JP3256253B2 - パルス密度変調形d/a変換回路 - Google Patents
パルス密度変調形d/a変換回路Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス密度変調(Puls
e Density Modulation:PDM)によるD/A変換回路
に関し、詳しくはD/A変換の応答性及び直線性を向上
させたPDM形D/A変換回路に関する。
e Density Modulation:PDM)によるD/A変換回路
に関し、詳しくはD/A変換の応答性及び直線性を向上
させたPDM形D/A変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】PDMは、ある一定周期内に存在するパ
ルス数(すなわちパルス密度)をもって信号を変調する
変調方式として知られている。そして、このPDMを利
用すれば、図5に示すように、例えばPDM回路201
に入力されるディジタル指令値“100”に対しクロッ
クCKに基づいて一定周期T内に100個のパルスを
得、これを1次フィルタ202等に入力させてアナログ
出力値“100”に変換するD/A変換回路200を構
成することができる。
ルス数(すなわちパルス密度)をもって信号を変調する
変調方式として知られている。そして、このPDMを利
用すれば、図5に示すように、例えばPDM回路201
に入力されるディジタル指令値“100”に対しクロッ
クCKに基づいて一定周期T内に100個のパルスを
得、これを1次フィルタ202等に入力させてアナログ
出力値“100”に変換するD/A変換回路200を構
成することができる。
【0003】このように構成されたD/A変換回路20
0において、PDM回路201によるD/A変換の応答
性を上げるには、パルス密度の最小値を決めるクロック
CKの周波数を上げればよいが、クロック周波数を上げ
ると、PDM回路201に使用されるデバイスの応答性
が問題になってくる。すなわち、クロック周波数を上げ
ていくと、上記デバイスから出力されるパルスの幅が短
くなるが、図6に示すように入力パルスに対する出力パ
ルスの立上り時及び立下り時の遅れtdH,tdL(tdH≠
tdL)が著しくなり、これらの差Δt=tdH−tdLがD
/A変換の直線性を損なう原因となっていた。
0において、PDM回路201によるD/A変換の応答
性を上げるには、パルス密度の最小値を決めるクロック
CKの周波数を上げればよいが、クロック周波数を上げ
ると、PDM回路201に使用されるデバイスの応答性
が問題になってくる。すなわち、クロック周波数を上げ
ていくと、上記デバイスから出力されるパルスの幅が短
くなるが、図6に示すように入力パルスに対する出力パ
ルスの立上り時及び立下り時の遅れtdH,tdL(tdH≠
tdL)が著しくなり、これらの差Δt=tdH−tdLがD
/A変換の直線性を損なう原因となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来では、
PDM回路において上記遅れ時間の差Δtが問題となら
ないような低いクロック周波数を使用しているが、その
結果、D/A変換の応答性を向上させることができない
という問題があった。本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、D/A
変換の直線性を損なうことなく応答性の向上を図ること
ができるPDM形D/A変換回路を提供することにあ
る。
PDM回路において上記遅れ時間の差Δtが問題となら
ないような低いクロック周波数を使用しているが、その
結果、D/A変換の応答性を向上させることができない
という問題があった。本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、D/A
変換の直線性を損なうことなく応答性の向上を図ること
ができるPDM形D/A変換回路を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、ディジタル指令値が入力されるPD
M回路によりパルス密度変調を行なって前記指令値に相
当するアナログ出力値を得るパルス密度変調形D/A変
換回路において、前記アナログ出力値をディジタル値と
して検出する検出器と、PDM回路の出力パルスの立上
り/立下りの時間差に起因して前記検出器による検出値
と50%出力を与えるディジタル指令値との間に生じる
誤差を演算する誤差演算器と、前記誤差を用いてもとの
ディジタル指令値を補正してなる新たなディジタル指令
値をPDM回路に入力する指令値補正演算器とを備えた
ものである。
め、第1の発明は、ディジタル指令値が入力されるPD
M回路によりパルス密度変調を行なって前記指令値に相
