JP2019176314A - Ａｄ変換器の補正装置及びａｄ変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル信号の誤差を補正することが可能な数値範囲を広げる。【解決手段】制御部１３は、ＡＤ変換器２における入力と出力との関係を示す特性情報を生成するとともに、数値範囲を設定する。制御部１３は、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合、第１デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られた第２デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する。【選択図】図５

Description

本発明はＡＤ変換器の補正装置及びＡＤ変換装置に関するものである。

従来、入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器が知られている。このＡＤ変換器は、温度変化や経年劣化等の影響により変換結果に誤差が生じることがある。例えば、変換前のアナログ電圧信号の示す値と変換後のデジタル信号の示す値との関係を一次関数で表した場合に、理想的な変換結果と比較して傾きが異なるゲイン誤差や、理想的な出力と比較して切片が異なるオフセット誤差等が生じることがある。こうした誤差を補正する方法として、特許文献１にはその一例が示されている。

特許文献１に記載の補正方法では、まず、変換前のアナログ電圧信号の示す値と変換後のデジタル信号の示す値との関係を示した一次関数Ｙ＝αＸ＋βを求める。具体的には、０Ｖのアナログ電圧信号をＡＤ変換器に入力させて、変換されたデジタル信号の示す値を切片βとする。そして、所定のアナログ電圧値を示す基準電圧信号をＡＤ変換器に入力させ、基準電圧信号の示すアナログ電圧値をＸに代入するとともに、その基準電圧信号が変換されたデジタル信号の示す値をＹに代入することで傾きαを算出する。こうして求めた一次関数と予め記憶しておいた理想的な変換結果に基づく一次関数とを用いて、誤差が生じたデジタル信号の示す値を理論値に補正している。

特開２００５−２４４７７１号公報

しかし、上述した補正方法では、誤差が生じたデジタル信号を理論値に補正できない場合がある。例えば、アナログ電圧信号が示す０〜５Ｖの電圧値を１０ｂｉｔ（０〜１０２３）のデジタル信号に変換する場合、誤差が生じたことによって１０ｂｉｔに収まらなくなることがある。この場合には、下限値又は上限値を示すデジタル信号に変換されてしまう。例えば、オフセット誤差によって切片がマイナス方向にずれると、０Ｖのアナログ電圧信号はマイナス値のデジタル信号に変換されるはずであるが、マイナス値のデジタル信号に変換することはできないので、下限値（０）を示すデジタル信号に変換されてしまう。このように１０ｂｉｔに収まらないために止むを得ず下限値又は上限値として出力されたデジタル信号は、変換前のアナログ電圧信号との間で上述した一次関数が成立しなくなるので、理論値に補正することができない。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、デジタル信号の誤差を補正することが可能な数値範囲を広げることができる技術の提供を解決すべき課題としている。

本発明の第1態様に係るＡＤ変換器の補正装置は、
入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器の補正装置であって、
異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する基準電圧生成部と、
所定の信号線に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号と、前記信号線に印加されたアナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とを前記ＡＤ変換器に入力させる信号入力部と、
複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、数値範囲を設定する数値範囲設定部と、
前記第１アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第２デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成する補正部と、
を備える。

本発明の第２態様に係るＡＤ変換器の補正装置は、
入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器の補正装置であって、
異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する基準電圧生成部と、
所定の信号線に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号と、前記信号線に印加されたアナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とを前記ＡＤ変換器に入力させる信号入力部と、
前記第１アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が予め定められた数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第２デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成する補正部と、
を備える。

本発明の第３態様であるＡＤ変換装置は、前記ＡＤ変換器と、第１態様又は第２態様のＡＤ変換器の補正装置とを備える。

本発明の第１態様のＡＤ変換器の補正装置、又は第２態様のＡＤ変換器の補正装置によれば、第１デジタル信号の示す値が、設定された「数値範囲」内である場合には、「第１デジタル信号」と「複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果」とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成することができる。また、第１デジタル信号の示す値が、設定された「数値範囲」内でない場合には、第２アナログ電圧信号（アナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させたアナログ電圧信号）をＡＤ変換器で変換した「第２デジタル信号」を用い、「第２デジタル信号」と「複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果」とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成することができる。
このような構成であれば、第１デジタル信号の示す値が上記「数値範囲内」でない場合に第１アナログ電圧信号を正確にＡＤ変換できないような事情がある場合でも、第２デジタル信号を代用してＡＤ変換を行うことで、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を得ることができる。従って、ＡＤ変換及び補正によってデジタル信号を得ることができる第１アナログ電圧の範囲を広げることができる。

