JP3121857B2 - Dsb−sc入力信号を周波数符号化出力信号に変換する装置と方法 - Google Patents

Dsb−sc入力信号を周波数符号化出力信号に変換する装置と方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧を周波数に変換す
る変換器に関し、更に詳しくは分解能を高めた電圧−周
波数変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】出力周波数範囲が0ないし10MHz で
作動する電圧を積分して周波数に変換する従来の変換器
の分解能には限界がある。分解能を高める直接的な解決
法は、出力パルスの周波数範囲を0〜400MHz 、も
しくは±200MHz にまで増大することである。これ
らの極めて高い周波数範囲において作動させるには、0
ないし10MHz という従来の周波数範囲における場合
より相当困難な回路設計と製造上の諸問題を生じること
は明らかである。
【0003】従来の積分電圧−周波数変換器の分解能改
善の別の解決法は補間法を用いることである。このやり
方は、周波数変換器を使って元のアナログ入力信号のサ
ンプルに対しての最上位ビット(MSB)を得る。次い
でこのMSBをアナログに再変換し、それを元のアナロ
グ入力信号のサンプルから差し引いてアナログ差分サン
プル信号をつくる。このアナログ差分信号をA/D変換
器を用いてディジタル・フォーマットに変換し、元のア
ナログ入力信号のサンプルのための最下位ビット(LS
B)をつくる。このLSBに含まれる情報を使って分解
能を高めることができる。しかし、この補間法はA/D
回路、サンプルホールド回路、ディジタルラッチ、加算
器/減算器などが必要となって複雑となる。
【0004】
【本発明の概要】従って、本発明の目的は、出力パルス
繰返し率を増すことなしに分解能を高めた電圧−周波数
変換器を提供することである。本発明によれば、両側波
帯抑圧搬送波(DSB−SC)信号を周波数符号化信号
に変換する改良された積分式電圧−周波数変換器が提供
される。DSB−SC信号はアップ/ダウン・カウンタ
ーである復調器を用いて復調される。復調器は、DSB
−SC信号に対する基準搬送波信号の位相遷移と同期し
て、アップカウントとダウンカウントとの間で交番的に
切換えられる。アップ/ダウン・カウンターの出力は、
DSB−SC信号に復調された情報をディジタル形式で
表わす出力信号を与える。この変換器は、積分器、比較
器、そして予め定められた量の電荷を演算増幅器の反転
入力端子に加えることによって積分器を再平衡させる手
段を有する。
【0005】本発明は基準搬送波信号の位相遷移の直前
に積分器の出力端子に生じる部分ビットアナログ信号レ
ベル情報を追従し記憶する手段を有する。基準搬送波信
号を使ってアップ/ダウン・カウンターのカウント方向
を変える。部分ビットアナログ信号情報を考慮してアッ
プ/ダウン・カウンターのカウントを修正する手段を講
じる。本発明の一実施例では、変換器は部分ビットアナ
ログ信号レベル情報を累算する手段を含んでおり、累算
手段と修正手段とは更に、部分ビットアナログ信号レベ
ルの2倍の大きさで、符号が反対の電荷を演算増幅器の
非反転入力端子に注入する手段を有している。これは基
準搬送波信号の位相遷移に引き続いてすぐに生じて、そ
れにより基準搬送波信号の最初の半周期から次の半周期
への部分ビットアナログ信号レベルの影響を含めるよう
にする。この結果DSB−SC信号をアップ/ダウン・
カウンターを用いて復調するとき、その部分ビット情報
は、アップ/ダウンカウンタ復調器の出力カウントに含
まれる。
【0006】本発明を別の観点から見れば、修正変換器
手段は部分ビットアナログ信号レベルを2進コードワー
ドに変換する手段を含む。部分ビットアナログ信号レベ
ルから形成されたいくつもの2進コードワードを代数的
に加算して、それの代数和を形成する手段を設ける。ア
ップ/ダウン・カウンターのための修正カウントを形成
するに充分な値をその代数和が超えるのを検出する手段
を設ける。この修正カウントを用いてアップ/ダウン・
カウンターを漸増する手段を設けている。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を添付図面により説明する。
図1は従来技術に係る電圧−周波数変換回路10を示し
ている。この回路は実際の積分器回路としての演算増幅
器14の入力端子で入力電圧信号Vinを受けている。直
列入力抵抗器16は入力端子12と演算増幅器の反転入
力端子18との間に接続されている。積分コンザンサー
20は演算増幅器14の出力端子22と反転入力端子1
8との間に接続される。演算増幅器14の出力端子22
は比較器26の入力端子24に接続される。比較器の他
方の入力端子28は基準電圧に接続される。積分器の出
力信号レベルが接地電位を超えると、比較器26は論理
回路34の入力端子32に接続されている出力端子30
に出力信号を生じる。論理回路34は比較器26からの
出力信号毎に論理回路34の出力端子36に出力パルス
を生じる。出力パルスの繰返し率は電圧−周波数変換器