当するアナログ出力値を得るパルス密度変調形D/A変
換回路において、前記アナログ出力値をディジタル値と
して検出する検出器と、PDM回路の出力パルスの立上
り/立下りの時間差に起因して前記検出器による検出値
と50%出力を与えるディジタル指令値との間に生じる
誤差を演算する誤差演算器と、前記誤差を用いてもとの
ディジタル指令値を補正してなる新たなディジタル指令
値をPDM回路に入力する指令値補正演算器とを備えた
ものである。
【0006】第2の発明は、PDM回路の出力パルスの
立上り/立下りの時間差に起因して前記アナログ出力値
をディジタル値として検出した検出値と50%出力を与
えるディジタル指令値との間に生じる誤差を用いて、も
とのディジタル指令値を補正してなる新たなディジタル
指令値を、PDM回路に入力する指令値として格納した
補正用テーブルを備えたものである。
立上り/立下りの時間差に起因して前記アナログ出力値
をディジタル値として検出した検出値と50%出力を与
えるディジタル指令値との間に生じる誤差を用いて、も
とのディジタル指令値を補正してなる新たなディジタル
指令値を、PDM回路に入力する指令値として格納した
補正用テーブルを備えたものである。
【0007】
【作用】第1の発明によれば、PDMパルスの立上り/
立下りの時間差に起因する誤差を検出し、この誤差に基
づき本来のディジタル指令値を補正して新たな指令値を
得ることにより、D/A変換の応答性を上げるためにP
DM回路のクロック周波数を高くしても、上記誤差を考
慮した指令値に基づきD/A変換が行なわれるため、D
/A変換の直線性を損なうことはない。また、上記誤差
は周囲温度等の変化に追従して変化し、これが新たな指
令値に反映されるから、周囲温度等の影響を受けずに常
に直線性のよいD/A変換回路を実現することができ
る。
立下りの時間差に起因する誤差を検出し、この誤差に基
づき本来のディジタル指令値を補正して新たな指令値を
得ることにより、D/A変換の応答性を上げるためにP
DM回路のクロック周波数を高くしても、上記誤差を考
慮した指令値に基づきD/A変換が行なわれるため、D
/A変換の直線性を損なうことはない。また、上記誤差
は周囲温度等の変化に追従して変化し、これが新たな指
令値に反映されるから、周囲温度等の影響を受けずに常
に直線性のよいD/A変換回路を実現することができ
る。
【0008】第2の発明によれば、上記誤差を考慮した
ディジタル指令値が補正用テーブルに予め格納されてお
り、このテーブルから読み出された指令値がPDM回路
に入力されるため、第1の発明に比べて指令値の補正演
算処理が不要となり、また、PDM回路も単一で済む。
ディジタル指令値が補正用テーブルに予め格納されてお
り、このテーブルから読み出された指令値がPDM回路
に入力されるため、第1の発明に比べて指令値の補正演
算処理が不要となり、また、PDM回路も単一で済む。
【0009】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図1は第1の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。図において、1はディジタル部であり、その内部に
はディジタル指令値(アナログ量に変換すべき値)Nが
入力される指令値補正演算器5と、その出力である補正
後のディジタル指令値STが加えられる一方のPDM回
路4Bとが設けられている。また、2はD/A変換回路
の出力を検出する検出器としてのA/D変換器であり、
その出力は指令値及び誤差演算器3に加えられ、指令値
及び誤差演算器3から出力される指令値は他方のPDM
回路4Aへ、また、指令値及び誤差演算器3により演算
される後述の誤差εrは前記指令値補正演算器5に加え
られている。
る。図1は第1の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。図において、1はディジタル部であり、その内部に
はディジタル指令値(アナログ量に変換すべき値)Nが
入力される指令値補正演算器5と、その出力である補正
後のディジタル指令値STが加えられる一方のPDM回
路4Bとが設けられている。また、2はD/A変換回路
の出力を検出する検出器としてのA/D変換器であり、
その出力は指令値及び誤差演算器3に加えられ、指令値
及び誤差演算器3から出力される指令値は他方のPDM
回路4Aへ、また、指令値及び誤差演算器3により演算
される後述の誤差εrは前記指令値補正演算器5に加え
られている。
【0010】更に、ディジタル部1の外部において、各
PDM回路4A,4Bの出力は1次フィルタ6A,6B
にそれぞれ加えられており、このうち1次フィルタ6B
の出力がD/A変換回路としてのアナログ出力値になる