本発明の第３態様のＡＤ変換装置によれば、第１態様又は第２態様のＡＤ変換器の補正装置と同様の効果を奏することができる。

実施例１のＡＤ変換装置の構成を例示するブロック図である。 ＡＤ変換装置で行われる特性検出処理の流れを例示するフローチャートである。 第１特性情報を概念的に例示した説明図である。 第２特性情報を概念的に例示した説明図である。 ＡＤ変換装置で行われる補正処理の流れを例示するフローチャートである。 第１デジタル信号の示す値が変換値範囲内である場合における補正態様を概念的に示した説明図である。 第１デジタル信号の示す値が変換値範囲内でない場合における補正態様を概念的に示した説明図である。

第１〜第３態様のいずれにおいても、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、ＡＤ変換器における入力と出力との関係を示す特性情報を生成する特性情報生成部を備えていてもよい。そして、補正部は、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合、第１デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成するようにしてよい。
このようにすれば、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果に基づいて特性情報を生成し、そのＡＤ変換器の入力と出力の実際の関係を特定可能となる。そして、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合には第１デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正すれば、ＡＤ変換器の実際の特性を反映した上で、第１アナログ電圧信号をより正確なＡＤ変換することができる。また、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内にない場合には第２デジタル信号と特性情報とに基づく方式で第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正すれば、第１アナログ電圧信号が直接的に利用しにくい場合であっても、ＡＤ変換器の実際の特性を反映した上でのより正確なＡＤ変換が可能となる。

特性情報生成部は、特性情報として、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第１特性情報を生成するとともに、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第２特性情報を生成するようにしてよい。また、補正部は、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合、第１デジタル信号と第１特性情報とに基づいてデジタル情報を生成し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２デジタル信号と第２特性情報とに基づいてデジタル情報を生成するようにしてもよい。
こうすれば、第１特性情報又は第２特性情報に基づいて規則的にデジタル情報を生成することができるので、デジタル情報を生成する処理を簡素化することができる。

第１特性情報は、２つの基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものとしてもよい。また、第２特性情報は、２つの基準電圧信号の各々をＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものとしてもよい。
こうすれば、２つの基準電圧信号によって第１特性情報及び第２特性情報を生成することができるので、第１特性情報及び第２特性情報を生成するための構成の複雑化を抑えることができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
図１で示すＡＤ変換装置１は、例えば車載用のＡＤ変換装置として構成されており、入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器２と、ＡＤ変換器２での変換の際に生じた誤差を補正するＡＤ変換器の補正装置３（以下、補正装置３ともいう）とを備える。

ＡＤ変換器２は、アナログ電圧信号が示す所定範囲（本実施例１では０〜５Ｖ、以下「変換電圧範囲」ともいう）の電圧値を所定の情報量（本実施例１では１０ｂｉｔ（０〜１０２３）、以下「変換値範囲」ともいう）で表されるデジタル信号に変換する機能を有している。なお、ＡＤ変換器２は、アナログ電圧信号の示す値が所定範囲の下限値（０）未満である場合には、下限値（０Ｖ）を示すデジタル信号に変換し、アナログ電圧信号の示す値が所定範囲の上限値（５Ｖ）を越える場合には、上限値（１０２３）を示すデジタル信号に変換する。

補正装置３は、信号入力部１０と、基準電圧生成部１１と、選択部１２と、制御部１３とを備えてなる。

信号入力部１０は、補正装置３の外部からの信号を入力する入力回路として構成されており、入力側には補正装置３の外部まで延びる第１信号線２０が接続されている。第１信号線２０には、所定の情報を電圧値によって示すアナログ電圧が印加される。所定の情報は、例えば、補正装置３の外部における所定の位置に配されたセンサの検出結果などである。信号入力部１０は、第１信号線２０に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号を入力し得る。なお、第１信号線２０が本発明の「所定の信号線」の一例に相当する。

信号入力部１０は、第１信号線と連なる信号線を２つの信号線に分岐させた分岐回路１０Ａを備えている。分岐回路１０Ａは、分岐した２つの信号線の各々に第１アナログ電圧信号を出力する機能を有している。分岐した信号線のうち一方の信号線は、信号入力部１０の出力側に接続された第２信号線２２に連なっている。したがって、第２信号線２２から第１アナログ電圧信号が出力される。

