JP2024006310A - アナログデジタル変換装置及び温度補償情報導出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度依存性を装置全体として包括的に小さくできるＡＤ変換装置を提供する。【解決手段】アナログの入力電位をデジタルのＡＤ変換結果（アナログデジタル変換結果）に変換するＡＤ変換装置１（アナログデジタル変換装置）であって、基準電位を生成する基準電位生成回路３と、基準電位を用いて入力電位をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器２と、温度から誤差を求める温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する温度補正演算器８と、アナログデジタル変換器２で変換されたデジタル値に温度補正演算器８で算出された温度補正値を加算した値をＡＤ変換結果として出力する加算器１０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、入力されたアナログ信号をデジタル値に変換するアナログデジタル変換装置
及び温度補償情報導出方法に関するものである。

車載機器用ＰＭＩＣ（Power Management IC：複数のＤＣＤＣコンバータやＬＤＯを搭載し、ＣＰＵと通信してフレキシブルに電源の制御を変更することができるＩＣ）の分野において、高速度高精度なアナログデジタル変換装置（以下、ＡＤ変換装置と称す）が要求される。このようなＡＤ変換装置は、製造過程に起因する構成素子のばらつき等から発生する誤差を、高速性を損なうことなく補正を行なわなければならない（例えば、特許文献１参照）。

速度高精度なＡＤ変換装置に使用される回路形式は、逐次比較型ＡＤ変換器、Ｆｌａｓｈ型ＡＤ変換器、パイプライン型ＡＤ変換器、が挙げられる。このいずれの回路形式において、ＡＤ変換器は、変換の基準として基準電位を必要とする。基準電位は、アナログ入力をデジタル値に変換する際において基準になるもので、長さにおける物差しに例えられる。仮に、基準とする物差し（基準電位）が長く（基準電位が高く）なってしまった場合、長さを測定するもの（変換するアナログ電位）は短く（電位が低いように）測定されてしまう。逆に物差し（基準電位）が短く（基準電位が低く）なってしまった場合、実際よりも長く（電位が高いように）測定されてしまう。

このように基準電位は、正確であることが要求される。そこで、半導体の基準電位の生成は、一般的に、ダイオード特性を利用したバンドギャップ回路が用いられる。バンドギャップ回路は、製造工程において素子のばらつきが発生した場合においても、安定した一定電位を得ることができる。

国際公開第２０２２／１０２００２号

しかしながら、バンドギャップ回路は、温度に対して変動（温度依存性）が発生する。バンドギャップ回路の温度依存性は、一般的に、温度に対して正の依存性を有する抵抗と、温度に対して負の依存性を有する抵抗とを組み合わせた温度補償回路を用いて軽減している。しかし、バンドギャップ回路の温度依存性は、温度補償回路を用いても、完全には消すことができず、僅かな残存誤差として残る。

高速度高精度が要求される車載機器用ＰＭＩＣの分野において、ＡＤ変換装置は、温度環境の変化に対応する必要があり、バンドギャップ回路の温度依存性が問題となる。仮に、分解能が１２ビット（０～４０９５）で入力電位範囲（ダイナミックレンジ）が１ＶであるＡＤ変換装置である場合、分解能１あたりに相当する電位は僅か０．２４ｍＶである。この様な高精度ＡＤ変換装置の要求に合致する、理想的に近い基準電位生成回路をアナログ回路の組み合わせだけで実現することは容易ではない。また、それを行なうためには規模が大きく、複雑な回路を作らなくてはならず、よって、製造コストが高いものになる。これは製品の価格面に対して、大きな問題となる。この温度依存性の問題は、バンドギャップ回路だけでなく、ゲインアンプ、そしてＡＤ変換器にも存在する。

本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温度依存性を装置全体として包括的に小さくできるＡＤ変換装置を提供する点にある。

本発明に係るアナログデジタル変換装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明に係るアナログデジタル変換装置は、アナログの入力電位をデジタルのアナログデジタル変換結果に変換するアナログデジタル変換装置であって、基準電位を生成する基準電位生成回路と、前記基準電位を用いて前記入力電位をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、温度から誤差を求める温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する温度補正演算器と、前記アナログデジタル変換器で変換された前記デジタル値に前記温度補正演算器で算出された前記温度補正値を加算した値を前記アナログデジタル変換結果として出力する加算器と、を具備することを特徴とする。

本発明は、温度依存性を装置全体として包括的に小さくでき、温度依存性の小さい高速で高精度なＡＤ変換装置を、製造コストを抑えた方法で提供できるという効果を奏する。

本発明に係るアナログデジタル変換装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すＡＤ変換器の変換特性を示す図である。 図１に示すＡＤ変換器の変換特性を示す図である。 図１に示すバンドギャップ回路の出力特性を示す図である。 図１に示す基準電位生成回路での温度補償を説明する図である。 図１に示す温度補正演算器の動作を説明する図である。 図１に示すアナログデジタル変換装置の変形例を示す図である。 製品検査工程に使用する製品検査装置の構成を示すブロック図である。 高温設定温度での製品検査工程を示すフローチャートである。 低温設定温度での製品検査工程を示すフローチャートである。 中温設定温度での製品検査工程を示すフローチャートである。 誤差と基準電位との関係を説明する図である。

