JP2022141251A

JP2022141251A - 電流出力モジュール

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Publication number: JP2022141251A
Application number: JP2021041471A
Authority: JP
Inventors: 太亮阿部; Hiroaki Abe; 武輝佐藤; Taketeru Sato; 匠櫻井; Takumi Sakurai
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: EP4060898A1; JP7283494B2; US11876529B2; CN115079758B; US20220291704A1; CN115079758A

Abstract

【課題】出荷後においても自動的にアナログ回路の校正を行うことができる電流出力モジュールを提供する。【解決手段】電流出力モジュールは、電流を出力する電流出力部と、電流出力部から出力される電流に応じた電圧である検出電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換回路と、ＡＤ変換回路から出力される検出電圧のデジタル値に基づいて、電流出力部から出力される電流を制御する制御部と、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、を備え、制御部は、複数の基準電圧のそれぞれをＡＤ変換回路でデジタル値に変換させる処理部と、変換された複数の基準電圧の各デジタル値に基づいて、ＡＤ変換回路の校正を行う補正部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電流出力モジュールに関する。

従来から、負荷に出力される電流を検出し、検出された電流が目標値に一致するようにフィードバック制御することで、所望の電流を負荷に出力する電流出力モジュールが開発されている。例えば、プラントにおいては、４～２０ｍＡの電流を、負荷としてのフィールド機器に供給するために電流出力モジュールが用いられる。以下の特許文献１には、フィールド機器を負荷とするものではないが、リニアソレノイドに流れる電流を検出し、電流の検出値が目標値に一致するように、リニアソレノイドに対する通電をフィードバックする電流制御装置が開示されている。

特開２００３－１１１４８７号公報

ところで、上述した電流出力モジュールは、目標値に応じた電流が出力されるか否かが検査され、目標値に応じた電流が出力されない場合には校正が行われた上で出荷されるのが一般的である。しかしながら、周囲温度が変化したり、経時変化でアナログ回路の誤差が生じたりする場合には、電流出力モジュールから出力される電流に誤差が生じてしまう。このような誤差が生じないようにするには、電流出力モジュールが出荷された後も、アナログ回路の校正を行うことが必要である。尚、このような校正は、電流出力モジュールが運用されている状態であっても、自動的に行われることが望まれる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、出荷後においても自動的に校正を行うことができる電流出力モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様による電流出力モジュールは、電流を出力する電流出力部と、前記電流出力部から出力される電流に応じた電圧である検出電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換回路と、前記ＡＤ変換回路から出力される前記検出電圧のデジタル値に基づいて、前記電流出力部から出力される電流を制御する制御部と、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、を備え、前記制御部が、前記複数の基準電圧のそれぞれを前記ＡＤ変換回路でデジタル値に変換させる処理部と、変換された前記複数の基準電圧の各デジタル値に基づいて、前記ＡＤ変換回路の校正を行う補正部と、を備える。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記補正部が、前記複数の基準電圧の各電圧値と、前記複数の基準電圧の各デジタル値とを用い、前記ＡＤ変換回路の変換誤差を無くすための補正式に基づいて前記検出電圧のデジタル値を補正することで前記ＡＤ変換回路の校正を行う。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記制御部が、前記補正式によって補正された前記検出電圧のデジタル値と、予め設定された目標値との誤差が無くなるように前記電流出力部から出力される電流を制御するＰＩ制御部を更に備える。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記電流出力部から出力される電流を前記検出電圧に変換する基準抵抗を備え、前記処理部が、予め設定された校正電圧に応じた電流である校正電流を前記電流出力部から前記基準抵抗に出力させ、前記校正電流によって前記基準抵抗に発生した前記検出電圧を前記ＡＤ変換回路でデジタル値に変換させ、前記補正部が、前記校正電流によって前記基準抵抗に発生した前記検出電圧のデジタル値と、前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記電流出力部の校正を行う。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記ＡＤ変換回路に入力するアナログ値を前記基準電圧と前記検出電圧とのいずれかに切り替える切替部を備え、前記処理部が、前記切替部を制御して前記アナログ値が前記基準電圧である第１状態と、前記アナログ値が前記検出電圧である第２状態と、のいずれかに制御する。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記処理部が、前記第１状態に制御した後に前記第２状態に制御し、前記補正部が、前記第１状態の場合において前記ＡＤ変換回路の校正を行い、前記第２状態の場合において得られた前記検出電圧のデジタル値と前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記電流出力部の校正を行う。

