾きデータS6が、何番目のアナログ信号の傾きを表すかを知ることができる。コントローラ120は、各アナログ信号Vi(1≦i≦N)について、傾きデータS6が示す対応する傾きαiにもとづいて、メインA/Dコンバータ102のA/D変換を検出されたスケジューリングする。傾き検出部110による傾きの検出タイミングは特に限定されないが、本実施の形態では、メインA/Dコンバータ102によるA/D変換ごとに、傾きを検出し、得られた傾きαにもとづいて次のA/D変換をスケジューリングするものとする。コントローラ120は、傾きαとA/D変換の時間間隔をテーブルで保持しておいてもよいし、傾きαを引数とする関数を定義しておき、時間間隔を算出してもよい。
The
ADCインタフェース130およびデータレジスタ132は、メインA/Dコンバータ102の出力データS4を、後段のブロックに受け渡すためのインタフェース回路であり、オプションである。ADCインタフェース130は、メインA/Dコンバータ102の出力データS4を、コントローラ120からの制御信号S5が示すデータレジスタ132に書き込む。たとえばデータレジスタ132は、複数のポートに対応する複数のデータレジスタを含み、i番目のポートについて得られた出力データS4を、i番目のデータレジスタに格納するようにしてもよい。あるいはADCインタフェース130は、順次生成される出力データS4を、時系列順に複数のデータレジスタに格納してもよい。
The
以上がA/D変換装置100の構成である。続いてその動作を説明する。図2は、図1のA/D変換装置100の動作波形図である。図2には、ひとつのアナログ信号V1の動作が示される。
The above is the configuration of the A /
(ステップi) タイミング信号S3がアサートされると、そのときのアナログ信号V1がA/D変換され、デジタル信号S4が生成される。
(ステップii) 続いて、アナログ信号V1の傾きが検出され、傾きデータS6が更新される。
(ステップiii) 更新された傾きデータS6にもとづいて、次のA/D変換のタイミングがスケジューリングされる。具体的には次のA/D変換までの期間は、傾きの絶対値が大きいほど、短くスケジューリングされ、傾きの絶対値が小さいほど、長くスケジューリングされる。
以上が、1サイクルの動作である。次のサイクルの(ステップi)では、前回のサイクルの(ステップiii)でスケジューリングされたタイミングで、タイミング信号S3がアサートされる。A/D変換装置100は、この動作を繰り返す。
(Step i) When the timing signal S3 is asserted, the analog signal V1 at that time is A / D converted to generate a digital signal S4.
(Step ii) Subsequently, the inclination of the analog signal V1 is detected, and the inclination data S6 is updated.
(Step iii) The timing of the next A / D conversion is scheduled based on the updated inclination data S6. Specifically, the period until the next A / D conversion is scheduled to be shorter as the absolute value of the slope is larger, and is scheduled to be longer as the absolute value of the slope is smaller.
The above is the operation of one cycle. In (step i) of the next cycle, the timing signal S3 is asserted at the timing scheduled in (step iii) of the previous cycle. The A /
図2には、ひとつのアナログ信号V1に関連する動作のみが示されるが、実際には、複数のアナログ信号V1〜VNについて、同様の処理が並列的に行われ、各アナログ信号の変動の時間スケールに応じて、A/D変換のタイミングが適切に調節される。 FIG. 2 shows only the operation related to one analog signal V1, but actually, the same processing is performed in parallel for a plurality of analog signals V1 to VN, and the time of fluctuation of each analog signal is shown. The timing of A / D conversion is appropriately adjusted according to the scale.
図3(a)〜(c)は、複数のアナログ信号のA/D変換のスケジューリングを模式的に示す図である。ここではN=3を例とする。3回のA/D変換を1セットとして捉える。図3(a)では、アナログ信号V1およびV3の変換が、1セットに1回の頻度でスケジューリングされ、アナログ信号V2の変換は、3セットに1回の頻度でスケジューリングされる。図3(b)では、アナログ信号V1およびV2の変換が2セットに1回の頻度でスケジューリングされ、アナログ信号V3の変換が1セットに1回の頻度でスケジューリングされる。図3(c)では、アナログ信号V1の変換がさらに少ない頻度でスケジューリングされ、アナログ信号V2およびV3の変換は1セットに1回スケジューリングされる。 FIGS. 3A to 3C are diagrams schematically illustrating scheduling of A / D conversion of a plurality of analog signals. Here, N = 3 is taken as an example. Three A / D conversions are considered as one set. In FIG. 3A, the conversion of the analog signals V1 and V3 is scheduled once per set, and the conversion of the analog signal V2 is scheduled once every three sets. In FIG. 3B, the conversion of the analog signals V1 and V2 is scheduled once every two sets, and the conversion of the analog signal V3 is scheduled once every set. In FIG. 3C, the conversion of the analog signal V1 is scheduled less frequently, and the conversion of the analog signals V2 and V3 is scheduled once per set.