以下に、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本実施の形態のＡＤ（アナログデジタル）変換装置１（以下、アナログデジタルをＡＤと称す）は、図１を参照すると、ＡＤ変換器２と、基準電位生成回路３と、傾きトリミング値メモリ４と、ゲイントリミング値メモリ５と、温度センサ６と、温度特性パラメータ値メモリ７と、温度補正演算器８と、温度補正値レジスタ９と、加算器１０と、を備える。

ＡＤ変換器２は、逐次比較型ＡＤ変換器、Ｆｌａｓｈ型ＡＤ変換器、パイプライン型ＡＤ変換器、等、高速であるがその変換に基準電位を必要とするＡＤ変換器であり、基準電位生成回路３で生成される基準電位を用いて、入力端子Ｔｉｎに入力されるアナログの入力電位をデジタル値に変換する。

ＡＤ変換器２は、図２（ａ）に示すように、基準電位生成回路３で生成される基準電位が適正であることを前提として、入力電位ａをデジタル値Ａに変換する。従って、基準電位生成回路３で生成される基準電位が適正な値よりも低い場合、ＡＤ変換器２は、入力電位ａをデジタル値Ａよりも大きいデジタル値Ａ＋Ｂに変換してしまう。この誤差Ｂは、入力電位ａが大きくなるほど大きくなる。逆に、基準電位生成回路３で生成される基準電位が適正な値よりも高い場合、ＡＤ変換器２は、入力電位ａをデジタル値Ａよりも小さいデジタル値Ａ－Ｃに変換してしまう。この誤差Ｃは、入力電位ａが大きくなるほど大きくなる。

ＡＤ変換器２は、図２（ｂ）に示すように、構成する素子等に温度依存性がないことを前提とした理想的な特性で、入力電位ａ’をデジタル値Ａ’に変換する。従って、温度変動により正のオフセット誤差を持った場合、ＡＤ変換器２は、入力電位ａ’をデジタル値Ａ’よりも大きいデジタル値Ａ’＋Ｂ’に変換してしまう。この誤差Ｂ’は、入力電位ａ’に拘わらずに一定である。逆に、温度変動により負のオフセット誤差を持った場合、ＡＤ変換器２は、入力電位ａ’をデジタル値Ａ’よりも小さいデジタル値Ａ’－Ｃ’に変換してしまう。この誤差Ｃ’は、入力電位ａ’に拘わらずに一定である。

このように、ＡＤ変換器２の出力特性は、図３に示すように、オフセットによる誤差と、基準電位の変動による誤差とを有する。図３に示す一点鎖線は、温度変動により正のオフセット誤差を持ち、基準電位生成回路３で生成される基準電位が適正な値よりも低い場合の出力特性である。

基準電位生成回路３は、バンドギャップ回路３１と、傾きトリミング部３２と、ゲインアンプ３３と、ゲイントリミング部３４と、を備える。

バンドギャップ回路３１は、半導体のバンドギャップ電位を利用した電位生成回路である。バンドギャップ回路３１は、温度に対して正の依存性を有する抵抗（以下、正依存性抵抗と称す）と、温度に対して負の依存性を有する抵抗（以下、負依存性抵抗と称す）とを組み合わせた温度補償回路を内蔵する。バンドギャップ回路３１の温度出力特性（温度依存性）は、図４に示すように、正依存性抵抗の効果と、負依存性抵抗の効果とによって軽減される。

バンドギャップ回路３１は、温度出力特性の傾きを変更可能に構成されている。例えば、バンドギャップ回路３１において、正依存性抵抗と、負依存性抵抗との少なくともいずれか一方は、可変抵抗で構成されている。可変抵抗は、例えば、複数の抵抗が直列に接続された直列回路で構成され、使用する抵抗の数を設定可能に構成される。

傾きトリミング部３２は、不揮発性メモリである傾きトリミング値メモリ４に記憶されている傾きトリミング値に基づいて、図５（ａ）に示すように、バンドギャップ回路３１の温度出力特性を、高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとで等しい出力電位に設定する。高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとは、ある程度の間隔（温度差）を有していれば、特に制限はないが、ＡＤ変換装置１の動作温度の下限付近と上限付近とにそれぞれ設定すると良い。

傾きトリミング部３２は、可変抵抗で構成された正依存性抵抗もしくは負依存性抵抗の抵抗値を、傾きトリミング値に基づいて設定することで、高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとで出力電位が等しくなるように設定する。換言すると、傾きトリミング値メモリ４の傾きトリミング値は、バンドギャップ回路３１の温度出力特性を、高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとで出力電位が等しくなるように設定するための値である。可変抵抗（正依存性抵抗もしくは負依存性抵抗）が複数の抵抗が直列に接続された直列回路である場合、傾きトリミング値は、使用する抵抗の数を設定する値となる。この場合、正依存性抵抗もしくは負依存性抵抗の抵抗値が段階的に設定されるため、バンドギャップ回路３１は、高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとで出力電位が等しいとみなせる温度出力特性に設定されることになる。