回路への入力電圧信号の振幅に比例している。比較器2
6からの出力信号毎に再平衡制御パルス信号が論理回路
34によってつくられ、この信号は電流スイッチ40を
制御するため信号線38に加えられ、再平衡電源42を
演算増幅器14の反転入力端子18に接続する。再平衡
制御パルスのパルス幅は、論理回路34へ入力端子44
で加えられる例えば16mHz の周波数の基本クロック
信号により設定される。再平衡制御パルスの印加毎に再
平衡電源42は演算増幅器14の反転入力端子18に再
平衡クオロックパルスのパルス幅によって決まる予め設
定された時間だけ接続される。これにより積分器を次の
積分サイクルに備えてそれの開始点にクリヤする。バイ
アス電流源46は演算増幅器14の入力端子18にオフ
セットもしくはバイアス電流を流して、入力電圧信号V
inが一方の極性であっても両方の極性であってもよいよ
うにしている。
【0008】様々な入力電圧信号が電圧−周波数変換器
によって周波数符号化フォーマットへ変換される。精密
測定の用途では、測定の対象となるパラメータが何であ
ってもその変動分を表わす信号は、両側波帯抑圧搬送波
(DSB−SC)信号として符号化されることがよくあ
る。図1の電圧−周波数変換器からの出力信号は復調回
路で復調され、電圧−周波数変換器回路の入力端子に加
えられた元の入力電圧信号を再構成する。しかし、元の
入力電圧信号は電圧−周波数変換器の分解能の能力に限
界があるので復調回路で完全に再構成されない。
【0009】図2はDSB−SC信号のディジタル復調
用システムを示す。このシステムは、電圧−周波数変換
器の出力パルスをディジタルカウントするためのアップ
/ダウン周波数カウンターを使用する。このシステム
は、G. Richard Newell 及びPradeep Bhardwaj. らによ
って発明され、本発明を譲り受けた同一の譲受人に譲渡
されている。詳細については、1988年10月13日
に出願された、アメリカ特許出願07/257,509、
発明の名称:“ディジタル デモジュレータ(Digital
Demodulator”を参照されたい。
【0010】図2は周波数符号化DSB−SC信号をデ
ィジタル復調するシステム130を示す。ベースバンド
信号がDSB−SC変調器134の入力端子132に加
えられる。典型的なベースバンド信号は、例えば、直流
から数百ヘルツに及ぶ周波数範囲をもつアナログ信号で
あり、数PPM以上の精度を必要とする。例えば、変調
器134は、基準搬送波周波数源138からの信号ライ
ン136の基準搬送波信号とベースバンドとを線形掛け
算する平衡変調器である。これにより、変調器134の
出力端子の信号ライン140に、信号レベルの低いDS
B−SC出力信号を生ずる。別の仕方としては、用途に
よっては、信号ライン140の信号と同じDSB−SC
信号と、信号ライン136の信号と同じ基準搬送波信号
とを外部回路から入力信号として加えてもよい。ライン
140のDSB−SC信号は増幅器142で増幅され、
そして信号ライン144で線形帰還増幅器サブシステム
146に加えられる。この増幅器サブシステム146は
加算器148を有し、この加算器の正の入力端子に信号
ライン144が接続されている。加算器148の出力端
子は動的整形回路増幅器150の入力端子に接続され、
この増幅器150はDSB−SC信号を増幅し、フイル
ターする。その出力は帰還信号ライン152で加算器1
48の負の入力端子にフイードバックされ、整形回路網
増幅器150により導入されたひずみを除去する。この
フィードバックはその増幅とフイルターとが線形処理で
あることを保証している。
【0011】増幅器150の出力端子の増幅されたDS
B−SC信号はベースバンド入力信号のアナログの形に
は戻されない。このDSB−SC信号は電圧−周波数変
換器154の入力端子に交流結合され、この電圧−周波
数変換器154の出力信号は、DSB−SC信号の電圧
レベルに繰返し率あるいは周波数が比例している一連の
ディジタルパルスである。電圧−周波数変換器は交流結
合されているので、それの入力回路は、経年変化、温度
そして高エネルギー粒子による照射などによる直流電圧
レベル変動に不感である。交流接合は数PPM 以上の
精度を要する用途に好適である。
【0012】電圧−周波数変換器154の出力信号パル
スはアップ/ダウン周波数カウンター158の入力信号
端子156に加えられる。このカウンター158は電圧
−周波数変換器からの信号パルスの、ディジタル累算器
すなわち積分器として機能する。異なる周波数がDSB
−SC信号の異なる電圧レベルを表わすので、V/F
(電圧/周波数)変換器154から流れ出る出力パルス
は「周波数」フォーマットの形に符号化されたDSB−
SC信号を表わし、そしてカウンター158の出力読み
取りは、ディジタルもしくは2進数としてDSB−SC
信号の積分を表わす。
【0013】基準周波数源138からの基準周波数信号
はカウンター158のアップ/ダウン制御端子160に
送られ、基準周波数信号の極性に依ってカウントの方向
を変える。アップカウントに対しては、入力周波数はカ
ウンターの出力全体に加算され、そしてダウンカウント