また、本発明の一態様による電流出力モジュールは、前記制御部が、前記基準抵抗に印加させるべき設定電圧を格納する設定レジスタを備え、前記電流出力部が、前記設定レジスタに格納されている前記設定電圧に応じた電流を前記基準抵抗に出力し、前記補正部が、前記第２状態において得られる前記検出電圧のデジタル値と、前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記設定レジスタに格納されている前記設定電圧を補正する。

以上説明したように、本発明によれば、出荷後においても自動的にアナログ回路の校正を行うことができるという効果がある。

第１実施形態による電流出力モジュールの要部構成を示すブロック図である。第１実施形態によるＡＤ変換回路の校正方法を説明する図である。第１実施形態によるアナログ回路の校正処理のフローチャートである。第２実施形態による電流出力モジュールの要部構成を示すブロック図である。第１実施形態によるアナログ回路の校正処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による電流出力モジュールについて詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の各実施形態の詳細について説明する。

〔概要〕
本発明の実施形態は、電流出力モジュールにおいて、出荷後においてもアナログ回路の校正を行うことを可能とするものである。具体的には、電流出力モジュール内にあるアナログ回路において、温度などの影響によって発生するＡＤ変換回路の変換誤差を逐次補正すことを可能とするものである。

ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントロール）やデータロガー等の機器には、測定対象からのアナログ信号（測定信号）を取り込んだり、制御対象にアナログ信号を出力したりするために電流出力モジュールが取り付けられる。例えば、電流出力モジュールは、出力電流を出力する電流出力部と、その電流出力部から出力される出力電流に応じた電圧である検出電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換回路と、を有するアナログ回路を備える。

例えば、電流出力モジュールは、ＡＤ変換回路で変換されたデジタル値が設定値になるように電流出力部から出力される出力電流を一定に制御している。ここで、電流出力モジュールでは、出荷時において、ＡＤ変換回路のアナログ回路の校正が行われるが、出荷後においては校正が行われない場合がある。また、出荷時の校正は、常温にて行われるため、出荷後に周囲温度が常温から変化すると、ＡＤ変換回路の変換誤差が生じる。そのため、デジタル値が設定値とずれてしまい、電流出力モジュールは、電流出力部から出力される出力電流を一定に制御することができなくなったり、目標値の出力電流を出力できなくなったりする場合がある。

また、ＡＤ変換回路だけではなく、電流出力部も周囲温度の影響を受ける場合があるため、出力電流のＰＩ制御が実施されていない場合などでは、電流出力部から出力される出力電流が目標値から変動してしまう場合がある。

本発明の実施形態では、電流出力モジュールは、複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部を備え、この複数の基準電圧のそれぞれをＡＤ変換回路でデジタル値に変換させる。そして、電流出力モジュールは、変換させた前記複数の基準電圧値の各デジタル値に基づいて、ＡＤ変換回路の校正を行う。これにより、出荷後においてもアナログ回路の校正を自動的に行うことができる。

また、本発明の実施形態では、ＡＤ変換回路の校正後において、予め設定された校正電圧に応じた出力電流を電流出力部から出力させてＡＤ変換回路から得られるデジタル値に基づいて電流出力部の校正を行う。これにより、出荷後において、ＡＤ変換回路だけではなく、電流出力部も自動的に校正することができる。