傾きトリミング部３２の傾きトリミングで設定されるバンドギャップ回路３１の温度出力特性は、相対値であり、絶対値は重要ではない。すなわち、バンドギャップ回路３１の出力電位は、基準電位生成回路３が出力要求された目標の基準電位である必要はない。

ゲインアンプ３３は、バンドギャップ回路３１の出力電位を増幅もしくは減衰させた基準電位をＡＤ変換器２に出力する。ゲインアンプ３３は、例えば、オペアンプの負帰還経路の抵抗を可変抵抗で構成することで、ゲイン（増幅率）を変更可能に構成されている。可変抵抗は、例えば、複数の抵抗が直列に接続された直列回路で構成され、使用する抵抗の数を設定可能に構成される。

ゲイントリミング部３４は、不揮発性メモリであるゲイントリミング値メモリ５に記憶されているゲイントリミング値に基づいて、図５（ｂ）に示すように、ゲインアンプ３３を、バンドギャップ回路３１の高温設定温度Ｘ及び低温設定温度Ｙでの出力電位を目標の基準電位に増幅もしくは減衰させるゲインに設定する。

ゲイントリミング部３４は、負帰還経路の可変抵抗の抵抗値を、ゲイントリミング値に基づいて設定することで、バンドギャップ回路３１のゲインを設定する。換言すると、ゲイントリミング値メモリ５のゲイントリミング値は、ゲインアンプ３３を、バンドギャップ回路３１の高温設定温度Ｘ及び低温設定温度Ｙでの出力電位を目標の基準電位に増幅もしくは減衰させるのゲインに設定するための値である。負帰還経路の可変抵抗が複数の抵抗が直列に接続された直列回路である場合、ゲイントリミング値は、使用する抵抗の数を設定する値となる。この場合、負帰還経路の可変抵抗が段階的に設定されるため、ゲインアンプ３３は、バンドギャップ回路３１の高温設定温度Ｘ及び低温設定温度Ｙでの出力電位を目標の基準電位とみなせる電位に増幅もしくは減衰させるゲインに設定されることになる。

温度センサ６は、周辺の温度を測定し、測定した温度と直線の相関を持つ温度デジタル値を出力する。温度センサ６は、ダイオードに定電流を流した場合の順方向電圧が、温度に対してほぼ直線性を示すことを利用した順方向電圧生成回路６１と、順方向電圧生成回路６１で生成された順方向電圧を温度デジタル値に変換する温度センサ用ＡＤ変換器６２と、を備える。

温度特性パラメータ値メモリ７は、不揮発性メモリであり、ＡＤ変換器２と基準電位生成回路３とを合わせた温度特性パラメータ値が記憶されている。温度特性パラメータ値は、温度デジタル値に基づいて近似誤差を算出する計算式のパラメータ値である。本実施の形態では、温度特性パラメータ値は、図６に示すように、高温設定温度Ｘでの誤差と中温設定温度Ｚ（Ｘ＜Ｚ＜Ｙ）での誤差とに基づいて設定された第１の一次近似式のパラメータ値（係数α_ＸＺ、定数項β_ＸＺ）と、中温設定温度Ｚでの誤差と低温設定温度Ｙでの誤差とに基づいて設定された第２の一次近似式のパラメータ値（係数α_ＺＹ、定数項β_ＺＹ）である。中温設定温度Ｚは、温度補正演算器８に予め設定しておいても良く、温度特性パラメータ値に含めても良い。また、２以上の中温設定温度Ｚを設定し、温度特性パラメータ値は、３以上の一次近似式のそれぞれのパラメータ値としても良い。

温度補正演算器８は、温度センサ６から出力される温度デジタル値と、温度特性パラメータ値メモリ７に記憶されている温度特性パラメータ値とから近似誤差を算出し、算出した近似誤差の逆数を温度補正値として出力する。本実施の形態において、温度補正演算器８は、温度デジタル値＃Ｚ（中温設定温度Ｚ）以上で、第１の一次近似式（係数α_ＸＺ、定数項β_ＸＺ）を用いて近似誤差を算出し、温度デジタル値＃Ｚ（中温設定温度Ｚ）未満で、第２の一次近似式（係数α_ＺＹ、定数項β_ＺＹ）を用いて近似誤差を算出する。

温度補正演算器８による近似誤差の算出頻度（温度補正値の出力頻度）は、適宜設定することができる。温度補正演算器８は、例えば、予め設定された時間間隔（例えば、１秒）で近似誤差を算出（温度補正値を出力）しても良い。また、温度補正演算器８は、温度デジタル値の変動量が予め設定された所定値以上になった場合に、近似誤差を算出（温度補正値を出力）しても良い。