実施の形態に係るA/D変換装置100によれば、無駄なA/D変換による無駄な消費電力を低減することができる。また変動の時間スケールが短くなったときは、短い時間間隔でA/D変換をスケジューリングすることで、アナログ信号の高速な変動を逃さずに測定できる。
According to the A /
本発明は、図1のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。 The present invention is understood as the block diagram and circuit diagram of FIG. 1 or extends to various devices and circuits derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples will be described in order not to narrow the scope of the present invention but to help understanding and clarify the essence and circuit operation of the present invention.
(第1構成例)
図4は、A/D変換装置100の第1構成例を示すブロック図である。傾き検出部110は、マルチプレクサ104が選択したアナログ信号S2をA/D変換するサブA/Dコンバータ112を含む。傾きにはそれほど高い精度が要求されないことから、サブA/Dコンバータ112は、メインA/Dコンバータ102よりも低いビット数で構成してもよい。これによりサブA/Dコンバータ112の回路面積を削減し、またその消費電力を低減できる。
(First configuration example)
FIG. 4 is a block diagram illustrating a first configuration example of the A /
コントローラ120は、各チャンネルについて、メインA/Dコンバータ102によるA/D変換の後に、サブA/Dコンバータ112によるA/D変換をスケジューリングする。コントローラ120は、コントローラ120が生成するタイミング信号S7を生成する。サブA/Dコンバータ112の出力データであるデジタル信号S8は、演算部114に入力される。
The
演算部114は、メインA/Dコンバータ102の出力データS4とサブA/Dコンバータ112の出力データS8のペアにもとづいて傾きαを演算する。
α=(S4−S8)/Δt
Δtは、メインA/Dコンバータ102による変換タイミングと、サブA/Dコンバータ112による変換タイミングの時間差である。時間差Δtは、コントローラ120から与えてもよい。あるいは、コントローラ120が、この時間差Δを常に一定に制御する場合には、Δtによる除算は不要であり、傾きを示す値として(S4−S8)を用いることができる。なお、演算部114やコントローラ120は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェア制御されるマイコンやプロセッサで構成してもよい。
The
α = (S4−S8) / Δt
Δt is a time difference between the conversion timing by the main A /
図5(a)は、第1構成例に係るA/D変換装置100の動作波形図である。タイミング信号S3がアサートされるとメインA/Dコンバータ102の動作が開始し、変換期間の経過後に、出力データS4が確定する。続いて時間Δtの経過後に、コントローラ120がタイミング信号S7をアサートすると、サブA/Dコンバータ112が動作を開始し、変換期間の経過後に、出力データS8が確定する。デジタル信号S4、S8の値が確定すると、演算部114が傾きを演算し、傾きデータS6が生成される。
FIG. 5A is an operation waveform diagram of the A /
傾きを検出するためには、同じアナログ信号について、2回のA/D変換が必要となる。2回のA/D変換のうち、2回目をサブA/Dコンバータ112に割り当てることで、メインA/Dコンバータ102の空きスロットを増やすことができる。
In order to detect the inclination, two A / D conversions are required for the same analog signal. By assigning the second A / D conversion to the sub A /
(第2構成例)
第2構成例について、図4を参照して説明する。演算部114には、メインA/Dコンバータ102の出力データS4は入力されず、サブA/Dコンバータ112の出力データS8のみが入力される。コントローラ120は、各チャンネルについて、サブA/Dコンバータ112によるA/D変換を連続して2回、スケジューリングする。そして演算部114は、サブA/Dコンバータ112の2回の出力データS8_1,S8_2のペアにもとづいて、傾きを検出する。
α=(S8_2−S8_1)/Δt
(Second configuration example)
A second configuration example will be described with reference to FIG. The output data S4 of the main A /
α = (S8_2−S8_1) / Δt
図5(b)は、第2構成例に係るA/D変換装置100の動作波形図である。コントローラ120は、傾きが必要な状況において、タイミング信号S7をアサートして、サブA/Dコンバータ112に1回目のA/D変換を指示する。これにより1回目の出力データS8_1が生成される。続いてΔtの経過後に、タイミング信号S7をアサートして、サブA/Dコンバータ112に2回目のA/D変換を指示する。これにより2回目の出力データS8_2が生成される。演算部114は、2回の出力データから、傾きデータS6を計算する。
FIG. 5B is an operation waveform diagram of the A /
メインA/Dコンバータ102のA/D変換の時間間隔が広く設定されている場合に、第1構成例では、広い時間間隔の間に、アナログ信号の変動の時間スケールが短くなったときに、応答が遅れる場合がある。これに対して、第2構成例によれば、メインA/Dコンバータ102のA/D変換のタイミングに制約されることなく、傾きの検出タイミングを自由に設定できるため、応答遅れを抑制できる。
When the time interval of A / D conversion of the main A /
なお、第2構成例においても第1構成例と同様に、メインA/Dコンバータ102によるA/D変換毎に、サブA/Dコンバータ112を2回動作させて傾きを検出してもよい。