また、本発明の実施形態では、アナログ回路の校正が逐次実施可能であるため、出荷時の校正が不要となり、出荷時の校正に係る工数が削減可能である。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の電流出力モジュール１の要部構成を示すブロック図である。図１に示すように、電流出力モジュール１は、例えば、アナログ回路１０、基準電圧生成部２０、基準抵抗３０、切替部４０、及び制御部５０を備える。尚、以下に説明する「接続」とは、電気的な接続である。電気的な接続とは、電力や電気信号が直接的又は間接的に伝達可能であることをいう。電気的な接続は、ケーブル、抵抗、コンデンサ、ダイオード、スイッチなどの部品を介した接続であってもよい。

アナログ回路１０は、例えば、電流出力部１１、第１スイッチ１２、及びＡＤ（アナログデジタル）変換回路１３を備える。

電流出力部１１は、一定の出力電流Ｉｏを出力する。例えば、電流出力部１１は、制御部５０からの制御信号に基づいて、負荷１００に対して、４ｍＡから２０ｍＡの間の出力電流Ｉｏを出力する。電流出力部１１は、例えば、オペアンプやトランジスタなどによって構成される。電流出力部１１は、基準抵抗３０を介して負荷１００に接続される。出力電流Ｉｏは、基準抵抗３０を介して負荷１００に供給される。負荷１００は、例えば、フィールド機器などの電子機器である。フィールド機器は、例えば、渦流量計、温度センサ、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置される機器であって良い。

第１スイッチ１２は、電流出力部１１の出力と基準抵抗３０との間に接続される。例えば、第１スイッチ１２は、一端が電流出力部１１に接続され、他端が基準抵抗３０に接続される。第１スイッチ１２は、制御部５０によってオン状態又はオフ状態に制御される。

ＡＤ変換回路１３は、入力されるアナログ値をデジタル値に変換（以下、「ＡＤ変換」という。）する。ＡＤ変換回路１３は、ＡＤ変換したデジタル値を制御部５０に出力する。例えば、ＡＤ変換回路１３は、電流出力部１１から出力される出力電流Ｉｏに応じた電圧である検出電圧をデジタル値に変換する。尚、ＡＤ変換回路１３は、ＡＤ変換を行う機能であるＡＤコンバータ以外に、ＡＤコンバータに入力される電圧レベルを変換する変換回路やリーク防止のための差動回路等を含んでも良い。

基準電圧生成部２０は、複数の基準電圧Ｖ１，Ｖ２を生成する。図１に示すように、基準電圧生成部２０は、例えば、電源２１、基準抵抗２２、第２スイッチ２３、第３スイッチ２４、及び第４スイッチ２５を備える。

電源２１は、基準抵抗２２に対して基準電圧Ｖ１及び基準電圧Ｖ２のいずれかを印加する。例えば、電源２１は、出力端子２１ａ及び出力端子２１ｂを備える。出力端子２１ａは、第２スイッチ２３を介して基準抵抗２２の一端に接続される。出力端子２１ｂは、第３スイッチ２４を介して基準抵抗２２の一端に接続される。基準抵抗２２の他端は、グランド（ＧＮＤ）に接続される。電源２１は、出力端子２１ａから電流を出力することで基準抵抗２２に基準電圧Ｖ１を発生させる。電源２１は、出力端子２１ｂから電流を出力することで基準抵抗２２に基準電圧Ｖ２を発生させる。

基準抵抗２２は、例えば、抵抗値許容差が低い抵抗器であって、温度変化による抵抗値の変動も少ない高精度の抵抗器である。

第４スイッチ２５は、基準抵抗２２の一端と電流出力部１１の出力との間に接続される。例えば、第４スイッチ２５は、一端が基準抵抗２２の一端に接続され、他端が第１スイッチ１２の他端に接続される。

基準抵抗３０は、出力電流Ｉｏを検出電圧に変換する。基準抵抗３０は、電流出力部１１の出力と負荷１００との間に接続される。例えば、基準抵抗３０は、出力電流Ｉｏをモニターするためのシャント抵抗である。

切替部４０は、ＡＤ変換回路１３に入力するアナログ値を基準電圧（基準電圧Ｖ１，V２）と検出電圧とのいずれかに切り替える。例えば、切替部４０は、第５スイッチ４１及び第６スイッチ４２を備える。