に対しては、入力周波数はカウンターの出力全体から減
算される。アップ/ダウン制御端子に送られる基準周波
数信号が、50%デューティ周期をもつ矩形波であるな
らば、その基準周波数信号は、プラス1とマイナス1を
カウンター出力読み取りに交互に掛ける。搬送波信号、
すなわち基準周波数信号をDSB−SC信号にこのよう
に掛け合わせることが、同期的にDSB−SC信号を復
調して元の符号化されたベースバンド信号をつくる。従
って、データライン162のアップ/ダウンカウンター
158の出力は、1PPM の精度をもつベースバンド
信号の積分を表わすディジタルワードである。
【0014】システムに対する典型的な数値は:直流か
ら数百ヘルツの周波数範囲のベースバンド信号、10K
Hz の基準周波数信号、そして0から10MHz までの
電圧−周波数フル・スケールレンジである。これらの数
値に対しては、DSB−SC出力信号周波数は10KH
zプラス、マイナス数百Hzの範囲となり、そして電圧−
周波数変換器からの対応する出力パルスは0から10M
Hz の周波数範囲となる。
【0015】アップ/ダウンカウントのカウント方向
は、抑圧された搬送波基準信号の極性変化に同期して交
番的に切換えられる。例えば、同期化抑圧搬送波基準信
号の交番の正の半サイクル中に周波数カウンターはアッ
プカウントをなし、同期化抑圧搬送波基準信号の交番の
負の半サイクル中に周波数カウンターはダウンカウント
をする。前に説明したように、アップ/ダウン・カウン
ターは、実際にDSB−SC信号を同期的に復調してい
る。
【0016】慣性航法システムなどのある種の用途で
は、電圧−周波数変換器によって導入される量子化誤差
によりアップ/ダウン・カウンターのカウント値に許容
できない誤差が累算されることがある。搬送波基準信号
の正の半サイクルの端近傍の時間内に入る電圧入力信号
が、積分回路で積分されても基準電圧レベルを超えそし
て比較器回路を起動して出力パルスを発生させれるほど
のレベルにまで達しないことがある。基準信号の正の半
サイクルの端近傍においてかまたは基準信号の負の半サ
イクルの端近傍においてのどちらかで入力されたこのア
ナログ入力信号情報は、積分情報として基準信号の次の
半サイクルの最初の部分に送り込む。この情報は「部分
ビット」情報と呼ばれ、部分ビット情報は、部分ビット
情報の方向(向き)反対の方向(向き)のアップ/ダウ
ンカウンターのカウントに部分ビット情報が入り込み、
そのためDSB−SC信号が復調されたときに誤差とな
る。例えば、基準信号の正の半サイクルに積分器に蓄積
されたアナログ情報はアップカウントとして数えなけれ
ばならない。同様に、基準信号の負の半サイクルに蓄積
されたアナログ情報はアップ/ダウン・カウンターのダ
ウンカウントとして数えなければならない。部分ビット
情報は積分器に蓄積されていることにより基準信号の次
の半サイクルへ送り込まれる。この部分ビット情報は、
例えばアップカウントに数えられないし、ダウンカウン
トに間違って入り込みことはない。部分ビット情報の影
響は比較的小さいが、このような情報の誤用による誤差
は累算され、精細な分解能性能に影響を及ぼす。
【0017】この種の誤差の影響については一例を示
す。入力電圧信号が250の出力パルスを50マイクロ
セカンドの基準半サイクルに発生するとする。半サイク
ルの最後の出力パルスの発生で±1パルスの不確定性が
あれば、250パルスの1部すなわち、0.4%の量子化
誤差を生じ、これは8ビットコードワードの分解能とほ
ぼ同じである。この分解能は所望の1PPMより遙かに
小さい。
【0018】図3はアナログ入力電圧信号を示しており
この信号は10kHz のサイン波である。10kHz 基
準搬送波信号の周期は図の中でT1からT8によって示
してある。例えば、奇数周期は基準信号の正の位相を表
わし、偶数周期は基準信号の負の位相を表わす。これら
のそれぞれの周期において、図2のアップ/ダウン・カ
ウンター158は基準信号の位相によって一方向にある
いは他方向においてカウントする。図4はアップ/ダウ
ン・カウンター158の出力カウントを示す。このカウ
ントはN1からN8にわたって示してある。例えば、奇
数カウントはアップカウントであり、偶数カウントはダ
ウンカウントである。無信号入力に対して、すなわちゼ
ロボルトのアナログ入力信号に対して、図中に示すレベ
ル199が、アップカウントN1′とダウンカウントN
2′とが共に等しいことを示している。従って、これら
2つのカウントは互いに他を打ち消す。図3に示す入力
アナログ信号では、周期T1中の正の入力アナログ電圧
はアップ/ダウンカウンター158にアップカウントN
1を生ずる。周期T2中の入力アナログ電圧の負の位相
中にアップ/ダウン・カウンター158はダウンカウン
トN2を発生する。同様に、アップ/ダウン・カウンタ
ー158は基準搬送波の正の位相中に、アップカウント
N3,N5、N7を発生し、一方、ダウンカウントN
2,N6、N8は基準搬送波の負の位相中に発生する。
【0019】関係式1から4までは本発明に係る改良を
用いた場合と用いない場合のアップ/ダウン・カウンタ
ー158のカウント間の関係を示している。アップカウ