分岐した信号線のうち他方の信号線は、信号入力部１０の出力側に接続された第３信号線２３に連なっており、途中に反転回路１０Ｂが設けられている。反転回路１０Ｂは、第１アナログ電圧信号を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号を生成する機能を有している。本実施例１では、所定の反転方式として、変換電圧範囲の中央値Ｖｃ（本実施例１では２．５Ｖ）を基点としてアナログ電圧の値を反転させる方式を採用している。具体的には、変換電圧範囲の最大値（本実施例１では５Ｖ）から、第１アナログ電圧信号の示す値を差し引くことで反転値が生成される。こうして生成された第２アナログ電圧信号は、第３信号線２３から出力される。すなわち、信号入力部１０は、第１アナログ電圧信号及び第２アナログ電圧信号を別々の信号線から個別に出力し得るとともに、同時に出力し得る。

基準電圧生成部１１は、例えば、予め定められたアナログ電圧の値を示すアナログ電圧信号を生成する複数のレギュレータとして構成されており、異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する機能を有している。基準電圧生成部１１は、出力側に複数の第４信号線２４が接続されており、複数の基準電圧信号を別々の第４信号線２４から個別に出力し得るとともに、同時に出力し得る。

具体的には、基準電圧生成部１１は、第１のアナログ電圧値Ｖ_１を示す第１基準電圧信号を生成し得る第１のレギュレータと、第２のアナログ電圧値Ｖ_２を示す第２基準電圧信号を生成し得る第２のレギュレータとからなる。基準電圧生成部１１は、２つの第４信号線２４のうち所定の第４信号線２４から第１基準電圧信号を出力し得るとともに、もう一方の第４信号線２４から第２基準電圧信号を出力し得る。

選択部１２は、例えばマルチプレクサとして構成されており、入力した複数の信号のうち何れかの信号を選択的に出力する機能を有している。選択部１２は、入力側に接続された第２信号線２２、第３信号線２３、及び複数の第４信号線２４を介して、第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号、及び複数の基準電圧信号（本実施例１では、第１基準電圧信号及び第２基準電圧信号）を入力し得る。選択部１２は、第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号、及び複数の基準電圧信号のうち何れかの信号を、選択部１２の出力側に接続された第５信号線２５から選択的に出力し得る。

ＡＤ変換器２は、入力側に接続された第５信号線２５を介して、第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号、及び複数の基準電圧信号のうち選択部１２に選択された信号を入力し得る。ＡＤ変換器２は、変換したデジタル信号を、出力側に接続された第６信号線２６から出力し得る。

第６信号線２６は制御部１３の入力側に接続されている。したがって、信号入力部１０は、第１アナログ電圧信号を入力して、第１アナログ電圧信号と、第１アナログ電圧信号を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とを選択部１２（ＡＤ変換器２、制御部１３）に向けて出力し得る。基準電圧生成部１１は、異なるアナログ電圧値を示す複数の基準電圧信号を選択部１２（ＡＤ変換器２、制御部１３）に向けて出力し得る。選択部１２は、信号入力部１０又は基準電圧生成部１１から入力された第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号及び複数の基準電圧信号のうち何れかの信号を選択してＡＤ変換器２に出力し得る。ＡＤ変換器２は、選択部１２（信号入力部１０、基準電圧生成部１１）から入力された第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号又は複数の基準電圧信号のうち何れかの基準電圧信号をデジタル信号に変換して制御部１３に出力し得る。

制御部１３は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなる演算処理部、ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなる記憶部等を備えて構成されている。具体的には、制御部１３は、演算処理部の機能として、選択指示部３０、特性情報生成部３１、数値範囲設定部３２、及び補正部３３を備えている。

選択指示部３０は、選択部１２に対して、第１アナログ電圧信号、第２アナログ電圧信号、及び複数の基準電圧信号のうち何れの信号を選択するかを指示するものである。選択指示部３０が選択を指示すると、指示した信号が選択部１２によって選択され、ＡＤ変換器２によってデジタル信号に変換されて制御部１３に入力される。

特性情報生成部３１は、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、ＡＤ変換器２における入力と出力との関係を示す特性情報を生成するものである。特性情報を生成する具体的な方法については、後述の特性検出処理の中で説明する。

