JP3047386B2 - Feedback type pulse width modulation A / D converter - Google Patents

Feedback type pulse width modulation A / D converter

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JP3047386B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は帰還形パルス幅変調A/
D変換器に関するものであり、詳しくは、アナログ部と
デジタル部がフオトカプラで絶縁結合された回路の改良
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a feedback type pulse width modulation A / A
The present invention relates to a D converter, and more particularly to improvement of a circuit in which an analog section and a digital section are insulated by a photocoupler.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の帰還形パルス幅変調(以下
PWMという)A/D変換器の一例を示すブロック図で
ある。図において、1はPWMA/D部、2はゲインの
切り換えなどを行う入力部、3はこれらPWMA/D部
1および入力部2を制御する制御部である。そして、こ
れらPWMA/D部1および制御部3と図示しないCP
Uなどの外部回路との間にはデジタル部分とアナログ部
分を光結合するためのフォトカプラPC1〜PC6が設
けられている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional feedback pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) A / D converter. In the figure, 1 is a PWMA / D unit, 2 is an input unit for switching a gain and the like, and 3 is a control unit for controlling the PWMA / D unit 1 and the input unit 2. The PWMA / D unit 1 and the control unit 3 are connected to a CP (not shown).
Photocouplers PC1 to PC6 for optically coupling the digital part and the analog part are provided between the external circuit such as U.

【0003】すなわち、PWMA/D部1にはPWM出
力PWを伝送するためのフォトカプラPC1とフィード
バック信号FBを伝送するフォトカプラPC2とキャリ
アECを伝送するフォトカプラPC3が設けられ、制御
部3には制御データDATAを伝送するフォトカプラP
C4とデータクロックDCLKを伝送するフォトカプラ
PC5とデータラッチのためのストローブパルスSTR
Bを伝送するフォトカプラPC6が設けられている。
That is, the PWMA / D unit 1 is provided with a photocoupler PC1 for transmitting a PWM output PW, a photocoupler PC2 for transmitting a feedback signal FB, and a photocoupler PC3 for transmitting a carrier EC. Is a photocoupler P for transmitting control data DATA
Photocoupler PC5 for transmitting C4 and data clock DCLK and strobe pulse STR for data latch
A photocoupler PC6 for transmitting B is provided.

【0004】このような構成において、入力部2は制御
部3の制御に従って入力信号をPWMA/D部1の変換
特性に適した値に規格化するように制御され、PWMA
/D部1には必要に応じて制御部3の制御に基づいて例
えば±2Vの変換範囲が0〜4Vになるようにオフセッ
トが加えられる。図4はPWMA/D部1の一例を示す
回路図である。8は被変換アナログ入力信Vinの入力
端子であり、抵抗器9を介して積分器Iを構成する演算
増幅器10の反転入力端子に接続されている。演算増幅
器10の反転入力端子と出力端子の間にはコンデンサ1
1が接続され、非反転入力端子は共通電位点に接続され
ている。12はコンパレータとして用いられる演算増幅
器であり、非反転入力端子には演算増幅器の出力端子が
接続され、反転入力端子は共通電位点に接続されてい
る。演算増幅器12の出力端子はフォトカプラ13を介
してフリップフロップ14のデータ端子に接続されてい
る。フリップフロップ14の出力端子はアンドゲート1
5の一方の入力端子に接続されるとともにその出力信号
PWM’はフォトカプラ16を介して切換スイッチ17
に切り換え駆動信号として加えられている。切換スイッ
チ17の一方の固定接点aには基準電圧源+Vsの陽極
側が接続され、他方の固定接点bには基準電圧源−Vs
の陰極側が接続され、可動接点は抵抗器18を介して演
算増幅器10の反転入力端子に接続されている。19は
カウントクロックCCKを出力するカウントクロック発
生回路であり、その出力端子はフリップフロップ14の
クロック端子に接続されるとともにアンドゲート15の
他方の入力端子に接続されている。アンドゲート15の
出力端子は図示しないカウンタに接続される。20は商
用電源周波数の影響の除去などのために積分器Iの積分
周期を一定に保つための基本クロックCKを出力する基
本クロック発生回路であり、その出力端子はフォトカプ
ラ21,アンプ22,直流成分をカットするコンデンサ
23および抵抗器24を介して演算増幅器10の反転入
力端子に接続されている。なお、基本クロックCKとカ
ウントクロックCCKは同期している。
In such a configuration, the input unit 2 is controlled under the control of the control unit 3 so as to normalize the input signal to a value suitable for the conversion characteristics of the PWMA / D unit 1, and the PWMA
An offset is added to the / D unit 1 as needed so that the conversion range of, for example, ± 2 V becomes 0 to 4 V based on the control of the control unit 3. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the PWMA / D unit 1. Reference numeral 8 denotes an input terminal of the converted analog input signal Vin, which is connected via a resistor 9 to an inverting input terminal of an operational amplifier 10 constituting an integrator I. A capacitor 1 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 10.
1 is connected, and the non-inverting input terminal is connected to the common potential point. An operational amplifier 12 is used as a comparator. The output terminal of the operational amplifier is connected to a non-inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to a common potential point. The output terminal of the operational amplifier 12 is connected to the data terminal of the flip-flop 14 via the photocoupler 13. The output terminal of the flip-flop 14 is AND gate 1
5 is connected to one input terminal, and its output signal PWM 'is supplied via a photocoupler 16 to a changeover switch 17
Is added as a switching drive signal. One fixed contact a of the changeover switch 17 is connected to the anode side of the reference voltage source + Vs, and the other fixed contact b is connected to the reference voltage source -Vs
The movable contact is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 10 via the resistor 18. Reference numeral 19 denotes a count clock generation circuit that outputs a count clock CCK, and its output terminal is connected to the clock terminal of the flip-flop 14 and to the other input terminal of the AND gate 15. The output terminal of the AND gate 15 is connected to a counter (not shown). Reference numeral 20 denotes a basic clock generation circuit for outputting a basic clock CK for keeping the integration cycle of the integrator I constant for removing the influence of the frequency of the commercial power supply. It is connected to an inverting input terminal of the operational amplifier 10 via a capacitor 23 for cutting off components and a resistor 24. Note that the basic clock CK and the count clock CCK are synchronized.