ントからダウンカウントを減算して得られた累算カウン
トNは、アップ/ダウンカウンター158によって前方
に送られる。 N 出力(W/O CARRY FWD ERRS) =(N1+N3+N5+N7)−(N2+N4+N6+N8) (1) N 出力(理想状態) =(N1+△N1+N3+△N3+N5+△N5+N7+△N7)− (N2+△N2+N4+△N4+N6+△N6+N8+△N8) (2) N 出力(W/O CARRY FWD) =(N1+N3+△N2+N5+△N4+N7+△N6)− (N2+△N1+N4+△N3+N6+△N5+N8+△N7) (3) N 出力(W/O C.F.)−N OUT(理想状態) =(2・△N2+2・△N4+2・△N6+△N8)− (2・△N1+2・△N3+2・△N5+2・△N7) (4) 式1は前進誤差送りが考えられていない場合のアップ/
ダウン・カウンター158の累算されたカウントを表わ
す。式2は理想状態におけるアップ/ダウンカウンター
158のカウント出力を示し、この理想状態において
は、△N1、△N3、△N5、△N7で表わされる部分
ビットはアップカウントに累算され、そして△N2、△
N4、△N6、△N8はダウンカウントに累算される。
この状態においては復調プロセスで誤差は発生しない。
【0020】式3は、部分ビット誤差が算入されるが修
正されない場合のアップ/ダウン・カウンター158の
出力カウントNを示す。例えば、△N2、△N4、△N
6がアップカウントに含まれ、△N1、△N3、△N
5、△N7がダウンカウントに含まれる。式2に示す理
想的状態と比較すると、部分ビット情報は誤ったカウン
トシーケンスとなる。式4は、理想状態を表わす式2
が、適正な修正をしなかった場合を表わす式3から減算
された場合に生じる誤差項を示す。システムから式4の
誤差項を除くには、例えば、2△N2の項をカウンター
の出力に加算することが必要である。同様に、△N1誤
差の影響を除くには、カウント2△N1をアップ/ダウ
ン・カウンター158から減算することが必要である。
【0021】図5は本発明に係る電圧−周波数変換器2
00の一実施例のブロック図である。この電圧−周波数
変換器200は図1の電圧−周波数変換器と同じである
が、以下の部分が加えられている。この変換器200で
は実際の積分器回路としての演算増幅器214への入力
端子212に入力電圧信号EINを加える。直列入力抵
抗器216は入力端子212と演算増幅器214の反転
入力端子218の間に接続される。積分コンデンサー2
20は演算増幅器214の出力端子222と反転入力端
子218の間に接続される。演算増幅器214の出力端
子222は比較器226の入力端子224に接続され
る。比較器の他方の入力端子228は、例えば基準接地
電位にされる。積分器の出力信号レベルが基準電圧レベ
ルを超えると、比較器226は出力端子230から出力
信号を出し、この出力信号は電荷注入カウンター回路2
34の入力端子232に加えられる。電荷注入カウンタ
ー回路234の出力端子236は、比較器226からの
出力信号毎に一つの出力パルスを生じる。端子236の
出力パルスの繰返し率は、入力電圧信号EINの振幅に
比例している。比較器226からの出力パルス毎に電荷
注入カウンター回路234は再平衡パルス信号を発生
し、この再平衡パルス信号は信号ライン238にのせら
れ、演算増幅器214の反転入力端子218に再平衡電
流源242を接続するスイッチ組立体を制御する。この
スイッチ組立体は信号ライン238の信号によって制御
される第1電流スイッチ240と、インバータ回路24
3からの反転制御パルス信号により制御される第2電流
スイッチ241とから成る。第2電流スイッチ241は
電源242の出力を接地し、切り替え中の信号スパイク
を除く。信号ライン238の再平衡パルスのパルス幅は
電荷注入カウンター回路234により設定され、再平衡
電源242を演算増幅器214の反転入力端子218に
対し予め設定した時間だけ接続する。こうして次の積分
サイクルに備えて開始点へ積分器をリセットする再平衡
電荷を与えている。バイアス電源246はオフセット電
流を与えるため演算増幅器214の入力端子218に接
続され、入力信号の極性が一方だけであっても、両方で
あってもよいようにしている。
【0022】搬送波基準信号の遷移の直前において積分
コンデンサー220に蓄積されている部分ビット情報を
補償するために、積分回路の出力端子の部分ビットアナ
ログ信号情報を追跡し、蓄積する手段を設けている。部
分ビットアナログ信号レベルは基準搬送波信号の位相遷
移の直前における積分器出力信号レベルに一致する。ス
イッチ250の共通端子252はコンデンサー254の
一方の極板に接続されている。コンデンサー254の大
きさは2×Cである(Cは積分コンデンサー220の容
量)。コンデンサー254の他方の極板は接地されてい
る。第1の位置ではスイッチ250はコンデンサー25
4を端子256に接続し、端子256は積分器の出力端
子222に接続されている。第2の位置ではスイッチ2
50はコンデンサー254を演算増幅器214の反転入
力端子に接続されている端子258に接続する。スイッ
チ250とスイッチ240とスイッチ241は例えばト