In the second configuration example, as in the first configuration example, each time the A / D conversion is performed by the main A /
(第3構成例)
図6は、A/D変換装置100の第3構成例を示すブロック図である。第3構成例ではサブA/Dコンバータ112は設けられず、メインA/Dコンバータ102を用いて傾きを取得する。メインA/Dコンバータ102は、逐次比較型である。コントローラ120は、各チャンネルについて、メインA/Dコンバータ102による本来のA/D変換の後に、メインA/Dコンバータ102による傾き検出のための2回目のA/D変換をスケジューリングする。2回目のA/D変換は、1回目よりも小さいビット数で行われる。傾き検出部110は、メインA/Dコンバータ102の2回の出力データS4_1、S4_2のペアにもとづいて、傾きを演算する。
(Third configuration example)
FIG. 6 is a block diagram illustrating a third configuration example of the A /
図7は、第3構成例に係るA/D変換装置100の動作波形図である。コントローラ120は、本来のA/D変換を行うために、タイミング信号S3をアサートし、メインA/Dコンバータ102にデジタル信号S4_1を生成させる。デジタル信号S4_1は、図1のADCインタフェース130、データレジスタ132を経て、後段の回路ブロックに供給される。それからΔt経過後に、コントローラ120は再びタイミング信号S3をアサートし、メインA/Dコンバータ102にデジタル信号S4_2を生成させる。2回目のA/D変換では、逐次比較の処理が途中で停止され、したがって変換時間τ2は、1回目のそれτ1よりも短い。演算部114は、2回の出力データS4_1,S4_2にもとづいて、傾きデータS6を計算する。
FIG. 7 is an operation waveform diagram of the A /
第3構成例によれば、サブA/Dコンバータ112が不要であるため、回路面積を小さくできる。また、2回目のA/D変換では、小さいビット数で動作するため、消費電力も、サブA/Dコンバータと同程度とすることができる。
According to the third configuration example, since the sub A /
続いて、A/D変換装置100の用途を説明する。A/D変換装置100は、変動の時間スケールが動的に変化する電気的状態や物理的状態をセンシングする用途に好適である。こうした用途として、バッテリの残量検出が挙げられる。
Next, the application of the A /
図8は、A/D変換装置100を備えるバッテリ残量検出回路200のブロック図である。電子機器300は、バッテリ302、充電回路304、電源回路306、バッテリ残量検出回路200を備える。充電回路304は、外部からの電圧VEXTを受け、バッテリ302を充電する。電源回路306は、バッテリ電圧VBATあるいは外部からの電圧VEXTを受け、それを昇圧あるいは降圧し、図示しない負荷に電源電圧VDDを供給する。バッテリ残量検出回路200は、バッテリ302の充電状態(SOC:State Of Charge)を検出する。たとえばバッテリ残量検出回路200には、バッテリ電圧VBAT、バッテリ302の充放電電流を示す電流検出信号VCS、バッテリ302の温度を示す温度検出信号VTSが入力される。電流検出信号VCSは、たとえばバッテリ302に直列に挿入されたセンス抵抗RSの電圧降下である。温度検出信号VTSは、サーミスタや熱電対などの温度センサ308により生成される。バッテリ残量検出回路200は、上述のA/D変換装置100を備える。A/D変換装置100は、バッテリ電圧VBAT、電流検出信号VCS、温度検出信号VTSを受け、それらをデジタル値に変換する。つまりバッテリ電圧VBAT、電流検出信号VCS、温度検出信号VTSは、上述のアナログ信号V1〜V3に相当する。
演算部202は、A/D変換装置100によって測定されたバッテリ電圧、電流値、温度にもとづいて、バッテリ302の残量を推定する。バッテリ302の残量推定の方法はいくつかあるが、たとえばバッテリの無負荷状態において測定される開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)にもとづく方法や、充放電電流を積算するクーロンカウント法などを用いることができる。
FIG. 8 is a block diagram of a remaining battery
The
バッテリ電圧VBATの変化速度は電子機器300の状態に応じて異なる。たとえば電子機器300が通信端末である場合に、高負荷動作させた場合や、急速充電中には、バッテリ電圧VBATは短い時間スケールで変化する。反対に、電子機器300の不使用状態、すなわちスリープ状態では、バッテリ電圧VBATの変化速度はきわめて遅くなる。また温度についても変動の時間スケールは動的に変化する。
The changing speed of the battery voltage V BAT varies depending on the state of the
従来においては、演算部202が、各アナログ信号の変化速度に応じてA/D変換のタイミングを調節する必要があった。これに対して実施の形態に係るA/D変換装置100は、A/D変換の間隔を自動調節するため、演算部202の演算負荷を軽減できる。
Conventionally, the
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
100…A/D変換装置、102…メインA/Dコンバータ、104…マルチプレクサ、110…傾き検出部、112…サブA/Dコンバータ、114…演算部、120…コントローラ、130…ADCインタフェース、132…データレジスタ、S1…制御信号、S2…アナログ信号、S3…タイミング信号、S4…デジタル信号、S5…制御信号、S6…傾きデータ、S7…タイミング信号、S8…デジタル信号、200…バッテリ残量検出回路、202…演算部、300…電子機器、302…バッテリ、304…充電回路、306…電源回路、308…温度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記マルチプレクサが選択した前記アナログ信号をA/D変換するメインA/Dコンバータと、
前記複数のアナログ信号それぞれの傾きを検出する傾き検出部と、