【0005】ここで、基本クロックCKはキャリアに対
応する。そして、フォトカプラ13,16,21はアナ
ログ部とデジタル部を電気的に絶縁するために用いられ
るものであり、フォトカプラ13はPC1に対応し、フ
ォトカプラ16はPC3に対応し、フォトカプラ21は
PC2に対応する。このような構成において、コンパレ
ータ12から被変換アナログ入力信号Vinの振幅に比
例したパルス幅を有する信号PWMが出力される。すな
わち、この信号PWMのパルス幅を測定することによ
り、被変換アナログ入力信号Vinの振幅の値を求める
ことができる。そこで、この信号PWMをゲート信号と
して、そのパルス幅に関連した時間をカウントクロック
CCKでカウントする。なお、フリップフロップ14
は、カウントクロックCCKに同期した信号PWMを出
力させるために設けられている。
Here, the basic clock CK corresponds to a carrier. The photocouplers 13, 16, and 21 are used to electrically insulate the analog and digital sections. The photocoupler 13 corresponds to PC1, the photocoupler 16 corresponds to PC3, and the photocoupler 21. Corresponds to PC2. In such a configuration, the comparator 12 outputs a signal PWM having a pulse width proportional to the amplitude of the converted analog input signal Vin. That is, by measuring the pulse width of the signal PWM, the value of the amplitude of the converted analog input signal Vin can be obtained. Therefore, using the signal PWM as a gate signal, the time related to the pulse width is counted by the count clock CCK. The flip-flop 14
Is provided to output a signal PWM synchronized with the count clock CCK.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成によれば、外部回路との信号絶縁伝送のために
6個のフォトカプラが必要であり、コスト面や部品実装
スペース面から好ましくない。また、キャリアをフォト
カプラを介して供給した場合、フォトカプラでの信号遅
延などによってデューティが50%からずれてPWMA
/D部1の出力にオフセット誤差を生じるという問題も
ある。
However, according to such a conventional structure, six photocouplers are required for signal insulation transmission with an external circuit, which is preferable in terms of cost and component mounting space. Absent. Also, when the carrier is supplied via a photocoupler, the duty ratio deviates from 50% due to a signal delay in the photocoupler or the like, so that the PWMA
There is also a problem that an offset error occurs in the output of the / D unit 1.

【0007】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、信号絶縁伝送のためのフォトカプ
ラが少なくでき、オフセット誤差の少ない帰還形パルス
幅変調A/D変換器を実現することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem. An object of the present invention is to realize a feedback type pulse width modulation A / D converter which can reduce the number of photocouplers for signal insulation transmission and has a small offset error. Is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、キャリアに基づいてアナログ入
力信号をパルス幅信号に変換する帰還形パルス幅変調A
/D変換部と、 アナログ入力信号の振幅が帰還形パルス
幅変調A/D変換部の変換特性に適合するようにゲイン
を切り換える入力部と、 データクロックに従って加えら
れる制御データに基づいてこれら帰還形パルス幅変調A
/D変換部および入力部を制御する制御部と、 これらデ
ータクロックおよび制御データを外部から制御部にそれ
ぞれ個別に供給するフォトカプラと、 このフォトカプラ
を介して加えられるデータクロックを分周して前記キャ
リアを生成する分周回路、とで構成されたことを特徴と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, the present invention solves the above-mentioned problems by providing an analog input based on a carrier.
Feedback pulse width modulation A for converting a force signal into a pulse width signal
/ D converter and analog input signal amplitude is feedback pulse
Gain to match the conversion characteristics of the width modulation A / D converter
Input section and the data clock
These feedback pulse width modulations A
And / D converter and a control unit for controlling the input unit, these de
Data clock and control data from the outside to the control unit.
Photocouplers that are individually supplied and this photocoupler
Divides the data clock applied via
And a frequency dividing circuit for generating the rear .