第５スイッチ４１は、基準抵抗２２の両端とＡＤ変換回路１３の入力との間の接続をオン状態又はオフ状態に切り替える。第６スイッチ４２は、基準抵抗３０の両端とＡＤ変換回路１３の入力との間の接続をオン状態又はオフ状態に切り替える。

切替部４０では、第５スイッチ４１がオン状態に制御され、第６スイッチ４２がオフ状態に制御されることでＡＤ変換回路１３に入力するアナログ値を基準電圧に切り替える。切替部４０では、第５スイッチ４１がオフ状態に制御され、第６スイッチ４２がオン状態に制御されることでＡＤ変換回路１３に入力するアナログ値を検出電圧に切り替える。

制御部５０は、ＡＤ変換回路１３から出力される検出電圧のデジタル値に基づいて、電流出力部１１から出力される出力電流Ｉｏを制御する。制御部５０は、ＡＤ変換回路１３の校正を行う機能を有する。

図１に示すように、制御部５０は、ＣＰＵ５１及びロジック制御回路５２を備える。ロジック制御回路５２は、設定レジスタ６０、処理部６１、ＰＩ制御部６２、補正部６３を備える。

ＣＰＵ５１は、設定レジスタ６０に対して目標値を書き込む。この目標値は、出力電流Ｉｏを目標電流に維持するための電圧値であって、例えば基準抵抗３０の検出電圧の目標値である。

処理部６１は、複数の基準電圧Ｖ１，Ｖ２のそれぞれをＡＤ変換回路１３でデジタル値に変換させる。処理部６１は、切替部４０を制御してＡＤ変換回路１３に入力されるアナログ値が基準電圧である第１状態と、そのアナログ値が検出電圧である第２状態と、のいずれかに制御する。

例えば、処理部６１は、基準電圧生成部２０による基準電圧Ｖ１，Ｖ２の生成を制御する。処理部６１は、第１スイッチ１２、第２スイッチ２３、第３スイッチ２４、及び第４スイッチ２５のそれぞれのオン状態またオフ状態を制御する。

ＰＩ制御部６２は、ＡＤ変換回路１３から得られた検出電圧のデジタル値と、設定レジスタ６０に書き込まれている目標値との誤差ΔＶが無くなるように出力電流ＩｏをＰＩ制御する。例えば、ＰＩ制御部６２は、誤差ΔＶに応じた制御信号を電流出力部１１に出力する。電流出力部１１は、この制御信号に応じた出力電流Ｉｏを出力する。

補正部６３は、ＡＤ変換回路１３で変換された複数の基準電圧値Ｖ１，Ｖ２の各デジタル値に基づいて、ＡＤ変換回路１３の校正を行う。例えば、補正部６３は、予め設定された基準電圧値Ｖ１，Ｖ２の各電圧値（理想値）と、複数の基準電圧の各デジタル値と、に基づいてＡＤ変換回路１３の変換誤差を無くすための補正式を算出する。そして、補正部６３は、算出した補正式に基づいて、ＡＤ変換回路１３からＰＩ制御部６２に出力される検出電圧のデジタル値を補正することでＡＤ変換回路１３の校正を行う。

以下において、第１実施形態によるＡＤ変換回路１３の校正方法について説明する。

補正部６３は、複数の基準電圧Ｖ１，Ｖ２のデジタル値をＡＤ変換回路１３から取得すると、ＡＤ変換回路１３の変換誤差を求める。例えば、基準電圧生成部２０では、電源２１から基準抵抗２２に対して電流Ｉ１を流すことで基準抵抗２２の両端に基準電圧Ｖ１を発生させ、電源２１から基準抵抗２２に対して電流Ｉ２を流すことで基準抵抗２２の両端に基準電圧Ｖ２（＞Ｖ１）を発生させる。ここで、基準電圧Ｖ１の理想値をＶｒ１、ＡＤ変換回路１３によってＡＤ変換された基準電圧Ｖ１のデジタル値をＶｄ１とする。基準電圧Ｖ２の理想値をＶｒ２、ＡＤ変換回路１３によってＡＤ変換された基準電圧Ｖ２のデジタル値をＶｄ２とする。