数値範囲設定部３２は、ＡＤ変換器２の変換結果を補正する際に用いる数値範囲を設定するものである。数値範囲設定部３２は、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、数値範囲を設定する。数値範囲を設定する具体的な方法については、後述の特性検出処理の中で説明する。

補正部３３は、特性情報生成部３１によって生成された特性情報及び数値範囲設定部３２によって設定された数値範囲を用いて、ＡＤ変換器２の変換結果を補正するものである。ＡＤ変換器２の変換結果を補正する補正処理では、まず、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られたデジタル信号（以下、「第１デジタル信号」ともいう）の示す値が数値範囲内であるか否かを判定する。その結果、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合には、第１デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する。これに対し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られたデジタル信号（以下、「第２デジタル信号」ともいう）と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する。補正処理について詳しくは後述する。

次に、制御部１３が実行する特性検出処理について詳しく説明する。特性検出処理は、予め決められた実行条件が成立するごとに実行される。例えば、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わったことを検出可能な信号を制御部１３が入力可能な構成とした上で、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わるごとに実行するようにしてもよい。

制御部１３は、図２に示すように、まず選択部１２に対して、第１基準電圧信号の選択を指示する（ステップＳ１）。これにより、第１基準電圧信号が選択部１２によって選択され、ＡＤ変換器２によってデジタル信号に変換される。制御部１３は、この変換されたデジタル信号を取得する（ステップＳ２）。

制御部１３は、第１基準電圧信号を変換したデジタル信号を取得した後、選択部１２に対して、第２基準電圧信号の選択を指示する（ステップＳ３）。これにより、第２基準電圧信号が、選択部１２によって選択され、ＡＤ変換器２によってデジタル信号に変換される。制御部１３は、この変換されたデジタル信号を取得する（ステップＳ４）。

制御部１３は、第１基準電圧信号を変換したデジタル信号及び第２基準電圧信号を変換したデジタル信号を取得した後、上述した特性情報を生成する（ステップＳ５）。

具体的には、制御部１３は、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を関数で表した特性情報（第１特性情報）を生成する。また、制御部１３は、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を関数で表した特性情報（第２特性情報）を生成する。

より具体的には、制御部１３は、２つの基準電圧信号（第１基準電圧信号及び第２基準電圧信号）の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表した特性情報（第１特性情報）を生成する。また、制御部１３は、２つの基準電圧信号（第１基準電圧信号及び第２基準電圧信号）の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表した特性情報（第２特性情報）を生成する。

第１特性情報は以下のようにして生成する。
第１デジタル信号の示す値Ｙ_１は、第１アナログ電圧信号の示す値をＸ_１とすると、
Ｙ_１＝α_１Ｘ_１＋β_１ ・・・（１）
で表される。この式（１）の傾きα_１と切片β_１は、ＡＤ変換器２に入力した２つの基準電圧信号の示す各々のアナログ電圧値と、これら２つの基準電圧信号をＡＤ変換器２によって変換したデジタル信号の各々が示す値とによって定まる２点を取得し、この２点を式（１）に代入することによって導出される連立方程式を解くことによって求めることができる。

例えば、図３に示すように、アナログ電圧値Ｖ_１を示す第１基準電圧信号をＡＤ変換器２によって変換したデジタル信号の示す値をＮ_１とし、アナログ電圧値Ｖ_２を示す第２基準電圧信号をＡＤ変換器２によって変換したデジタル信号の示す値をＮ_２とする。この場合、式（１）のＸ_１に、第１基準電圧信号及び第２基準電圧信号の各々の示す電圧値Ｖ_１，Ｖ_２をそれぞれ代入するとともに、Ｙ_１に、第１基準電圧信号及び第２基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２によって変換したデジタル信号の示す値Ｎ_１，Ｎ_２をそれぞれ代入する。この代入により導出される連立方程式を解くと、α_１＝α、β_１＝βが求められる。式（１）のα_１にαを代入し、β_１にβを代入すると、
Ｙ_１＝αＸ_１＋β ・・・（２）
となる。この式（２）が本発明の「第１特性情報」の一例に相当する。制御部１３は、こうして生成した第１特性情報を記憶部に記憶する。