と共に、1次フィルタ6Aから出力されるアナログ量は
前記A/D変換器2に加えられている。
PDM回路4A,4Bの出力は1次フィルタ6A,6B
にそれぞれ加えられており、このうち1次フィルタ6B
の出力がD/A変換回路としてのアナログ出力値になる
と共に、1次フィルタ6Aから出力されるアナログ量は
前記A/D変換器2に加えられている。
【0011】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、指令値及び誤差演算器3からのディジタル指令値に
従い、PDM回路4Aはパルス密度変調を行なって所定
数のPDMパルスを1次フィルタ6Aに入力する。この
PDMパルスは1次フィルタ6Aによりアナログ量に変
換され、A/D変換器2に入力されてディジタル量とな
る。そして、このディジタル量は指令値及び誤差演算器
3に入力される。ここで、指令値及び誤差演算器3は、
PDM回路4Aに対して50%の出力となるようなディ
ジタル指令値(真値)を演算し、出力している。同時
に、この50%指令値とA/D変換器2の出力値である
検出値との誤差εrも演算し、この誤差εrを指令値補正
演算器5に入力する。
ず、指令値及び誤差演算器3からのディジタル指令値に
従い、PDM回路4Aはパルス密度変調を行なって所定
数のPDMパルスを1次フィルタ6Aに入力する。この
PDMパルスは1次フィルタ6Aによりアナログ量に変
換され、A/D変換器2に入力されてディジタル量とな
る。そして、このディジタル量は指令値及び誤差演算器
3に入力される。ここで、指令値及び誤差演算器3は、
PDM回路4Aに対して50%の出力となるようなディ
ジタル指令値(真値)を演算し、出力している。同時
に、この50%指令値とA/D変換器2の出力値である
検出値との誤差εrも演算し、この誤差εrを指令値補正
演算器5に入力する。
【0012】そして、指令値補正演算器5は、もともと
入力されたディジタル指令値Nに対し上記誤差εrを用
いた後述の指令値補正演算を行ない、その結果を補正後
のディジタル指令値STとしてPDM回路4Bに入力す
る。PDM回路4Bは、指令値STに基づきパルス密度
変調を行なってPDMパルスを生成し、このパルスは1
次フィルタ6Bを介して指令値STに相当するアナログ
出力値となる。
入力されたディジタル指令値Nに対し上記誤差εrを用
いた後述の指令値補正演算を行ない、その結果を補正後
のディジタル指令値STとしてPDM回路4Bに入力す
る。PDM回路4Bは、指令値STに基づきパルス密度
変調を行なってPDMパルスを生成し、このパルスは1
次フィルタ6Bを介して指令値STに相当するアナログ
出力値となる。
【0013】すなわち、この実施例では、PDM回路4
Aに50%指令値を与え、その時のD/A変換値を検出
して真値との誤差を求め、この誤差を用いてPDM回路
4Bに対する指令値を補正している。ここで、50%指
令値を真値とするのは以下の理由による。つまり、PD
M回路に対して50%指令値を与えた場合、PDM出力
パルスはデューティが50%で基本クロックの1/2の
周波数となり、かつ最高周波数となる。また、50%指
令値以外では、立上り/立下り時間の差が誤差となるパ
ルスの数が減り、PDMパルス幅の誤差は減少してい
く。このため、図2に示すように、PDM回路に対して
50%指令値を与えたときに最大誤差εpを生じるの
で、この誤差を見込んで指令値を補正することにより、
D/A変換の直線性を補償することができる。
Aに50%指令値を与え、その時のD/A変換値を検出
して真値との誤差を求め、この誤差を用いてPDM回路
4Bに対する指令値を補正している。ここで、50%指
令値を真値とするのは以下の理由による。つまり、PD
M回路に対して50%指令値を与えた場合、PDM出力
パルスはデューティが50%で基本クロックの1/2の
周波数となり、かつ最高周波数となる。また、50%指
令値以外では、立上り/立下り時間の差が誤差となるパ
ルスの数が減り、PDMパルス幅の誤差は減少してい
く。このため、図2に示すように、PDM回路に対して
50%指令値を与えたときに最大誤差εpを生じるの
で、この誤差を見込んで指令値を補正することにより、
D/A変換の直線性を補償することができる。
【0014】以下に、指令値及び誤差演算器3から出力
される誤差εrを用いて、指令値補正演算器5により行
なう指令値補正演算を示す。まず、0≦N≦(M/
2)の範囲では、指令値補正演算器5から出力される補
正後の指令値STは数式1のようになる。
される誤差εrを用いて、指令値補正演算器5により行
なう指令値補正演算を示す。まず、0≦N≦(M/
2)の範囲では、指令値補正演算器5から出力される補
正後の指令値STは数式1のようになる。
【0015】