補正部６３は、理想値Ｖｒ１、理想値Ｖｒ２、デジタル値Ｖｄ１、及びデジタル値Ｖｄ２に基づいて、ＡＤ変換回路１３のデジタル値を理想値に補正するための補正式を求める。例えば、基準電圧の理想値と基準電圧のデジタル値とは、図２に示すような一次関数で表される。まず、補正部６３は、基準電圧の理想値の一次関数の傾きＡidealと切片Ｂidealとを以下に示す式（１）及び式（２）を用いて求める。

補正部６３は、基準電圧のデジタル値の一次関数の傾きＡmeasと切片Ｂmeasとを以下に示す式（３）及び式（４）を用いて求める。

補正部６３は、以下の式（５）及び（６）に基づいて、補正係数Ａadj，補正係数Ｂadjを求める。

補正部６３は、補正係数Ａadj，補正係数Ｂadjに基づいて、ＡＤ変換回路１３の変換結果を補正する補正式を以下に示す式（７）から求める。

補正部６３は、ＡＤ変換回路１３がＡＤ変換した変換結果（実際のＡＤ変換結果）を式（７）に代入することで補正して、補正後のＡＤ変換結果adjを得る。補正部６３は、ＡＤ変換結果adjをＰＩ制御部６２に出力する。

次に、第１実施形態によるＡＤ変換回路１３の校正方法の流れについて、図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態によるＡＤ変換回路１３の校正方法のフローチャートである。

処理部６１は、第１状態、すなわち第５スイッチ４１をオン状態に制御し、第６スイッチ４２がオフ状態に制御することでＡＤ変換回路１３に入力するアナログ値を基準電圧に切り替える（ステップＳ１０１）。なお、処理部６１は、第４スイッチ２５をオフ状態に制御する。この状態において、処理部６１は、第２スイッチ２３をオン状態に制御し、第３スイッチ２４をオフ状態に制御し、電源２１に対して出力端子２１aから電流を出力させることで基準抵抗２２に基準電圧Ｖ１を生成させる（ステップＳ１０２）。

基準電圧Ｖ１が基準抵抗２２に生成されると、ＡＤ変換回路１３は、基準電圧Ｖ１を読み取り、読み取った基準電圧Ｖ１をＡＤ変換することでデジタル値Ｖｄ１を取得する（ステップＳ１０３）。ＡＤ変換回路１３は、デジタル値Ｖｄ１を補正部６３に出力する。

処理部６１は、第２スイッチ２３をオフ状態に制御し、第３スイッチ２４をオン状態に制御し、電源２１に対して出力端子２１ｂから電流を出力させることで基準抵抗２２に基準電圧Ｖ２を生成させる（ステップＳ１０４）。基準電圧Ｖ２が基準抵抗２２に生成されると、ＡＤ変換回路１３は、基準電圧Ｖ２を読み取り、読み取った基準電圧Ｖ２をＡＤ変換することでデジタル値Ｖｄ２を取得する（ステップＳ１０５）。ＡＤ変換回路１３は、デジタル値Ｖｄ２を補正部６３に出力する。

補正部６３は、理想値Ｖｒ１、理想値Ｖｒ２、デジタル値Ｖｄ１、及びデジタル値Ｖｄ２に基づいて、ＡＤ変換回路１３のデジタル値を理想値に補正するための補正式を求める（ステップＳ１０６）。これにより、電流出力モジュール１は、ＡＤ変換回路１３の校正を終了する。したがって、ＡＤ変換回路１３の校正後においては、処理部６１は、切替部４０を制御して、第５スイッチ４１がオフ状態に制御され、第６スイッチ４２がオン状態に制御されることでＡＤ変換回路１３に入力するアナログ値を検出電圧に切り替える。そして、補正部６３は、求めた補正式に基づいて、ＡＤ変換回路１３がＡＤ変換した検出電圧のデジタル値を補正し、その補正したデジタル値をＰＩ制御部６２に出力する。