温度補正値レジスタ９は、温度補正演算器８から出力される温度補正値を一時記憶する。温度補正値レジスタ９の記憶内容は、温度補正演算器８から出力される温度補正値が更新される度に書き換えられる。

加算器１０は、ＡＤ変換器２が出力するデジタル値と温度補正値レジスタ９に記憶された上記温度補正値とを加算して値を、温度補償した高精度なＡＤ変換結果として出力端子Ｔｏｕｔから出力する。

ＡＤ変換器２は、温度センサ６、温度補正演算器８、とは独立して動作するものであり、上記温度補正値の生成を待つ必要がない。

なお、基準電位生成回路３で生成される基準電位の精度が高い場合、傾きトリミング部３２、傾きトリミング値メモリ４、ゲイントリミング部３４、ゲイントリミング値メモリ５を省略し、温度特性パラメータ値メモリ７の温度特性パラメータ値のみで包括的な温度補償を行うこともできる。

また、バンドギャップ回路３１の温度依存性が許容範囲である場合、傾きトリミング部３２、傾きトリミング値メモリ４を省略し、ゲイントリミング値メモリ５のゲイントリミング値と、温度特性パラメータ値メモリ７の温度パラメータ値とで包括的な温度補償を行うこともできる。

車載機器用ＰＭＩＣは、複数のＡＤ変換処理が必要となるため、複数のＡＤ変換装置１を内蔵している。図７（ａ）に示すように、複数のＡＤ変換装置１ａ～１ｃを備えている場合、ＡＤ変換装置１ａ～１ｃは、温度入力端子Ｔ３をそれぞれ備え、外部に設けた温度センサ６から入力される温度デジタル値を用いても良い。また、図７（ｂ）に示すように、複数のＡＤ変換装置１ａ～１ｄを備え、ＡＤ変換装置１ｄが温度センサ６を備えている場合、ＡＤ変換装置１ａ～１ｃに温度入力端子Ｔ３を、ＡＤ変換装置１ｄに温度出力端子Ｔ１をそれぞれ設け、ＡＤ変換装置１ａ～１ｃは、ＡＤ変換装置１ｄから出力される温度デジタル値を用いても良い。

傾きトリミング値と、ゲイントリミング値と、温度特性パラメータ値とは、製品検査工程において導出され、傾きトリミング値メモリ４と、ゲイントリミング値メモリ５と、温度特性パラメータ値メモリ７とにそれぞれ記憶される。なお、傾きトリミング値メモリ４、ゲイントリミング値メモリ５及び温度特性パラメータ値メモリ７は、物理的に個別である必要はなく、共通の不揮発性メモリを用いることができる。

温度補償情報である傾きトリミング値、ゲイントリミング値及び温度特性パラメータ値は、製品検査装置１００を用いた温度補償情報導出方法によって導出される。以下、製品検査装置１００を及び温度補償情報導出方法について図８～図１２を参照して詳細に説明する。

製品検査装置１００は、図８を参照すると、入力電位生成回路１１０と、目標変換結果記憶部１２０と、ＡＤ変換結果受付部１３０と、温度デジタル値受付部１４０と、制御部１５０と、を備える。

入力電位生成回路１１０は、ＡＤ変換装置１の入力電位範囲における任意の２つの異なる入力電位として「第１入力電位ａ_１」と「第２入力電位ａ_２」とを生成する機能を有し、指定された「第１入力電位ａ_１」と「第２入力電位ａ_２」との何れかをＡＤ変換装置１の入力端子Ｔｉｎに入力する。

目標変換結果記憶部１２０は、不揮発性の記憶手段であり、「第１入力電位ａ_１」の「目標変換結果Ａ_１」と、「第２入力電位ａ_２」の「目標変換結果Ａ_２」とが記憶されている。

ＡＤ変換結果受付部１３０は、ＡＤ変換装置１の出力端子Ｔｏｕｔから出力されるＡＤ変換結果の入力を受け付けるインターフェースである。

温度デジタル値受付部１４０は、ＡＤ変換装置１の温度出力端子Ｔ１から出力される温度デジタル値の入力を受け付けるインターフェースである。

制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の演算処理回路である。ＲＯＭには製品検査装置１００の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。制御部１５０は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、測定条件設定部１５１、誤差算出部１５２、温度補償情報導出部１５３として機能する。

製品検査工程は、高温設定温度Ｘと、低温設定温度Ｙと、高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙとの間の温度である中温設定温度Ｚとでそれぞれ実施される。製品検査工程の実施順は、高温設定温度Ｘ又は低温設定温度Ｙが先に行なわれ、中温設定温度Ｚは、最後に行われる。本実施の形態は、高温設定温度Ｘ、低温設定温度Ｙ、中温設定温度Ｚの順番で実施する例を示す。

また、製品検査工程において、ＡＤ変換装置１は、温度補正演算器８、温度補正値レジスタ９及び加算器１０の動作を停止させ、ＡＤ変換器２が出力するデジタル値がＡＤ変換結果として出力するように設定される。