ランジスターあるいはその均等物を組込んだアナログス
イッチでよい。スイッチ250の位置は論理回路260
により制御される。スイッチ250が端子256に接す
ると、スイッチは試料/追従モードとなり、このこのモ
ードは積分器回路の出力端子222の電圧をサンプルす
る。スイッチ250が端子258に接すると、電荷回復
モードとなって、試料/追従モードでコンデンサー25
4に蓄積された電荷は全て積分演算増幅器の反転入力端
子218に移される。論理回路260の端子262に試
料−追従/電荷−回復入力信号が加えられる。
【0023】図6〜8は図5の回路のタイミング関係を
示す。アップ/ダウン・カウンター駆動信号は、図6に
示すようにDSB−SC搬送波基準信号から得られる矩
形波である。例えばこの矩形波は周期が100マイクロ
秒である。図7は、試料/追従−電荷/回復信号を示
し、この信号は周期が50マイクロ秒の矩形波である。
図8は参照のため示したものであって、周期100マイ
クロ秒、約10kHz の入力信号を示す。図8は、電圧
−周波数変換器が例えば、0〜8MHz の出力周波数を
与えていることも示している。
【0024】試料/追従−電荷/回復信号は、アップ/
ダウン・カウンターのためのアップ/ダウン制御信号の
縁と同期させている。アップ/ダウン・カウンターのカ
ウント方向がアップからダウンに、もしくはダウンから
アップに変化した場合は、積分器の出力端子222の電
圧はコンデンサー254により、すなわち端子256に
接しているスイッチ250によりサンプルされる。コン
デンサー254の値は、2×C、すなわちCの2倍であ
るが、コンデンサー220に蓄積された電荷の2倍がコ
ンデンサー254に蓄積される。アップ/ダウン制御信
号の遷移後スイッチ250が端子258に接し、コンデ
ンサ252に蓄積された電荷を、アップ/ダウン・カウ
ンターにおける次の遷移の前に演算増幅器214の反転
入力端子218に注入せしめる。この注入された電荷は
部分ビットアナログ電圧の積分の2倍を表わす。部分ビ
ットとして電荷の2倍の大きさをもつ反対電荷がコンデ
ンサー220に注入される。コンデンサー220に蓄積
された電荷の2倍を、部分ビット毎に演算増幅器214
の端子218へ注入することの長期にわたる効果は、図
2のカウンター158の累算カウントに長期にわたる修
正を加えることである。
【0025】従って、10KHz 基準搬送波信号のそれ
ぞれの遷移後の次の再平衡パルスは、部分ビット情報に
関連する修正電荷の値に応じて、多少禁止される。論理
回路260は出力端子264に再平衡抑制信号を発生
し、この再平衡抑制信号は信号ライン266により電荷
注入カウンター234に送られる。こうして、アップ/
ダウンカウントに間違って数え込まれる部分ビット情報
は、残され保存される。この情報は基準搬送波の次の周
期50マイクロ秒にへ転送され、アップ・ダウンカウン
トに正確に数え込まれる。このことにより長期の累積誤
差がディジタルカウンター内の累積情報に入り込むのを
防ぐことになる。このシステムは、部分ビット情報によ
りどのような量子化雑音が再生されようとこれを相当程
度減少せしめる。保存され転送される部分ビット情報は
アナログ情報であえり、この情報は極めて高度な分解能
によって再生され転送されることができる。
【0026】図9はディジタル部分ビット補正を行うデ
ィジタルシステム400を示す。このシステムの入力端
子402に入力電圧EINを加える。直列抵抗器404
は入力端子402と演算増幅器408の反転入力端子4
06との間に接続され、この増幅器408は積分器とな
っている。積分コンデンサー410は反転入力端子40
6と出力端子412との間に接続されている。非反転入
力端子414は接地基準電位とされている。演算増幅器
408の出力端子412は第1比較器回路418の入力
端子416に連結される。比較器回路418は、端子4
16の入力信号が基準入力端子422の基準レベルを超
えると、それの出力端子420に出力信号を発生する。
図5の電荷注入カウンター234と同様に、電荷注入カ
ウンター424では、比較器418からの出力信号毎に
出力端子426に出力パルスを生じる。端子426の出
力パルスは信号ライン428で、オアゲート432の入
力端子430に加えられる。オアゲートの出力端子43
4は12ビットカウンター436の入力に接続されてい
る。信号バス438の12ビットカウンター436から
の出力ビットは検出されたDSB−SC信号の最上位ビ
ットを表わす。カウンター436はアップ/ダウンカウ
ンターであって、このカウンターの方向は端子440に
加えられる基準搬送波信号により制御される。第2比較
器450の入力端子452は積分器の出力端子412に
接続されている。第2比較器450は信号ライン453
に制御信号を発生し、これを再平衡電源454に加え
る。演算増幅器408の端子412の出力の極性に応じ
て電流源454が双方向性の電流を供給する。電荷注入
カウンター回路424からのライン456の信号はスイ
ッチ組立体を制御し、電源454は第1スイッチ458
により演算増幅器408の反転入力端子406に接続さ
れる。また別の仕方としては、スイッチ460が電源4