電流出力モジュール１は、ＡＤ変換回路１３の校正中において、負荷１００に対して出力電流Ｉｏを出力してもよい。

以上の通り、本実施形態の電流出力モジュール１は、複数の基準電圧のそれぞれをＡＤ変換回路１３でデジタル値に変換させ、変換された複数の基準電圧値の各デジタル値に基づいて、ＡＤ変換回路１３の校正を行う。これにより、出荷後においてもアナログ回路１０の校正を自動的に行うことができる。

また、電流出力モジュール１は、ＡＤ変換回路１３の校正を行うために、基準電圧生成部２０を備える。これにより、電流出力モジュール１は、負荷１００への出力を停止せずに自動的に校正することができる。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による電流出力モジュール２の要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態の電流出力モジュール２は、図１に示す電流出力モジュール１と比較して、電流出力部１１を校正する機能が追加された構成である。

ここで、前述した第１実施形態の電流出力モジュール１では、出力電流ＩｏのＰＩ制御を行っているため、電流出力部１１の校正を行う必要がない。しかしながら、出力電流ＩｏのＰＩ制御を行わない場合には、電流出力部１１の誤差が補正されない。本実施形態の電流出力モジュール２は、ＡＤ変換回路１３の校正及び電流出力部１１の校正を行うことで、出荷後においてもアナログ回路の校正を自動的に行うことができるようにしたものである。

電流出力モジュール２は、例えば、アナログ回路１０、基準電圧生成部２０、基準抵抗３０、切替部４０、及び制御部７０を備える。制御部７０は、ＡＤ変換回路１３から出力される検出電圧のデジタル値に基づいて、電流出力部１１から出力される出力電流Ｉｏを制御する。制御部７０は、ＡＤ変換回路１３の校正及び電流出力部１１の校正を行う機能を有する。

図４に示すように、制御部７０は、ＣＰＵ７１及びロジック制御回路７２を備える。ロジック制御回路７２は、設定レジスタ８０、処理部８１、及び補正部８２を備える。

ＣＰＵ７１は、設定レジスタ８０に対して基準抵抗２２に印加させるべき設定電圧を書き込む。この設定電圧は、出力電流Ｉｏを目標電流に維持するための電圧値であって、例えば基準抵抗３０の検出電圧の目標値である。

処理部８１は、処理部６１と同様の機能を有し、複数の基準電圧Ｖ１，Ｖ２のそれぞれをＡＤ変換回路１３でデジタル値に変換させる。処理部８１は、切替部４０を制御してＡＤ変換回路１３に入力されるアナログ値が基準電圧である第１状態と、そのアナログ値が検出電圧である第２状態と、のいずれかに制御する。

処理部８１は、電流出力部１１の校正を行う場合には、予め設定された校正電圧Ｖ３，Ｖ４に応じた出力電流である校正電流のそれぞれを電流出力部１１から基準抵抗２２に出力させ、その校正電流によって基準抵抗２２に発生した検出電圧をＡＤ変換回路１３でデジタル値に変換させる。校正電圧Ｖ３は、基準電圧Ｖ１と同一であってもよいし、異なる電圧であってもよい。校正電圧Ｖ４は、基準電圧Ｖ２と同一であってもよいし、異なる電圧であってもよい。

補正部８２は、第１補正部９０及び第２補正部９１を備える。

第１補正部９０は、補正部６３と同様の機能を備え、第１実施形態で説明した方法と同様の方法でＡＤ変換回路１３の校正を行う。

第２補正部９１は、電流出力部１１の校正を行う。第２補正部９１は、校正電流によって基準抵抗２２に発生した複数の検出電圧のデジタル値と、複数の校正電圧Ｖ３，Ｖ４の電圧値（理想値）とに基づいて電流出力部１１の校正を行う。例えば、第２補正部９１は、複数の検出電圧のデジタル値と、複数の校正電圧の電圧値（理想値）とに基づいて設定レジスタ８０に格納されている設定電圧を補正する。