第２特性情報は以下のようにして生成する。
第２デジタル信号の示す値Ｙ_２は、第１アナログ電圧信号の示す値をＸ_２とすると、
Ｙ_２＝α_２Ｘ_２＋β_２ ・・・（３）
で表される。Ｘ_２は、変換電圧範囲の中央値Ｖｃ（２．５Ｖ）を基点としてＸ_１を反転させた値であるので、図４に示すように、式（３）は、Ｘ＝Ｖｃを軸として式（２）と線対象である。ゆえに、α_２＝−α_１＝−αである。また、β_２は、式（２）においてＸ_１が変換電圧範囲の上限値（５．０Ｖ）であるときのＹ_１である。ゆえに、β_２＝５α＋βである。式（３）のα_２に−αを代入して、β_２に５α＋βを代入すると、
Ｙ_２＝−αＸ_２＋５α＋β ・・・（４）
となる。この式（４）が本発明の「第２特性情報」の一例に相当する。制御部１３は、こうして生成した第２特性情報を記憶部に記憶する。

制御部１３は、特性情報を生成した後、数値範囲を設定する（ステップＳ６）。制御部１３は、特性情報に所定の除外条件が含まれない場合には、変換値範囲を数値範囲として設定する。除外条件には、２つの除外条件がある。

第１の除外条件は、第１特性情報（式（２））のＸ_１に変換電圧範囲の下限値（本実施例１では０）を代入したときのＹ_１が変換値範囲の下限値（０）未満となることである。第１の除外条件に該当する場合には、変換値範囲から変換値範囲の下限値（０）又は変換値範囲の下限値（０）を含む所定の誤差範囲（例えば、０〜９）を除外した部分を数値範囲として設定する。

第２の除外条件は、第１特性情報（式（２））のＸ_１に変換電圧範囲の上限値（本実施例１では５）を代入したときのＹ_１が変換値範囲の上限値（本実施例１では１０２３）を越えることである。第２の除外条件に該当する場合には、変換値範囲から変換値範囲の上限値（１０２３）又は変換値範囲の上限値（１０２３）を含む所定の誤差範囲（例えば、１０１４〜１０２３）を除外した部分を数値範囲として設定する。

両方の除外条件に該当する場合には、変換値範囲から変換値範囲の下限値（０）又は変換値範囲の下限値（０）を含む所定の誤差範囲（例えば、０〜９）と、変換値範囲の上限値（１０２３）又は変換値範囲の上限値を含む所定の誤差範囲（例えば、１０１４〜１０２３）とを除外した部分を数値範囲として設定する。

続いて、制御部１３が実行する補正処理について説明する。
制御部１３は、上述のように特性情報生成部３１によって生成された特性情報及び数値範囲設定部３２によって設定された数値情報に基づいて、ＡＤ変換器２の変換結果を補正する補正処理を実行する。補正処理は、予め定められた実行条件が成立すると実行される。例えば、イグニッションスイッチがＯＮ状態であることを検出可能な信号を制御部１３が入力する構成とした上で、イグニッションスイッチのＯＮ状態において所定時間が経過するごとに実行するようにしてもよい。

補正処理では、図５に示すように、まず選択部１２に第１アナログ電圧信号の選択を指示する（ステップＳ１１）。これにより、第１アナログ電圧信号が選択部１２によって選択され、ＡＤ変換器２によって第１デジタル信号に変換される。制御部１３は、この第１デジタル信号を取得する（ステップＳ１２）。第１デジタル信号を取得した後、選択部１２に第２アナログ電圧信号の選択を指示する（ステップＳ１３）。これにより、第２アナログ電圧信号が選択部１２によって選択され、ＡＤ変換器２によって第２デジタル信号に変換される。制御部１３は、この第２デジタル信号を取得する（ステップＳ１４）。

制御部１３は、第１デジタル信号及び第２デジタル信号を取得した後、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。その結果、数値範囲内であると判定した場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、第１デジタル信号及び特性情報（第１特性情報）に基づいて、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する（ステップＳ１６）。例えば、図６に示すように、第１アナログ電圧信号の示すアナログ電圧値がＶｐである場合、第１デジタル信号の示す値は数値範囲内であると判定される。このため、第１デジタル信号及び第１特性情報に基づいてデジタル情報を生成する。