（高温設定温度Ｘでの製品検査工程：図９）
（１）、測定条件設定部１５１は、任意の値θに設定した傾きトリミング値をデータ入力端子Ｔ２から傾きトリミング値メモリ４に書き込んで固定する。

（２）、測定条件設定部１５１は、逐次変更したゲイントリミング値をデータ入力端子Ｔ２からゲイントリミング値メモリ５に書き込んで更新する。誤差算出部１５２は、ゲイントリミング値が更新される度に、「第１入力電位ａ_１」での誤差ａ_１と、「第２入力電位ａ_２」での誤差ａ_２とを算出し、両者が一致する（最も小さく一致とみなせる）ゲイントリミング値を特定する。誤差ａ_１は、入力電位生成回路１１０の入力電位を「第１入力電位ａ_１」に指定して、ＡＤ変換結果受付部１３０に入力されるＡＤ変換結果と「目標変換結果Ａ_１」との誤差とである。誤差ａ_２は、入力電位生成回路１１０の入力電位を「第２入力電位ａ_２」に指定して、ＡＤ変換結果受付部１３０に入力されるＡＤ変換結果と「目標変換結果Ａ_２」との誤差とである。

（３）、誤差算出部１５２は、傾きトリミング値θ、且つ（２）で特定したゲイントリミング値における誤差ａ_１（誤差ａ_２でも良い）を「適正な基準電位」条件での《誤差♯Ｘ》として一時記憶する。また、誤差算出部１５２は、高温設定温度Ｘでの温度デジタル値《温度デジタル値＃Ｘ》として一時記憶する。なお、《誤差♯Ｘ》や《温度デジタル値＃Ｘ》等の導出過程のデータを一時記憶する場所は特に制限されることなく、例えば、制御部１５０のＲＡＭ等に一時記憶させることができる。

（４）、測定条件設定部１５１は、任意の値ηに設定したゲイントリミング値をデータ入力端子Ｔ２からゲイントリミング値メモリ５に書き込んで固定する。

（５）、測定条件設定部１５１は、逐次変更した傾きトリミング値をデータ入力端子Ｔ２から傾きトリミング値メモリ４に書き込んで更新する。誤差算出部１５２は、傾きトリミング値が更新される度に、「第１入力電位ａ_１」での誤差ａ_１と、「第２入力電位ａ_２」での誤差ａ_２との差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）を算出する。そして、誤差算出部１５２は、傾きトリミング値ごとの誤差の差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）の数値配列を《誤差配列＃Ｘ［傾きトリミング値］》をとして一時記憶して、高温設定温度Ｘでの製品検査工程を終了する。

（低温設定温度Ｙでの製品検査工程：図１０）
（６）、（４）と同様に、測定条件設定部１５１は、任意の値ηに設定したゲイントリミング値をデータ入力端子Ｔ２からゲイントリミング値メモリ５に書き込んで固定する。

（７）、測定条件設定部１５１は、逐次変更した傾きトリミング値をデータ入力端子Ｔ２から傾きトリミング値メモリ４に書き込んで更新する。誤差算出部１５２は、傾きトリミング値が更新される度に、「第１入力電位ａ_１」での誤差ａ_１と、「第２入力電位ａ_２」での誤差ａ_２との差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）を算出する。そして、誤差算出部１５２は、傾きトリミング値ごとの誤差の差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）の数値配列を《誤差配列＃Ｙ［傾きトリミング値］》をとして一時記憶する。

（８）、温度補償情報導出部１５３は、（５）の数値配列を《誤差配列＃Ｘ［傾きトリミング値］》と、（７）の《誤差配列＃Ｙ［傾きトリミング値］》とを比較する。温度補償情報導出部１５３は、《誤差配列＃Ｘ［傾きトリミング値］》の誤差の差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）と、《誤差配列＃Ｙ［傾きトリミング値］》の誤差の差（誤差ａ_１－誤差ａ_２）とが等しくなる（最も近く等しいとみなせる）傾きトリミング値を特定する。

（９）、温度補償情報導出部１５３は、特定した傾きトリミング値を、バンドギャップ回路３１の傾きを設定するための最終的な《傾きトリミング値》として導出し、導出した《傾きトリミング値》を温度補償情報として傾きトリミング値メモリ４に書き込む。

《誤差配列＃Ｘ［傾きトリミング値］》＝《誤差配列＃Ｙ［傾きトリミング値］》となる《傾きトリミング値》は、高温設定温度Ｘで基準電位生成回路３から出力される基準電位と、低温設定温度Ｙで基準電位生成回路３から出力される基準電位が一致した、ということを表す。傾きトリミングの目的は高温設定温度Ｘと低温設定温度Ｙにおいて「基準電位が変わらない」条件を探すことであるので、《傾きトリミング値》が、その条件を満たしたことを意味する。