第２実施形態によるＡＤ変換回路１３の校正方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。以下において、第２実施形態による電流出力部１１の校正方法について説明する。なお、例えば、電流出力部１１の校正は、ＡＤ変換回路１３の校正が行われた後に実行される。

電流出力部１１は、基準抵抗２２に校正電圧Ｖ３を発生させるために校正電流Ｉｃ３を基準抵抗２２に流すことで基準抵抗２２の両端に検出電圧Ｖｋ３を発生させる。電流出力部１１は、基準抵抗２２に校正電圧Ｖ４を発生させるために校正電流Ｉｃ４を基準抵抗２２に流すことで、基準抵抗２２の両端に検出電圧Ｖｋ４を発生させる。ここで、校正電圧Ｖ３の理想値をＶｒ３、ＡＤ変換回路１３によってＡＤ変換された検出電圧Ｖｋ３のデジタル値をＶｄ３とする。校正電圧Ｖ４の理想値をＶｒ４、ＡＤ変換回路１３によってＡＤ変換された検出電圧Ｖｋ４のデジタル値をＶｄ４とする。

ここで、ＡＤ変換回路１３の校正が既に行われているため、デジタル値Ｖｄ３，デジタル値Ｖｄ４に含まれる誤差は、電流出力部１１の誤差のみである。つまり、デジタル値Ｖｄ３，デジタル値Ｖｄ４には、ＡＤ変換回路１３の誤差は含まれていない。第２補正部９１は、理想値Ｖｒ３，Ｖｒ４、デジタル値Ｖｄ３，Ｖｄ４に基づいて、設定レジスタ８０に格納されている設定電圧を補正するための補正式を求める。例えば、電流出力部１１の誤差ZERO_ｅｒｒ，SPAN_ｅｒｒは以下の式で表される。

したがって、校正電圧Ｖ３の理想値Ｖｒ３を基準抵抗２２に発生させるためには、設定電圧として以下に示すＲＥＧzeroを設定し、校正電圧Ｖ４の理想値Ｖｒ４を基準抵抗２２に発生させるためには、設定電圧を以下に示すＲＥＧspanに設定する必要がある。

第２補正部９１は、ＲＥＧzero及びＲＥＧspanから式（１２）に示す補正値の傾きおよび式（１３）に示す切片を求めることで、式（１４）に示す補正式を求める。

第２補正部９１は、式（１４）を求めて、設定レジスタ８０に格納されている設定電圧を補正することで、電流出力部１１の校正を終了する。

次に、第２実施形態によるアナログ回路の校正方法の流れについて、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態によるアナログ回路の校正方法のフローチャートである。

処理部６１は、切替部４０を制御して第１状態に制御する（ステップＳ２０１）。補正部８２は、第１状態において、ＡＤ変換回路１３の校正を行う（ステップＳ２０２）。処理部６１は、ＡＤ変換回路１３の校正が終了すると、第１状態から第２状態に制御して電流出力部１１から校正電圧Ｖ３に応じた校正電流を出力させる（ステップＳ２０３）。ＡＤ変換回路１３は、検出電圧を読み取り、読み取った検出電圧をＡＤ変換することでデジタル値Ｖｄ３を取得する（ステップＳ２０４）。

処理部６１は、電流出力部１１から校正電圧Ｖ４に応じた校正電流を出力させる（ステップＳ２０５）。ＡＤ変換回路１３は、検出電圧を読み取り、読み取った検出電圧をＡＤ変換することでデジタル値Ｖｄ４を取得する（ステップＳ２０６）。

補正部８２は、理想値Ｖｒ３、理想値Ｖｒ４、デジタル値Ｖｄ３、及びデジタル値Ｖ４２に基づいて、電流出力部１１の誤差を補正するための補正式を求める（ステップＳ２０７）。補正部８２は、求めた補正式に基づいて設定レジスタ８０に格納されている設定電圧を補正する（ステップＳ２０８）。これにより、基準抵抗２２に正確な値に印加されるようになる。