54の出力を接地する。
【0027】演算増幅器408の出力端子412は、信
号ライン470を介して、サンプル・ホールド回路47
4の端子472に接続されている。このサンプル・ホー
ルド回路は制御入力端子476を有し、この端子476
はサンプル・ホールド回路を活性化して、適当な時点に
おいて部分ビット情報に対応する積分器電圧をサンプル
する。サンプル・ホールド回路474の出力信号は信号
ライン478により8ビットアナログ/ディジタル変換
器482の入力端子480に送られ、この変換器482
は部分ビットアナログ信号情報をその部分ビットアナロ
グ信号に対応する2進コードワードに変換する。変換器
482の8出力ビットは信号バス484を介してディジ
タル加算器回路486の適当な入力端子に加えられる。
加算器486の出力信号はバス488で8ビットカウン
ター490の入力端子に加えられる。8ビットカウンタ
ー490の出力端子はバス498で一時記憶手段494
の入力端子に送られ、この記憶手段494の出力はバス
496で加算器486の第2の入力端子に送られる。こ
の構成は、部分ビットアナログ信号の順次のサンプルか
ら部分ビット情報を累算する累算器として働く。8ビッ
トカウンター490の出力ビットは復調されたDSB−
SC信号の最下位ビットを表わす。8ビットカウンター
490があふれると、カウンター490は、パルスを信
号ライン494に出して、このパルスはオアゲート43
2の第2入力端子に入る。これによって、12ビットカ
ウンター436は1だけ増し、こうして部分ビット情報
は12ビットカウンターを漸増することによって取り込
まれる。12ビットカウンター436の出力ビットは最
上位ビットを表わし、これは最下位ビットを表わす8ビ
ットカウンター490の出力ビットと20ビット並列/
直列シフトレジスタ内で組み合わされる。シフトレジス
ター496内のビットは復調されたDSB−SC信号を
ディジタル・フォーマットで表わす。これらのビット
は、出力信号ライン498を介して直列方式でシフトレ
ジスター496から読み取れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行技術の電圧−周波数変換器のブロック図で
ある。
【図2】DSB−SC信号の周波数符号化とディジタル
復調とを実施するシステムのブロック図である。
【図3】図1の電圧−周波数変換器への入力信号を示す
図である。
【図4】図1の電圧−周波数変換器と共に用いられる図
2のアップ/ダウン・カウンターDSB−SC復調器の
出力カウントを、図3の入力信号に対し示す。
【図5】本発明に係る電圧−周波数変換器の一実施例の
ブロック図である。
【図6】図5の回路に対するタイミング・ダイアグラム
である。
【図7】図5の回路に対するタイミング・ダイアグラム
である。
【図8】図5の回路に対するタイミング・ダイアグラム
である。
【図9】ディジタル補間法を用いる電圧−周波数変換器
の別の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
10 電圧−周波数変換器回路 12,18,24,28,32,44,156 入力端
子 14 演算増幅器 16 直列入力抵抗器 20 積分コンデンサー 22,30,36 出力端子 26 比較器 34 論理回路 38 信号ライン 42 再平衡電源 46 バイアス電源 130 システム 132,156 入力端子 134 両側波帯抑圧搬送波変調器 136,140,144 信号ライン 138 基準搬送波周波数源 142 増幅器 146 線形帰還増幅器 148 加算器 150 動的整形回路増幅器 153 帰還信号ライン 154 電圧−周波数変換器 158 アップ/ダウン周波数カウンター 160 アップ/ダウン制御端子 200 改善された電圧−周波数変換器 212,218,224,228,232 入力端子 214 演算増幅器 216 直列入力抵抗器 220 積分コンデンサー 222,230 出力端子 226 比較器 234 電荷注入カウンター回路 242 再平衡電源 240 第1電流スイッチ 241 第2電流スイッチ 243 インバータ回路 246 バイアス電源 250 スイッチ 252 共通端子 254 コンデンサー 256,258,262 端子 260 論理回路 264 出力端子 266,426,453,478 信号ライン 400 ディジタルシステム 402,406,414,416,422,452,4
80 入力端子 404 直列抵抗器 408 演算増幅器 410 積分コンデンサー 412,420,434 出力端子 418 第1比較器回路 424 電荷注入カウンター 432 オアゲート 436 12ビットカウンター 438,488,492,495 信号ブス 450 第2比較器 454 再平衡電源 458 第1スイッチ 474 試料及び保持回路 484 8ビットアナログ/ディジタル変換器 490 8ビットカウンタ 494 一時的記憶手段 486 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−13520(JP,A) 特開 昭62−245822(JP,A) 欧州特許出願公開364273(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 27/06