前記マルチプレクサおよび前記メインA/Dコンバータを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、各アナログ信号について、対応する傾きにもとづいて、前記メインA/DコンバータのA/D変換をスケジューリングすることを特徴とするA/D変換装置。 A multiplexer for receiving a plurality of analog signals;
A main A / D converter for A / D converting the analog signal selected by the multiplexer;
An inclination detector for detecting the inclination of each of the plurality of analog signals;
A controller for controlling the multiplexer and the main A / D converter;
With
The controller schedules A / D conversion of the main A / D converter for each analog signal based on a corresponding inclination.
各チャンネルについて、前記メインA/DコンバータによるA/D変換の後に、前記サブA/DコンバータによるA/D変換をスケジューリングし、
前記メインA/Dコンバータの出力データと前記サブA/Dコンバータの出力データのペアにもとづいて前記傾きを検出することを特徴とする請求項2に記載のA/D変換装置。 The controller is
For each channel, after A / D conversion by the main A / D converter, A / D conversion by the sub A / D converter is scheduled,
3. The A / D converter according to claim 2, wherein the inclination is detected based on a pair of output data of the main A / D converter and output data of the sub A / D converter.
各チャンネルについて、前記サブA/DコンバータによるA/D変換を連続して2回、スケジューリングし、
前記サブA/Dコンバータの2回の出力データのペアにもとづいて前記傾きを検出することを特徴とする請求項2に記載のA/D変換装置。 The controller is
For each channel, schedule the A / D conversion by the sub A / D converter twice in succession,
3. The A / D converter according to claim 2, wherein the inclination is detected based on a pair of output data of the sub A / D converter twice.
前記コントローラは、
各チャンネルについて、前記メインA/DコンバータによるA/D変換の後に、前記メインA/Dコンバータによる2回目のA/D変換を、1回目よりも小さいビット数でスケジューリングし、
前記メインA/Dコンバータの2回の出力データのペアにもとづいて前記傾きを検出することを特徴とする請求項1に記載のA/D変換装置。 The main A / D converter is a successive approximation type,
The controller is
For each channel, after the A / D conversion by the main A / D converter, the second A / D conversion by the main A / D converter is scheduled with a smaller number of bits than the first,
2. The A / D converter according to claim 1, wherein the inclination is detected based on a pair of output data of the main A / D converter twice.
前記バッテリを充電する充電回路と、
前記バッテリの残量を検出する請求項8または9に記載のバッテリ残量検出回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。 Battery,
A charging circuit for charging the battery;
The remaining battery level detection circuit according to claim 8 or 9, wherein the remaining battery level is detected.
An electronic device comprising:
前記A/D変換装置は、
複数のアナログ信号を受けるマルチプレクサと、
前記マルチプレクサが選択した前記アナログ信号をA/D変換するメインA/Dコンバータと、
を備え、
前記制御方法は、
前記複数のアナログ信号それぞれの傾きを検出するステップと、
各アナログ信号について、検出された前記傾きにもとづいて、前記メインA/DコンバータのA/D変換をスケジューリングするステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。 A method for controlling an A / D conversion device, comprising:
The A / D converter is
A multiplexer for receiving a plurality of analog signals;
A main A / D converter for A / D converting the analog signal selected by the multiplexer;
With
The control method is:
Detecting a slope of each of the plurality of analog signals;
Scheduling, for each analog signal, A / D conversion of the main A / D converter based on the detected slope;
A control method comprising:
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