（１０）、以降は、傾きトリミング値メモリ４の記憶内容が《傾きトリミング値》で固定される。

（１１）、測定条件設定部１５１は、逐次変更したゲイントリミング値をデータ入力端子Ｔ２からゲイントリミング値メモリ５に書き込んで更新する。誤差算出部１５２は、ゲイントリミング値が更新される度に、「第１入力電位ａ_１」での誤差ａ_１と、「第２入力電位ａ_２」での誤差ａ_２とを算出し、両者が一致する（最も小さく一致とみなせる）ゲイントリミング値を特定する。

（１２）、温度補償情報導出部１５３は、誤差算出部１５２によって特定されたゲイントリミング値を、ゲインアンプ３３のゲインを設定するための最終的な《ゲイントリミング値》として導出し、導出した《ゲイントリミング値》を温度補償情報としてゲイントリミング値メモリ５に書き込む。

《傾きトリミング値》が高温設定温度Ｘで基準電位生成回路３から出力される基準電位と、低温設定温度Ｙで基準電位生成回路３から出力される基準電位とが一致させ、その条件で《ゲイントリミング値》は、誤差ａ_１－誤差ａ_２＝０で基準電位が適正であることを意味する。《傾きトリミング値》を傾きトリミング値メモリ４に、《ゲイントリミング値》をゲイントリミング値メモリ５にそれぞれ記憶させることで、高温設定温度Ｘ、低温設定温度Ｙのいずれにおいても「基準電位を適正に」することができる。

オフセット誤差など、基準電位以外の他の誤差がない場合、図１２（ａ）に示すように、２つの入力電位のＡＤ変換結果の誤差の双方が０であると、基準電位が適正であることが明らかである。誤差ａ_１と誤差ａ_２とが等しくない場合、基準電位は、適正でないことが分かる。

オフセット誤差などの基準電位以外の他の誤差がある場合、図１２（ｂ）に示すように、（誤差ａ_１－誤差ａ_２）と基準電位との間には相関があり、誤差ａ_１－誤差ａ_２＝０であると基準電位が適正であることが分かる。誤差ａ_１と誤差ａ_２とが等しくない場合、同様に、基準電位は、適正でないことが分かる。

誤差ａ_１－誤差ａ_２＝０で基準電位が適正である場合、図１２（ｃ）に示すように、ＡＤ変換器２から出力されるデジタル値を誤差の逆数を加算することで正しいデジタル変換値が得られることが分かる。

（１３）以降は、ゲイントリミング値メモリ５の記憶内容が《ゲイントリミング値》で固定される。

（１４）、誤差算出部１５２は、《傾きトリミング値》且つ《ゲイントリミング値》における誤差ａ_１（誤差ａ_２でも良い）を「適正な基準電位」条件での《誤差♯Ｙ》として一時記憶する。また、誤差算出部１５２は、低温設定温度Ｙでの温度デジタル値《温度デジタル値＃Ｙ》として一時記憶して、低温設定温度Ｙでの製品検査工程を終了する。

（中温設定温度Ｚでの製品検査工程：図１１）
（１５）、傾きトリミング値メモリ４の記憶内容は、《傾きトリミング値》に、ゲイントリミング値メモリ５の記憶内容は、《ゲイントリミング値》でそれぞれ固定される。

（１６）、誤差算出部１５２は、《傾きトリミング値》且つ《ゲイントリミング値》における誤差ａ_１（誤差ａ_２でも良い）を「適正な基準電位」条件での《誤差♯Ｚ》として一時記憶する。また、誤差算出部１５２は、中温設定温度Ｚでの温度デジタル値《温度デジタル値＃Ｚ》として一時記憶する。

（１７）、温度補償情報導出部１５３は、（３）で一時記憶した《誤差♯Ｘ》及び《温度デジタル値＃Ｘ》と、（１４）で一時記憶した《誤差♯Ｙ》及び《温度デジタル値＃Ｙ》と、（１６）で一時記憶した《誤差♯Ｚ》及び《温度デジタル値＃Ｚ》と、を用い、以下に示す式によって《α_ＸＺ》、《β_ＸＺ》、《α_ＺＹ》、《β_ＺＹ》を算出する。
《α_ＸＺ》＝（《誤差♯Ｘ》－《誤差♯Ｚ》）／（《温度デジタル値＃Ｘ》－《温度デジタル値＃Ｚ》）
《β_ＸＺ》＝《誤差♯Ｘ》－《α_ＸＺ》＊《温度デジタル値＃Ｘ》
《α_ＺＹ》＝（《誤差♯Ｚ》－《誤差♯Ｙ》）／（《温度デジタル値＃Ｚ》－《温度デジタル値＃Ｙ》）
《β_ＺＹ》＝《誤差♯Ｙ》－《α_ＺＹ》＊《温度デジタル値＃Ｚ》

（１８）、温度補償情報導出部１５３は、算出した《α_ＸＺ》、《β_ＸＺ》、《α_ＺＹ》、《β_ＺＹ》、《温度デジタル値＃Ｚ》を《温度特性パラメータ値》として導出し、導出した《温度特性パラメータ値》を温度補償情報として温度特性パラメータ値メモリ７に書き込み、製品検査工程を終了する。