【0009】[0009]

【作用】このような本発明では、帰還形パルス幅変調A
/D変換部のキャリアはフォトカプラを介して加えられ
るデータクロックを分周して生成される。これにより、
従来必要であったキャリアを絶縁伝送するためのフォト
カプラが省略できる。
According to the present invention, feedback pulse width modulation A
The carrier of the / D converter is generated by dividing the frequency of a data clock applied via a photocoupler. This allows
It is possible to omit a photocoupler for insulatingly transmitting a carrier which is conventionally required.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例の要部を示すブロック図で
あり、図3と同一部分には同一符号を付けている。図に
おいて、4は分周回路であって、フォトカプラPC5
(図3参照)を介して外部から加えられるデータクロッ
クを分周してキャリアを生成し、PWMA/D部1に供
給する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a main part of one embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In the figure, reference numeral 4 denotes a frequency dividing circuit, which is a photocoupler PC5.
A carrier is generated by dividing the frequency of a data clock externally applied via the external clock (see FIG. 3) and supplied to the PWMA / D unit 1.

【0011】図2は図1の動作を説明するタイミングチ
ャートである。図において、CPUから入力部2のゲイ
ンやPWMA/D部1のオフセットを設定するための制
御データDATAがデータクロックDCLKに同期して
送出され、ストローブSTRBによりラッチされる。一
方、データクロックDCLKは逐次分周されてキャリア
としてPWMA/D部1に供給される。具体的には、例
えば周波数が4.8KHzのデータクロックDCLKを
1.2KHzに分周する。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. In the figure, control data DATA for setting the gain of the input unit 2 and the offset of the PWMA / D unit 1 is transmitted from the CPU in synchronization with the data clock DCLK, and is latched by the strobe STRB. On the other hand, the data clock DCLK is sequentially frequency-divided and supplied to the PWMA / D unit 1 as a carrier. Specifically, for example, the frequency of the data clock DCLK having a frequency of 4.8 KHz is divided to 1.2 KHz.

【0012】回路の動作は従来と同様になるので説明は
省略する。このように構成することにより、従来6個必
要であったフォトカプラが5個ですむことになり、部品
コストおよび実装スペースを改善できる。また、キャリ
アはデータクロックDCLKを分周することにより生成
しているので、キャリアのデューティは分周回路4で波
形整形されることから50%になり、フォトカプラ伝送
に起因するオフセット誤差が改善できる。
Since the operation of the circuit is the same as that of the conventional circuit, the description is omitted. With this configuration, only five photocouplers, which were required in the past, are now required, and component cost and mounting space can be improved. In addition, since the carrier is generated by dividing the data clock DCLK, the duty of the carrier is 50% because the waveform is shaped by the divider circuit 4, so that the offset error due to the photocoupler transmission can be improved. .

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号絶縁伝送のためのフォトカプラが少なくでき、オフ
セット誤差の少ない帰還形パルス幅変調A/D変換器が
実現できる。
As described above, according to the present invention,
The number of photocouplers for signal insulation transmission can be reduced, and a feedback pulse width modulation A / D converter having a small offset error can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の要部を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作を説明するタイミングチャートであ
る。
FIG. 2 is a timing chart illustrating the operation of FIG.

【図3】従来の帰還形パルス幅変調A/D変換器の一例
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional feedback pulse width modulation A / D converter.

【図4】従来の帰還形パルス幅変調A/D変換部の一例
を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional feedback pulse width modulation A / D converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 PWMA/D部 2 入力部 3 制御部 4 分周回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PWMA / D part 2 Input part 3 Control part 4 Divider circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−60525(JP,A) 特開 昭57−49866(JP,A) 特開 昭61−81029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-60525 (JP, A) JP-A-57-49866 (JP, A) JP-A-61-81029 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】キャリアに基づいてアナログ入力信号をパ
ルス幅信号に変換する帰還形パルス幅変調A/D変換部
と、 アナログ入力信号の振幅が帰還形パルス幅変調A/D変
換部の変換特性に適合するようにゲインを切り換える入
力部と、 データクロックに従って加えられる制御データに基づい
てこれら帰還形パルス幅変調A/D変換部および入力部
を制御する制御部と、 これらデータクロックおよび制御データを外部から制御
部にそれぞれ個別に供給するフォトカプラと、 このフォトカプラを介して加えられるデータクロックを
分周して前記キャリアを生成する分周回路、 とで構成された ことを特徴とする帰還形パルス幅変調A
/D変換器。
An analog input signal is transmitted based on a carrier.
Feedback pulse width modulation A / D converter for converting to pulse width signal
And the amplitude of the analog input signal is changed by the feedback pulse width modulation A / D conversion.
Switch the gain to match the conversion characteristics of the
Based on power and control data applied according to the data clock
These feedback pulse width modulation A / D converters and input units
Control section and externally control these data clock and control data
And the data clock applied via this photocoupler.
Frequency dividing circuit for generating the carrier by dividing the feedback type pulse width, characterized in that it is constituted by a capital modulation A
/ D converter.
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