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DSB−SC(両側波帯抑圧搬送波)入
    力信号を周波数符号化出力信号に変換する装置におい
    て: 入力信号を積分する手段と; その積分された信号に応答して、それが予め定めたレベ
    ルに達したとき出力パルスを発生する手段と; 出力パルスに応答してその積分された信号を初期レベル
    にリセットする手段と; 出力パルスに応答するアップ/ダウン・カウンターと; DSB−SC信号に対する基準搬送波の位相遷移に対応
    してアップカウント・モードとダウン・カウント・モー
    ドとの間でアップ/ダウン・カウンターを切換える手段
    と; 前記の積分された信号のレベルに対応する信号を基準搬
    送波の位相遷移時に記憶する手段と; 積分はされているが位相遷移の時点で出力パルスを生ず
    るに充分なレベルには到達していない信号を考慮して前
    記の記憶された信号に従ってアップ/ダウン・カウンタ
    ーのカウントを調整する手段とを備えることを特徴とす
    る変換装置。
  2. 【請求項2】 カウントを調整する手段が、遷移時点に
    おいて前記の積分された信号のレベルによって決められ
    た量だけ遷移後に前記の積分された信号のレベルを減ず
    る手段を含む請求項1に記載の変換装置。
  3. 【請求項3】 信号を記憶する手段が、遷移の時点で前
    記の積分された信号のレベルに対応するディジタル信号
    をつくる手段を含み、そしてカウントを調整する手段が
    そのディジタル信号をカウントと組み合わせる手段を含
    む請求項1に記載の変換装置。
  4. 【請求項4】 DSB−SC入力信号を周波数符号化出
    力信号に変換する装置において: 入力信号を積分する積分器と; その積分された信号に応答して、それが予め定めたレベ
    ルに達したとき出力パルスを発生する手段と; 出力パルスに応答してその積分された信号を初期レベル
    にリセットする手段と; 出力パルスに応答するアップ/ダウン・カウンターと; DSB−SC信号に対する基準搬送波の位相遷移に対応
    してアップカウント・モードとダウン・カウント・モー
    ドとの間でアップ/ダウン・カウンターを切換える手段
    と; 記憶コンデンサーと; 基準搬送波内の位相遷移時点における前記の積分された
    信号のレベルに対応する電荷を前記の記憶コンデンサー
    に蓄積する手段と; 遷移時点における前記の積分された信号のレベルの2倍
    に相当する量だけ前記の積分された信号のレベルを減ず
    るため遷移後に前記の積分器へその蓄積された電荷を加
    える手段とを備えることを特徴とする変換装置。
  5. 【請求項5】 前記の積分器は演算増幅器と、この演算
    増幅器の出力端子と反転入力端子との間に連結された積
    分コンデンサとを有し、前記の記憶コンデンサは積分コ
    ンデンサの2倍の容量を有し、そして前記の積分器へそ
    の蓄積された電荷を加える手段は、前記の記憶コンデン
    サを前記の演算増幅器の反転入力に接続する手段を含ん
    でいる請求項4に記載の変換装置。
  6. 【請求項6】 DSB−SC入力信号を周波数符号化出
    力信号に変換する装置において: 入力信号を積分する手段と; その積分された信号に応答して、それが予め定めたレベ
    ルに達したとき出力パルスを発生する手段と; 出力パルスに応答してその積分された信号を初期レベル
    にリセットする手段と; 出力パルスに応答して前記の入力信号に対応する復調信
    号のための最上位ビット情報を与えるアップ/ダウン・
    カウンターと; 前記の入力信号のための基準搬送波内の位相遷移に応答
    してアップ・カウント・モードとダウン・カウント・モ
    ードとの間で前記のアップ/ダウン・カウンターを切換
    える手段と; 基準搬送波内の位相遷移の時点における前記の積分され
    た信号のレベルに応答して前記の入力信号に対応する復
    調信号のための最下位ビット情報を含むディジタル信号
    をつくるため手段と; 最上位ビット情報と最下位ビット情報とを含む信号を結
    合して出力信号をつくる手段とを備えることを特徴とす
    る変換装置。
  7. 【請求項7】 最下位ビット情報を含む信号をつくる手
    段が、 基準搬送波内の順次の遷移時において前記の積分された
    信号のレベルに対応するディジタルワードをつくるアナ
    ログ/ディジタル変換器と、 順次の遷移毎にディジタルワードを加算する手段を有す
    る累算器と、 この累算器に桁あふれが生じたとき前記のアップ/ダウ
    ン・カウンター内のカウントを漸増する手段とを有する
    請求項6に記載の変換装置。
  8. 【請求項8】 最上位ビット情報と最下位ビット情報と
    を含む信号を結合して出力信号をつくる手段が、ビット
