JP3254897B2 - A / D converter - Google Patents

A / D converter

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JP3254897B2
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正昭 阪上
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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、外部より与えられる被
測定電圧の電圧値を測定するためのA/D変換装置(ア
ナログ/デジタル変換装置)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter (analog / digital converter) for measuring a voltage value of an externally supplied voltage to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】A/D変換装置の一従来例として、例え
ば図3乃至図6に示すものがある。このものは、周期T
のクロックパルスV0 を入力して周期Tの略三角波状の
電圧V 1 を出力する三角波発生器1 と、三角波発生器1
の出力電圧V1 と外部より与えられる被測定電圧VIN
を比較入力しこれらにより決定される略方形波状の電圧
2 を出力する比較器としてのオペアンプ2 と、オペア
ンプ2 の出力電圧V2 を入力して被測定電圧VINのデジ
タル値を測定するマイクロコンピュータ3 とから構成さ
れている。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional A / D converter, for example,
For example, there is one shown in FIGS. This has a period T
Clock pulse V0And input a substantially triangular wave
Voltage V 1And triangular wave generator 1
Output voltage V1And the measured voltage V given from outsideINWhen
Are compared and input, and a substantially square wave voltage determined by these
VTwoOp amp 2 as a comparator that outputs
Output voltage V of amplifier 2TwoAnd the voltage to be measured VINDesi
And a microcomputer 3 for measuring the
Have been.

【0003】以下、各構成について説明する。三角波発
生器1 は、オペアンプ11とコンデンサ12と抵抗13〜17と
からなる積分回路を利用したものであり、オペアンプ11
の反転入力端子11a に抵抗13を介してクロックパルスV
0 を入力し、非反転入力端子11b から抵抗14,15 にて決
定される基準電圧Vref を入力して、出力端子11c から
基準電圧Vref を中心とした周期Tの略三角波状の電圧
1 を出力する。
[0003] Each configuration will be described below. The triangular wave generator 1 uses an integrating circuit composed of an operational amplifier 11, a capacitor 12, and resistors 13 to 17, and the operational amplifier 11
The clock pulse V is applied to the inverting input terminal 11a of the
0 , a reference voltage Vref determined by the resistors 14 and 15 is input from the non-inverting input terminal 11b, and a substantially triangular voltage V having a period T around the reference voltage Vref is output from the output terminal 11c. Outputs 1 .

【0004】すなわち、クロックパルスV0 がハイ
(「H」)のとき、コンデンサ12が徐々に充電されてい
くので、電圧V1 は下降していく。また、クロックパル
スV0 がロー(「L」)のとき、コンデンサ12が徐々に
放電されていくので、電圧V1 は上昇していく。したが
って、電圧V1 は、前記の下降及び上昇を繰り返すの
で、図4に示すような、基準電圧Vref を中心線とした
周期Tの略三角波状の波形となるのである。
That is, when the clock pulse V 0 is high (“H”), the capacitor 12 is gradually charged, so that the voltage V 1 decreases. Further, when the clock pulses V 0 is low ( "L"), the capacitor 12 is gradually discharged, the voltage V 1 was rises. Thus, voltages V 1, since repeated lowered and raised above, as shown in FIG. 4, is of a substantially triangular waveform of the reference voltage V ref period T centered line.

【0005】次に、オペアンプ2 は、反転入力端子2aに
電圧V1 が入力されると、電圧V1と非反転入力端子2b
に入力される被測定電圧VINとを比較して、出力端子2c
から略方形波状の電圧V2 を出力する。
[0005] Next, the operational amplifier 2, when the voltages V 1 is input to the inverting input terminal 2a, voltages V 1 and the non-inverting input terminal 2b
To the measured voltage V IN input to the output terminal 2c.
And outputs the voltage V 2 of the substantially square wave from.

【0006】すなわち、電圧V2 は、図4に示すよう
に、電圧V1 が被測定電圧VINより小さいとき「H」と
なり、電圧V1 が被測定電圧VINより大きいとき「L」
となり、その結果、略方形波状の波形となる。
[0006] That is, the voltage V 2, as shown in FIG. 4, when the voltages V 1 is smaller than the measured voltage V IN becomes "H", when the voltages V 1 is greater than the measured voltage V IN "L"
, Resulting in a substantially square waveform.