【数1】 ST={(50%(D/A変換出力)+εr)/(M/2)}×N
【0016】また、(M/2)<N≦Mの範囲では、
補正後の指令値STは数式2のようになる。
補正後の指令値STは数式2のようになる。
【0017】
【数2】 ST={(50%(D/A変換出力)−εr)/(M/2)}×N+2εp
【0018】上記数式1、数式2を図示すると図3の特
性線STのようになる。すなわち、図3に示すごとく、
指令値Nの範囲(大きさ)に応じて誤差εrを考慮した
指令値STを得、この指令値に従ってPDM回路4Bを
動作させることにより、指令値補正前の特性を補償して
ほぼ理想特性どおりのD/A変換の直線性を実現するこ
とができる。なお、この実施例において、誤差εrは周
囲温度等の変化に追従して変化するが、これが新たな指
令値STに直ちに反映されるため、周囲温度等の影響を
受けずに常に直線性のよいD/A変換回路を実現するこ
とができる。
性線STのようになる。すなわち、図3に示すごとく、
指令値Nの範囲(大きさ)に応じて誤差εrを考慮した
指令値STを得、この指令値に従ってPDM回路4Bを
動作させることにより、指令値補正前の特性を補償して
ほぼ理想特性どおりのD/A変換の直線性を実現するこ
とができる。なお、この実施例において、誤差εrは周
囲温度等の変化に追従して変化するが、これが新たな指
令値STに直ちに反映されるため、周囲温度等の影響を
受けずに常に直線性のよいD/A変換回路を実現するこ
とができる。
【0019】次に、図4は第2の発明の一実施例を示し
ている。この実施例は、上記誤差εrを予め求め、数式
1、数式2により計算した補正後のディジタル指令値S
Tをディジタル部1′のROM7内の補正用テーブル7
aに格納しておき、もとの指令値Nの範囲に応じた指令
値STを読み出してPDM回路4に入力するものであ
る。なお、図4において、6は1次フィルタを示してい
る。
ている。この実施例は、上記誤差εrを予め求め、数式
1、数式2により計算した補正後のディジタル指令値S
Tをディジタル部1′のROM7内の補正用テーブル7
aに格納しておき、もとの指令値Nの範囲に応じた指令
値STを読み出してPDM回路4に入力するものであ
る。なお、図4において、6は1次フィルタを示してい
る。
【0020】この実施例によれば、もとの指令値Nに応
じて既に演算された指令値STが補正用テーブル7aか
ら読み出されてPDM回路に入力されるため、第1の発
明に比べて指令値の補正演算処理が不要となり、処理の
高速化を図ることができる。また、PDM回路やフィル
タ等が単一で済み、検出器としてのA/D変換器や指令
値及び誤差演算器が不要であるから、回路の簡略化、信
頼性の向上並びにコストの低減が可能となる。
じて既に演算された指令値STが補正用テーブル7aか
ら読み出されてPDM回路に入力されるため、第1の発
明に比べて指令値の補正演算処理が不要となり、処理の
高速化を図ることができる。また、PDM回路やフィル
タ等が単一で済み、検出器としてのA/D変換器や指令
値及び誤差演算器が不要であるから、回路の簡略化、信
頼性の向上並びにコストの低減が可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上のように第1の発明によれば、D/
A変換の検出値と50%指令値との誤差を用いてもとの
指令値を補正したものを新たな指令値とするため、D/
A変換の応答性を上げるためにPDM回路のクロック周
波数を高くしても、常に上記誤差を考慮した指令値に基
づいてD/A変換が行なわれるため、D/A変換の直線
性を損なうことはない。また、従来の応答性にて使用す
る場合には、分解能を向上させることが可能である。
A変換の検出値と50%指令値との誤差を用いてもとの
指令値を補正したものを新たな指令値とするため、D/
A変換の応答性を上げるためにPDM回路のクロック周
波数を高くしても、常に上記誤差を考慮した指令値に基
づいてD/A変換が行なわれるため、D/A変換の直線
性を損なうことはない。また、従来の応答性にて使用す
る場合には、分解能を向上させることが可能である。
【0022】第2の発明によれば、第1の発明と同様に
D/A変換の直線性を損なうことなく応答性を高めるこ
とができるほか、回路構成の簡略化、コストの低減を図
ることができる。
D/A変換の直線性を損なうことなく応答性を高めるこ
とができるほか、回路構成の簡略化、コストの低減を図
ることができる。
【図1】第1の発明の一実施例を示す機能ブロック図で
ある。
ある。
【図2】指令値とPDMパルス幅の誤差との関係を示す
図である。
図である。
【図3】図1の実施例によるD/A変換特性を示す図で
ある。
ある。
【図4】第2の発明の一実施例を示す機能ブロック図で
ある。
ある。