《α_ＸＺ》は、《温度デジタル値＃Ｚ》以上で近似誤差を算出する第１の一次近似式（図６参照）の係数であり、《β_ＸＺ》は、第１の一次近似式の定数項である。《α_ＺＹ》は、《温度デジタル値＃Ｚ》未満で近似誤差を算出する第２の一次近似式（図６参照）の係数であり、《β_ＺＹ》は、第２の一次近似式の定数項である。

以上説明したように、本実施の形態は、アナログの入力電位をデジタルのＡＤ変換結果（アナログデジタル変換結果）に変換するＡＤ変換装置１（アナログデジタル変換装置）であって、基準電位を生成する基準電位生成回路３と、基準電位を用いて入力電位をデジタル値に変換するＡＤ変換器２（アナログデジタル変換器）と、温度から誤差を求める温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する温度補正演算器８と、ＡＤ変換器２で変換されたデジタル値に温度補正演算器８で算出された温度補正値を加算した値をＡＤ変換結果として出力する加算器１０とを備える。
この構成により、温度依存性を装置全体として包括的に小さくでき、温度依存性の小さい高速で高精度なＡＤ変換装置１を、製造コストを抑えた方法で提供できる。

さらに、本実施形態において、基準電位生成回路３は、温度に対して正の依存性を有する正依存性抵抗と、温度に対して負の依存性を有する負依存性抵抗とを組み合わせた温度補償回路を内蔵したバンドギャップ回路３１と、バンドギャップ回路３１の出力電位を増幅もしくは減衰する、ゲインを変更可能に構成されたゲインアンプ３３と、ゲインアンプ３３のゲインをバンドギャップ回路３１の出力電位を基準電位に増幅もしくは減衰する値に設定するためのゲイントリミング値を用いて、ゲインアンプ３３のゲインを設定するゲイントリミング部３４とを備える。
この構成により、基準電位生成回路３から出力される基準電位は、適正に設定される。

さらに、本実施形態において、バンドギャップ回路３１は、温度出力特性の傾きを変更可能に構成され、基準電位生成回路３は、２つの温度条件において、出力電位が等しくなる傾きにバンドギャップ回路３１の温度出力特性を設定するための傾きトリミング値を用いて、バンドギャップ回路３１の温度出力特性の傾きを設定する傾きトリミング部３２を備える。
この構成により、バンドギャップ回路３１の温度出力特性の傾きは、適正に設定される。

さらに、本実施形態において、温度補正演算器８は、温度帯毎に設定された２以上の温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する。
この構成により、温度出力特性の近似式を簡単に導出できる。

さらに、本実施形態において、温度誤差関数は、一次関数である。
この構成により、簡単な演算で温度補正値を算出できる。

さらに、本実施形態において、測定した温度と直線の相関を持つ温度デジタル値を出力する温度センサ６を具備し、温度補正演算器８は、温度デジタル値から温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する。
この構成により、温度と直線の相関を持つ温度デジタル値によって、正確な温度補償を実現できる。

さらに、本実施形態において、温度デジタル値を出力する温度出力端子Ｔ１を備える。
この構成により、温度デジタル値を他のＡＤ変換装置１ａ～１ｃに提供できる。

さらに、本実施形態において、測定した温度と直線の相関を持つ温度デジタル値が入力される温度入力端子Ｔ３を備え、温度補正演算器８は、温度デジタル値から温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する。
この構成により、温度センサ６を外部に配置することができるため、複数のＡＤ変換装置１ａ～１ｃで共通の温度センサ６を用いることができる。

さらに、本実施形態において、ＡＤ変換装置１で用いる温度誤差関数の温度特性パラメータ値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、２つの入力電位に対するＡＤ変換結果の誤差の値が一致する状態で、少なくとも３つの温度条件による入力電位のＡＤ変換結果のそれぞれ誤差を用いて温度特性パラメータ値を導出する。
この構成により、温度依存性を装置全体として包括的に小さくするための温度誤差関数を簡単に導出することができる。

さらに、本実施形態において、ＡＤ変換装置１で用いるゲイントリミング値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、２つの入力電位に対するＡＤ変換結果の誤差の値が等しい状態で、入力電位に対するＡＤ変換結果の誤差を用いてゲイントリミング値を導出する。
この構成により、基準電位生成回路３から適正な基準電位を出力させることができる。

さらに、本実施形態において、ＡＤ変換装置１で用いる傾きトリミング値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、２つの温度条件において、温度出力特性の傾きを変更しながら２つの入力電位に対するＡＤ変換結果のそれぞれ誤差の差をそれぞれ算出し、２つの温度条件で誤差の差が等しくなる温度出力特性の傾きを傾きトリミング値として導出する。
この構成により、２つの入力電位に対する、ＡＤ変換結果の誤差の値が一致する状態に温度出力特性の傾きを設定することにより、ＡＤ変換器２及び基準電位生成回路３をまとめて包括する誤差補正ができ、ＡＤ変換器２と基準電位生成回路３とをそれぞれ個別に補正する方法（ズレが累積する）に比べて高い補正精度が望める。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、同一構成要素には、各図において、同一符号を付している。