【0007】マイクロコンピュータ3 は、電圧V2 を入
力して電圧V1 の下限から被測定電圧VINと一致するま
での時間T1 を測定することによって、被測定電圧VIN
のデジタル値を測定する。なお、測定できる被測定電圧
INの範囲は、電圧V1 の最大値Vmax から最小値V
min までの範囲である。
The microcomputer 3 inputs the voltage V 2 and measures the time T 1 from the lower limit of the voltage V 1 to coincidence with the voltage V IN , thereby obtaining the voltage V IN.
Measure the digital value of. Note that the range of the measured voltage V IN that can be measured is from the maximum value V max of the voltage V 1 to the minimum value V max.
Range up to min .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述したA/D変換装
置は、被測定電圧VINをより小さい電圧から測定する場
合、基準電圧Vref を下げることにより電圧V1 の最小
値Vmin を小さくすればよいが、最小値Vmin に限界が
あるため、被測定電圧VINの測定にも限界が存在する。
[SUMMARY OF THE INVENTION] aforementioned A / D conversion apparatus, when measuring the measured voltage V IN from a smaller voltage, reduce the minimum value V min of the voltages V 1 by lowering the reference voltage V ref However, since the minimum value Vmin has a limit, the measurement of the measured voltage V IN also has a limit.

【0009】すなわち、オペアンプ11は、図5に示すよ
うに、一般に出力側がトランジスタ41,42,43にて構成さ
れており、電圧V1 を下げるためにトランジスタ41,42
を完全にONにしても、トランジスタ41のベータ−エミ
ッタ間の電圧VBE及びトランジスタ42のコレクタ−エミ
ッタ間の電圧VCES がVBE≠0 ,VCES ≠0 であるの
で、電圧V1 (=VBE+VCES )は、約 0.8V以下に下
げることができず、図6中のA部に示すように、約 0.8
Vで限界となるのである。
[0009] That is, the operational amplifier 11, as shown in FIG. 5, in general the output side is constituted by the transistors 41, 42 and 43, a transistor for decreasing the voltage V 1 41 and 42
Is completely turned on, since the voltage V BE between the beta and the emitter of the transistor 41 and the voltage V CES between the collector and the emitter of the transistor 42 are V BE ≠ 0 and V CES ≠ 0, the voltage V 1 (= V BE + V CES ) cannot be reduced to about 0.8 V or less, and as shown in part A in FIG.
V is the limit.

【0010】このために、クロックパルスV0が「H」
から「L」に反転すると、電圧V1は、コンデンサ12
の影響を受けてアンダーシュートを起こし(図6中のB
部)、その後、トランジスタ43がONするので急速に
復帰する。
For this reason, the clock pulse V0 becomes "H".
From and inverted to "L", the voltage V1, the capacitor 12
Undershoot under the influence of (see B in FIG. 6)
Thereafter, since the transistor 43 is turned on, the operation is quickly restored.

【0011】よって、電圧V1 が図6中のC部に示すよ
うに約 0.8V以下で曲線状となって正常な直線性の良い
波形とならないので、電圧V2 の「H」の時間間隔が小
さくなり、マイクロコンピュータ3 による被測定電圧V
INの測定がしにくくなる。
Therefore, since the voltage V 1 becomes a curved line and does not have a normal good linearity when the voltage V 1 is about 0.8 V or less as shown in a part C in FIG. 6, the time interval of “H” of the voltage V 2 And the voltage V to be measured by the microcomputer 3 becomes smaller.
IN measurement becomes difficult.