    情報を含む信号を加えるシフトレジスターと、このシフ
    トレジスターからの情報を直列方式で読み取る手段とを
    有する請求項6に記載の変換装置。
  9. 【請求項9】 DSB−SC入力信号を周波数符号化出
    力信号に変換する方法において、 入力信号を積分し; その積分した入力信号を監視し、その積分した入力信号
    が予め設定したレベルに到達すると出力パルスを発生
    し、 前記の積分された信号を出力パルスに応答して初期レベ
    ルにリセットし、 出力パルスに応答してアップ/ダウン・カウンターを進
    行させ、 前記の入力信号のための基準搬送波における位相遷移に
    応答してアップカウント・モードとダウンカウント・モ
    ードとの間でアップ/ダウン・カウンターを、切換え、 基準搬送波内の位相遷移時における前記の積分された信
    号のレベルに対応する信号を記憶し、 積分はされているが、遷移の時点で出力パルスを生ずる
    に充分なレベルに到達していない信号を考慮して前記の
    記憶された信号に従ってアップ/ダウン・カウンターの
    カウントを調整することを特徴とする変換方法。
  10. 【請求項10】 遷移時点における前記の積分された信
    号のレベルだけ遷移後前記の積分された信号のレベルを
    減ずることによってカウントを調整する請求項9に記載
    の変換方法。
  11. 【請求項11】 遷移時点における前記の積分された信
    号のレベルに対応するディジタル信号をつくることによ
    って信号を記憶し、そしてそのディジタル信号をカウン
    トに組み合わせることによってカウントを調整する請求
    項9に記載の変換方法。
  12. 【請求項12】 DSB−SC入力信号を周波数符号化
    出力信号に変換する方法において: 積分器内で前記の入力信号を積分し; その積分された入力信号を監視し、それが予め設定した
    レベルに到達すると出力パルスを発生し、 前記の積分された信号を出力パルスに応答して初期レベ
    ルにリセットし、 出力パルスに応答してアップ/ダウン・カウンターを進
    行させ、 前記の入力信号のための基準搬送波内の位相遷移に対応
    してアップカウント・モードとダウンカウント・モード
    との間でアップ/ダウン・カウンターを切換え、 基準搬送波内の位相遷移時における前記の積分された信
    号のレベルに対応する電荷を記憶コンデンサーに蓄積
    し、 その蓄積した電荷を遷移後前記の積分器へ加えて、遷移
    時点における前記の積分された信号のレベルの2倍に相
    当する量だけ前記の積分された信号のレベルを減ずるこ
    とを特徴とする変換方法。
  13. 【請求項13】 積分器は,演算増幅器と、この演算増
    幅器の出力端子と反転入力端子との間に接続された積分
    コンデンサーとを有し、前記の記憶コンデンサーは前記
    の積分コンデンサーの2倍の容量を有し、そして前記の
    記憶コンデンサーを前記の演算増幅器の反転入力に接続
    して前記の積分器に前記の蓄積させた電荷を加える請求
    項12に記載の変換方法。
  14. 【請求項14】 DSB−SC入力信号を周波数符号化
    出力信号に変換する方法において、 入力信号を積分し、 その積分した入力信号を監視し、それが予め設定したレ
    ベルに到達すると出力パルスを発生し、 この出力パルスに応答して前記の積分された信号を初期
    レベルにリセットし、 出力パルスをアップ/ダウン・カウンタに加えて、前記
    の入力信号に対応する復調信号のための最上位ビット情
    報を含む信号をつくり、 前記の入力信号のための基準搬送波内の位相遷移に応答
    してアップ/ダウンカウンタをアップカウント・モード
    とダウンカウント・モードとの間で切換え、 基準搬送波内の位相遷移時点における前記の積分された
    信号のレベルを前記の入力信号に対応する復調信号のた
    めの最下位ビット情報を含むディジタル信号に変換し、 最上位ビット情報を含む信号と最下位ビット情報を含む
    信号とを組み合わせて出力信号をつくることを特徴とす
    る変換方法。
  15. 【請求項15】 最下位ビット情報を含む信号が、 基準搬送波内の順次の遷移時における前記の積分された
    信号のレベルに対応するディジタルワードをつくり、 累算器内の順次の遷移毎にディジタルワードを累算し、 累算器内に桁あふれが生じるとアップ/ダウン・カウン
    ターのカウントを漸増することによってつくられる請求
    項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 ビット情報を含む信号は前記信号をシ
    フト・レジスターの入力に加えることによって組み合わ
    され、そして直列方式でシフト・レジスターから出る情
    報を読み取って出力信号をつくる請求項14に記載の変
    換方法。
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