【図5】PDM形D/A変換回路の概念図である。
【図6】PDMパルスの立上り/立下りの時間遅れを示
す図である。
す図である。
1,1′ ディジタル部 2 A/D変換器 3 指令値及び誤差演算器 4,4A,4B PDM回路 5 指令値補正演算器 6,6A,6B 1次フィルタ 7 ROM 7a 補正用テーブル εr 誤差 ST 補正後のディジタル指令値
Claims (2)
- 【請求項1】ディジタル指令値が入力されるPDM回路
によりパルス密度変調を行なって前記指令値に相当する
アナログ出力値を得るパルス密度変調形D/A変換回路
において、 前記アナログ出力値をディジタル値として検出する検出
器と、 PDM回路の出力パルス1個あたりの立上り/立下り時
間差に起因し、該時間差が最大となる50%出力ディジ
タル指令値と、該50%出力ディジタル指令値を前記P
DM変換回路で変調した後に前記検出器にて検出した検
出値との誤差を演算する誤差演算器と、 前記誤差を用い、もとのディジタル指令値の範囲に応じ
てこの指令値を補正することにより、PDM回路に入力
される新たなディジタル指令値を演算する指令値補正演
算器と、 を備えたことを特徴とするパルス密度変調形D/A変換
回路。 - 【請求項2】ディジタル指令値が入力されるPDM回路
によりパルス密度変調を行なって前記指令値に相当する
アナログ出力値を得るパルス密度変調形D/A変換回路
において、 PDM回路の出力パルス1個あたりの立上り/立下り時
間差に起因し、該時間差が最大となる50%出力ディジ
タル指令値と、該50%出力ディジタル指令値を前記P
DM変換回路で変調した後に前記検出器にて検出した検
出値との間に生じる誤差を用い、もとのディジタル指令
値の範囲に応じてこの指令値を補正してなる新たなディ
ジタル指令値が、PDM回路に入力される指令値として
格納された補正用テーブルを備えたことを特徴とするパ
ルス密度変調形D/A変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33776791A JP3256253B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | パルス密度変調形d/a変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33776791A JP3256253B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | パルス密度変調形d/a変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05152966A JPH05152966A (ja) | 1993-06-18 |
JP3256253B2 true JP3256253B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18311775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33776791A Expired - Fee Related JP3256253B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | パルス密度変調形d/a変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3256253B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06141552A (ja) * | 1992-10-26 | 1994-05-20 | Kasuga Denki Kk | 高周波高圧電源の電力制御装置 |
JP3888565B2 (ja) * | 1998-03-13 | 2007-03-07 | ソニー株式会社 | パルス密度変調装置 |
JP4730242B2 (ja) * | 2006-07-27 | 2011-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | 温度検出回路およびその補正方法 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP33776791A patent/JP3256253B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05152966A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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