【0012】本発明は、このような点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、三角波発生器から
出力される電圧を直線性の良いものとすることにより、
被測定電圧の微小値をより正確に測定することができる
A/D変換装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to make a voltage output from a triangular wave generator have good linearity.
An object of the present invention is to provide an A / D converter capable of measuring a minute value of a voltage to be measured more accurately.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のA/D変換装置は、オペアンプの反転入力
端と出力端との間にコンデンサが接続されており、オペ
アンプの反転入力端に入力したクロックパルスをコンデ
ンサの充放電にて略三角波状の電圧としてオペアンプの
出力端から出力する三角波発生器と、三角波発生器の出
力電圧と外部より与えられる被測定電圧とを比較入力し
て略方形波状の電圧を出力する比較器と、比較器の出力
電圧を入力して被測定電圧のデジタル値を測定するマイ
クロコンピュータとを備えたA/D変換装置において、
前記三角波発生器の出力端とグランドとの間に抵抗器を
設けた構成としている。
In order to achieve the above object, an A / D converter according to the present invention comprises an inverting input of an operational amplifier.
A capacitor is connected between the
The clock pulse input to the inverting input terminal of the amplifier is
The voltage of the operational amplifier
A triangular wave generator output from the output terminal , a comparator for comparing and inputting the output voltage of the triangular wave generator with the voltage to be measured supplied from the outside and outputting a substantially square wave voltage, and an output voltage of the comparator And a microcomputer for measuring a digital value of the voltage to be measured,
The configuration is such that a resistor is provided between the output terminal of the triangular wave generator and the ground.

【0014】[0014]

【作用】本発明の構成によれば、三角波発生器の出力電
圧がアンダーシュートを起こした後に上昇するとき、抵
抗器により前記出力電圧が急速に上昇しにくくなるの
で、抵抗器の抵抗値の調整により電圧を直線性の良い昇
り勾配の波形とすることができる。
According to the structure of the present invention, when the output voltage of the triangular wave generator rises after the undershoot occurs, it is difficult for the output voltage to rapidly rise due to the resistor, so that the resistance value of the resistor is adjusted. Thus, the voltage can be made a waveform having a rising gradient with good linearity.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の一実施例を図1及び図2に基づいて
説明する。なお、前述した従来例と同一の構成について
は、同一の符号を付して説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same components as those of the above-described conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0016】従来例と異なる点は、三角波発生器1 の構
成部品であるオペアンプ11の出力端子11c とグランドと
の間に抵抗器としてのプルダウン抵抗18を設けたことで
ある。
The difference from the conventional example is that a pull-down resistor 18 as a resistor is provided between the output terminal 11c of the operational amplifier 11, which is a component of the triangular wave generator 1, and the ground.

【0017】次に、本実施例の動作について図2に基づ
いて説明する。なお、ここでは、三角波発生器1 につい
て説明することとし、基準電圧Vref を下げた状態にお
いて説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. Here, the triangular wave generator 1 will be described, and the description will be made in a state where the reference voltage Vref is lowered.

【0018】三角波発生器1 は、オペアンプ11の反転入
力端子11a に抵抗13を介して周期TのクロックパルスV
0 を入力すると、出力端子11c から周期Tの略三角波状
の電圧V1 を出力する。
The triangular wave generator 1 is connected to an inverting input terminal 11a of an operational amplifier 11 via a resistor 13 and outputs a clock pulse
Enter 0 to output the substantially triangular voltage V 1 of the period T from the output terminal 11c.

【0019】すなわち、クロックパルスV0 が「L」の
とき、コンデンサ12が徐々に放電されていくので、電圧
1 は上昇していく。クロックパルスV0 が「H」のと
き、コンデンサ12が徐々に充電されていくので、電圧V
1 は限界値(図2中のA部)になるまで下降していく。
クロックパルスV0 が「H」から「L」に反転したと
き、電圧V1 は、コンデンサ12の影響を受けてアンダー
シュートを起こし(図2中のB部)、その後、コンデン
サ12が徐々に放電されていくので上昇していく(図2中
のC部)。したがって、電圧V1 は、前記の下降及び上
昇を繰り返すので、図2に示すような、周期Tの略三角
波状の波形となるのである。
That is, when the clock pulse V 0 is “L”, the capacitor 12 is gradually discharged, so that the voltage V 1 increases. When the clock pulse V 0 is “H”, since the capacitor 12 is gradually charged, the voltage V
1 decreases until it reaches the limit value (part A in FIG. 2).
When the clock pulse V 0 is inverted from “H” to “L”, the voltage V 1 undershoots due to the influence of the capacitor 12 (part B in FIG. 2), and then the capacitor 12 is gradually discharged. Therefore, it rises (C section in FIG. 2). Accordingly, the voltage V 1 repeats the above-described falling and rising, and thus has a substantially triangular waveform having a period T as shown in FIG.