以上の通り、本実施形態の電流出力モジュール２は、第１実施形態と同様の効果を奏する他、電流出力部１１の誤差を自動的に校正することができる。

以上、本発明の実施形態による電流出力モジュールについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、基準電圧Ｖ１及び校正電圧Ｖ３は、グランド電圧（０Ｖ）であってもよい。

また、基準抵抗２２の抵抗値と、基準抵抗３０の抵抗値とは、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

また、第１実施形態の電流出力モジュール１及び第２実施形態の電流出力モジュール２において、アナログ回路の校正中おいて、負荷１００に出力電流Ｉｏを供給してもよい。負荷１００に出力電流Ｉｏを供給する必要がない場合には、ＡＤ変換回路１３の校正を行うにあたって、基準電圧Ｖ１，基準電圧Ｖ２を基準抵抗２２ではなく基準抵抗３０に印加してもよい。

１，２電流出力モジュール
１０アナログ回路
２０基準電圧生成部
２２，３０基準抵抗
４０切替部
５０，７０制御部
６１，８１処理部
６２ＰＩ制御部
６３，８２補正部

Claims

電流を出力する電流出力部と、
前記電流出力部から出力される電流に応じた電圧である検出電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換回路と、
前記ＡＤ変換回路から出力される前記検出電圧のデジタル値に基づいて、前記電流出力部から出力される電流を制御する制御部と、
複数の基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の基準電圧のそれぞれを前記ＡＤ変換回路でデジタル値に変換させる処理部と、
変換された前記複数の基準電圧の各デジタル値に基づいて、前記ＡＤ変換回路の校正を行う補正部と、
を備える電流出力モジュール。
前記補正部は、前記複数の基準電圧の各電圧値と、前記複数の基準電圧の各デジタル値とを用い、前記ＡＤ変換回路の変換誤差を無くすための補正式に基づいて前記検出電圧のデジタル値を補正することで前記ＡＤ変換回路の校正を行う、請求項１記載の電流出力モジュール。
前記制御部は、前記補正式によって補正された前記検出電圧のデジタル値と、予め設定された目標値との誤差が無くなるように前記電流出力部から出力される電流を制御するＰＩ制御部を更に備える、請求項２記載の電流出力モジュール。
前記電流出力部から出力される電流を前記検出電圧に変換する基準抵抗を備え、
前記処理部は、予め設定された校正電圧に応じた電流である校正電流を前記電流出力部から前記基準抵抗に出力させ、前記校正電流によって前記基準抵抗に発生した前記検出電圧を前記ＡＤ変換回路でデジタル値に変換させ、
前記補正部は、前記校正電流によって前記基準抵抗に発生した前記検出電圧のデジタル値と、前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記電流出力部の校正を行う、
請求項１又は請求項２記載の電流出力モジュール。
前記ＡＤ変換回路に入力するアナログ値を前記基準電圧と前記検出電圧とのいずれかに切り替える切替部を備え、
前記処理部は、前記切替部を制御して前記アナログ値が前記基準電圧である第１状態と、前記アナログ値が前記検出電圧である第２状態と、のいずれかに制御する、
請求項４記載の電流出力モジュール。
前記処理部は、前記第１状態に制御した後に前記第２状態に制御し、
前記補正部は、前記第１状態の場合において前記ＡＤ変換回路の校正を行い、前記第２状態の場合において得られた前記検出電圧のデジタル値と前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記電流出力部の校正を行う、
請求項５記載の電流出力モジュール。
前記制御部は、前記基準抵抗に印加させるべき設定電圧を格納する設定レジスタを備え、
前記電流出力部は、前記設定レジスタに格納されている前記設定電圧に応じた電流を前記基準抵抗に出力し、
前記補正部は、前記第２状態において得られる前記検出電圧のデジタル値と、前記校正電圧の電圧値とに基づいて前記設定レジスタに格納されている前記設定電圧を補正する、
請求項５又は請求項６記載の電流出力モジュール。