１、１ａ～１ｄ ＡＤ変換装置（アナログデジタル変換装置）
２ ＡＤ変換器
３ 基準電位生成回路
４ 傾きトリミング値メモリ
５ ゲイントリミング値メモリ
６ 温度センサ
７ 温度特性パラメータ値メモリ
８ 温度補正演算器
９ 温度補正値レジスタ
１０ 加算器
３１ バンドギャップ回路
３２ 傾きトリミング部
３３ ゲインアンプ
３４ ゲイントリミング部
６１ 順方向電圧生成回路
６２ 温度センサ用ＡＤ変換器
１００ 製品検査装置
１１０ 入力電位生成回路
１２０ 目標変換結果記憶部
１３０ ＡＤ変換結果受付部
１４０ 温度デジタル値受付部
１５０ 制御部
１５１ 測定条件設定部
１５２ 誤差算出部
１５３ 温度補償情報導出部
Ｔ１ 温度出力端子
Ｔ２ データ入力端子
Ｔ３ 温度入力端子
Ｔｉｎ 入力端子
Ｔｏｕｔ 出力端子

Claims (11)

1. アナログの入力電位をデジタルのアナログデジタル変換結果に変換するアナログデジタル変換装置であって、
   基準電位を生成する基準電位生成回路と、
   前記基準電位を用いて前記入力電位をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器と、
   温度から誤差を求める温度誤差関数を用いて温度補正値を算出する温度補正演算器と、
   前記アナログデジタル変換器で変換された前記デジタル値に前記温度補正演算器で算出された前記温度補正値を加算した値を前記アナログデジタル変換結果として出力する加算器と、を具備することを特徴とするアナログデジタル変換装置。
2. 前記基準電位生成回路は、
   温度に対して正の依存性を有する正依存性抵抗と、温度に対して負の依存性を有する負依存性抵抗とを組み合わせた温度補償回路を内蔵したバンドギャップ回路と、
   前記バンドギャップ回路の出力電位を増幅もしくは減衰する、ゲインを変更可能に構成されたゲインアンプと、
   前記ゲインアンプのゲインを前記バンドギャップ回路の出力電位を前記基準電位に増幅もしくは減衰する値に設定するためのゲイントリミング値を用いて、前記ゲインアンプのゲインを設定するゲイントリミング部と、を具備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。
3. 前記バンドギャップ回路は、温度出力特性の傾きを変更可能に構成され、
   前記基準電位生成回路は、
   ２つの温度条件において、出力電位が等しくなる傾きに前記バンドギャップ回路の前記温度出力特性を設定するための傾きトリミング値を用いて、前記バンドギャップ回路の前記温度出力特性の傾きを設定する傾きトリミング部を具備することを特徴とする請求項２に記載のアナログデジタル変換装置。
4. 前記温度補正演算器は、温度帯毎に設定された２以上の前記温度誤差関数を用いて前記温度補正値を算出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。
5. 前記温度誤差関数は、一次関数であることを特徴とする請求項１又は４に記載のアナログデジタル変換装置。
6. 測定した温度と直線の相関を持つ温度デジタル値を出力する温度センサを具備し、
   前記温度補正演算器は、前記温度デジタル値から前記温度誤差関数を用いて前記温度補正値を算出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。
7. 前記温度デジタル値を出力する温度出力端子を具備することを特徴とする請求項６に記載のアナログデジタル変換装置。
8. 測定した温度と直線の相関を持つ温度デジタル値が入力される温度入力端子を備え、
   前記温度補正演算器は、前記温度デジタル値から前記温度誤差関数を用いて前記温度補正値を算出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。
9. 請求項１に記載のアナログデジタル変換装置で用いる前記温度誤差関数の温度特性パラメータ値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、
   ２つの前記入力電位に対する前記アナログデジタル変換結果の誤差の値が一致する状態で、少なくとも３つの温度条件による前記入力電位の前記アナログデジタル変換結果のそれぞれ誤差を用いて前記温度特性パラメータ値を導出することを特徴とする温度補償情報導出方法。
10. 請求項２に記載のアナログデジタル変換装置で用いる前記ゲイントリミング値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、
    ２つの前記入力電位に対する前記アナログデジタル変換結果の誤差の値が等しい状態で、前記入力電位に対する前記アナログデジタル変換結果の誤差を用いて前記ゲイントリミング値を導出することを特徴とする温度補償情報導出方法。
11. 請求項３に記載のアナログデジタル変換装置で用いる前記傾きトリミング値を製品検査工程で導出する温度補償情報導出方法であって、
    ２つの温度条件において、前記温度出力特性の傾きを変更しながら２つの前記入力電位に対する前記アナログデジタル変換結果のそれぞれ誤差の差をそれぞれ算出し、２つの温度条件で誤差の差が等しくなる前記温度出力特性の傾きを前記傾きトリミング値として導出することを特徴とする温度補償情報導出方法。

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