デジタル情報の生成では、まず、第１特性情報と、予め記憶されている理論値情報とを記憶部から読み出す。

ここで理論値情報とは、ＡＤ変換器２に入力されたアナログ電圧信号の電圧値と、このアナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換した理想的なデジタル信号の示す値との関係を示した情報のことであり、本実施例１では一次関数で表される。本実施例１では、０〜５Ｖのアナログ電圧信号を１０ｂｉｔ（０〜１０２３）のデジタル信号に変換するので、
Ｙ_０＝（１０２３／５）×Ｘ_０ ・・・（５）
が理論値情報となる。なお、理論値情報は、出荷前の時点で予め記憶部に記憶してもよいし、出荷後に実測値に基づいて生成して記憶部に記憶しておいてもよい。

制御部１３は、第１特性情報（式（３））と理論値情報（式（５））を読み出した後、以下のようにＹ_０を求める。第１アナログ電圧信号の示す値はＶｐであるので、Ｘ_０＝Ｘ_１＝Ｖｐとなる。また、制御部１３に入力された第１デジタル信号の示す値がＹ_１となる。これらの値を式（３）及び式（５）に代入することで、Ｙ_０を求めることができる。このＹ_０が補正値、すなわち本発明の「デジタル情報」の一例に相当する。

これに対し、第１デジタル信号の示す値が設定された数値範囲内にないと判定した場合には（図５のステップＳ１５：ＮＯ）、第１デジタル信号に代えて第２デジタル信号を用いる。第１デジタル信号が数値範囲内でない場合であっても、第１アナログ電圧信号を反転させた上でＡＤ変換した第２デジタル信号であれば数値範囲内に収めることができるからである。そこで、制御部１３は、この第２デジタル信号及び特性情報（第２特性情報）に基づいて、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する（ステップＳ１７）。

例えば、図７に示すように、第１アナログ電圧信号の示すアナログ電圧値がＶｎである場合、第１デジタル信号の示す値は「０」となり、設定された数値範囲内でないと判定する。その一方で、第２デジタル信号の示す値が数値範囲内である。このため、第２デジタル信号及び特性情報（第２特性情報）に基づいて、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する。

制御部１３は、第１特性情報（式（４））と理論値情報（式（５））を読み出した後、以下のようにＹ_０を求める。第１アナログ電圧信号の示す値はＶｎであるので、Ｘ_０＝Ｘ_２＝Ｖｎとなる。また、制御部１３に入力された第２デジタル信号の示す値がＹ_２となる。これらの値を式（４）及び式（５）に代入することで、Ｙ_０を求めることができる。このＹ_０が補正値、すなわち本発明の「デジタル情報」の一例に相当する。

以上説明したように、本実施例１のＡＤ変換器の補正装置３は、入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するものであって、異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する基準電圧生成部１１と、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、ＡＤ変換器２における入力と出力との関係を示す特性情報及び特性情報を生成する特性情報生成部３１と、複数の基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、数値範囲を設定する数値範囲設定部３２と、第１信号線２０に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号と、第１信号線２０に印加されたアナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とをＡＤ変換器２に入力させる信号入力部１０と、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合、第１デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２アナログ電圧信号をＡＤ変換器２によって変換して得られた第２デジタル信号と特性情報とに基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成する補正部３３と、備える。

本実施例１のＡＤ変換器の補正装置３によれば、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合には、従来と同様に、第１デジタル信号及び特性情報に基づいて第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成することができる。また、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合であっても、第１アナログ電圧信号を所定の反転方式で反転させた上で変換させることで数値範囲内に収めることが可能となる。このため、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合であっても、反転後に変換させた第２デジタル信号及び特性情報を用いることで、第１アナログ電圧信号をＡＤ変換しつつ補正したデジタル情報を生成することができる。したがって、第１デジタル信号の誤差を補正することが可能な数値範囲を広げることができる。

また、本実施例１のＡＤ変換器の補正装置３では、特性情報生成部３１は、特性情報として、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第１特性情報を生成するとともに、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第２特性情報を生成する。補正部３３は、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内である場合、第１デジタル信号と第１特性情報とに基づいてデジタル情報を生成し、第１デジタル信号の示す値が数値範囲内でない場合、第２デジタル信号と第２特性情報とに基づいて前記デジタル情報を生成する。

これにより、第１特性情報又は第２特性情報に基づいて規則的にデジタル情報を生成することができるので、デジタル情報を生成する処理を簡素化することができる。

また、本実施例１のＡＤ変換器の補正装置３では、第１特性情報は、２つの基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第１デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものである。第２特性情報は、２つの基準電圧信号の各々をＡＤ変換器２で変換した変換結果に基づき、第１アナログ電圧信号の示す値と第２デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものである。