【0020】ところで、本実施例では、プルダウン抵抗
18の抵抗値を調整することにより、電圧V1 がアンダー
シュートを起こした後に上昇するとき、従来例(図6参
照)のように電圧V1 を急速に復帰しにくくすることが
できるので、電圧V1 がアンダーシュートを起こした後
の電圧V1 の勾配を調整することができ、その結果、電
圧V1 を直線性の良い昇り勾配の波形とすることができ
る。
In this embodiment, the pull-down resistor
By adjusting the 18 resistance of, when the voltages V 1 rises after that caused an undershoot, it is possible to make it difficult rapidly return the voltages V 1 as in the conventional example (see FIG. 6), the voltage can V 1 is adjusted to the slope of the voltages V 1 after the cause undershoot, as a result, it is possible to make the voltages V 1 and the waveform of a good rising gradient linearity.

【0021】以上より、本実施例は、電圧V1 がアンダ
ーシュートを起こした後に電圧V1を直線性の良い昇り
勾配の波形とすることができるので、被測定電圧VIN
微小であっても、電圧V2 の「H」の時間間隔が従来例
に比べ大きくなり、その結果、マイクロコンピュータに
よって被測定電圧VINの微小値を測定することができ
る。
[0021] From the above, this embodiment can be the waveform of a good rising slope linearity of the voltages V 1 after the voltages V 1 caused the undershoot, the measured voltage V IN is a small also, the time interval of "H" of the voltage V 2 becomes larger compared with the conventional example, as a result, it is possible to measure the minute value of the measured voltage V iN by a microcomputer.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明のA/D変換装置は、三角波発生
器の出力電圧がアンダーシュートを起こした後に上昇す
るとき、抵抗器により前記出力電圧が急速に上昇しにく
くなるので、抵抗器の抵抗値の調整により電圧を直線性
の良い昇り勾配の波形とすることができ、その結果、被
測定電圧が微小であってもマイクロコンピュータによっ
てより正確に測定することができる。
According to the A / D converter of the present invention, when the output voltage of the triangular wave generator rises after an undershoot occurs, the output voltage is hardly rapidly increased by the resistor. By adjusting the resistance value, the voltage can be made into a waveform having a rising gradient with good linearity. As a result, even if the voltage to be measured is minute, it can be measured more accurately by the microcomputer.

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

【図1】本発明の一実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】その電圧の動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the voltage.

【図3】一従来例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional example.

【図4】その電圧の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the voltage.

【図5】その三角波発生器のオペアンプの内部構成を示
す部分回路図である。
FIG. 5 is a partial circuit diagram showing an internal configuration of an operational amplifier of the triangular wave generator.

【図6】その電圧の動作波形図である。FIG. 6 is an operation waveform diagram of the voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三角波発生器 2 オペアンプ 3 マイクロコンピュータ 18 プルダウン抵抗 V1 電圧 V2 電圧 VIN 被測定電圧1 Triangular wave generator 2 Operational amplifier 3 Microcomputer 18 Pull-down resistor V 1 voltage V 2 voltage V IN measured voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (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】 オペアンプの反転入力端と出力端との間
にコンデンサが接続されており、オペアンプの反転入力
端に入力したクロックパルスをコンデンサの充放電にて
略三角波状の電圧としてオペアンプの出力端から出力す
る三角波発生器と、三角波発生器の出力電圧と外部より
与えられる被測定電圧とを比較入力して略方形波状の電
圧を出力する比較器と、比較器の出力電圧を入力して被
測定電圧のデジタル値を測定するマイクロコンピュータ
とを備えたA/D変換装置において、前記三角波発生器
の出力端とグランドとの間に抵抗器を設けてなるA/D
変換装置。
1. Between an inverting input terminal and an output terminal of an operational amplifier
Is connected to the inverting input of the operational amplifier.
The clock pulse input to the end is charged and discharged by the capacitor.
Output from the output terminal of the operational amplifier as a substantially triangular waveform voltage.
A triangular wave generator, a comparator for comparing and inputting an output voltage of the triangular wave generator with a voltage to be measured supplied from the outside and outputting a substantially square-wave voltage, and a voltage for measuring the same by inputting the output voltage of the comparator. And a microcomputer for measuring the digital value of the A / D signal, wherein a resistor is provided between the output terminal of the triangular wave generator and ground.
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