これにより、２つの基準電圧信号によって第１特性情報及び第２特性情報を生成することができるので、第１特性情報及び第２特性情報を生成するための構成の複雑化を抑えることができる。

本実施例１のＡＤ変換装置１は、ＡＤ変換器２とＡＤ変換器の補正装置３とを備えている。これにより、上述したＡＤ変換器２によって得られる効果を奏することができる。さらに、ＡＤ変換器２を含めてユニット化することができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１では、数値範囲を、数値範囲設定部によって設定するようにしたが、予め定められた数値範囲を記憶部に記憶しておくようにしてもよい。こうすれば、実データに基づいて数値範囲を設定する場合と比較して、プログラムの複雑化を抑えるとともに数値範囲を設定する処理負担を軽減することができる。
（２）上記実施例１では、基準電圧信号の数を２つとしたが、３つ以上であってもよい。
（３）上記実施例１では、制御部が選択部に対して基準電圧信号の選択を指示する際、第１基準電圧信号から順に選択を指示するようにしたが、選択を指示する順序はどのような順序であってもよい。
（４）上記実施例１では、制御部が選択部に対して第１アナログ電圧信号及び第２アナログ電圧信号の各々の選択を指示する際、第１アナログ電圧信号から順に選択を指示するようにしたが、選択を指示する順序はどのような順序であってもよい。

１…ＡＤ変換装置
２…ＡＤ変換器
３…ＡＤ変換器の補正装置
１０…信号入力部
１１…基準電圧生成部
１２…選択部
１３…制御部
２０…第１信号線
３０…選択指示部
３１…特性情報生成部
３２…数値範囲設定部
３３…補正部

Claims (6)

1. 入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器の補正装置であって、
   異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する基準電圧生成部と、
   所定の信号線に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号と、前記信号線に印加されたアナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とを前記ＡＤ変換器に入力させる信号入力部と、
   複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、数値範囲を設定する数値範囲設定部と、
   前記第１アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第２デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成する補正部と、
   を備えるＡＤ変換器の補正装置。
2. 入力されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器の補正装置であって、
   異なる複数のアナログ電圧値をそれぞれ示す複数の基準電圧信号を生成する基準電圧生成部と、
   所定の信号線に印加されたアナログ電圧の値を示す第１アナログ電圧信号と、前記信号線に印加されたアナログ電圧の値を所定の反転方式で反転させた第２アナログ電圧信号とを前記ＡＤ変換器に入力させる信号入力部と、
   前記第１アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第１デジタル信号の示す値が予め定められた数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２アナログ電圧信号を前記ＡＤ変換器によって変換して得られた第２デジタル信号と複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成する補正部と、
   を備えるＡＤ変換器の補正装置。
3. 複数の前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、前記ＡＤ変換器における入力と出力との関係を示す特性情報を生成する特性情報生成部を備え、
   前記補正部は、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と前記特性情報とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２デジタル信号と前記特性情報とに基づいて前記第１アナログ電圧信号をＡＤ変換し且つ補正したデジタル情報を生成する請求項１又は請求項２に記載のＡＤ変換器の補正装置。
4. 前記特性情報生成部は、前記特性情報として、前記第１アナログ電圧信号の示す値と前記第１デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第１特性情報と、前記第１アナログ電圧信号の示す値と前記第２デジタル信号の示す値との関係を関数で表した第２特性情報とを生成し、
   前記補正部は、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内である場合、前記第１デジタル信号と前記第１特性情報とに基づいて前記デジタル情報を生成し、前記第１デジタル信号の示す値が前記数値範囲内でない場合、前記第２デジタル信号と前記第２特性情報とに基づいて前記デジタル情報を生成する請求項３に記載のＡＤ変換器の補正装置。
5. 前記第１特性情報は、２つの前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、前記第１アナログ電圧信号の示す値と前記第１デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものであり、
   前記第２特性情報は、２つの前記基準電圧信号の各々を前記ＡＤ変換器で変換した変換結果に基づき、前記第１アナログ電圧信号の示す値と前記第２デジタル信号の示す値との関係を一次関数で表したものである請求項４に記載のＡＤ変換器の補正装置。
6. 前記ＡＤ変換器と、
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のＡＤ変換器の補正装置と、
   を備えるＡＤ変換装置。

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