JP3825565B2 - Integration type A / D conversion calibration method and integration type A / D converter - Google Patents

Integration type A / D conversion calibration method and integration type A / D converter Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積分定数のバラツキを校正できるようにした積分型A/D変換校正方法及び積分型A/D変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
積分型A/D変換器は、最初に被変換電圧を入力し予め決めた一定期間だけ積分して積分電圧を得、次に基準電圧を入力して同一時定数でその積分電圧が元の積分前の電圧になるまで逆方向に積分(逆積分)し、その逆積分の積分時間のカウント数に基づいてA/D変換を行うものであり、その内で特に変換時間が短く精度の高いA/D変換器として、図4に示すものがある。
【0003】
図4において、1は被変換電圧Vin(>0)が入力する入力端子、2は基準電圧Vr(>0)が入力する入力端子、3はオペアンプにより構成した電圧ホロワとしてのバッファ、4は積分器、5は積分器4の積分電圧Vcを基準値Vaと比較する比較器、6はアナログスイッチS1〜S11のオン/オフの切り替えその他を行う制御回路、7は制御回路6から出力するクロックをカウントするカウンタ、8はカウンタ7のカウント値からA/D変換値(ディジタル値)を演算する演算部である。積分器4は積分定数を決める2個の抵抗R1,R2、コンデンサC1、及びオペアンプ41を有する。
【0004】
このA/D変換器では、図5に示すようにスイッチS1〜S11をオン/オフ制御することによりその変換が行われる。まずスイッチS3、S6〜S8、S10をオンし、他のスイッチをオフにする。これにより、回路が図6の(a)に示すように切り替えられ、コンデンサC1の電圧VcがVc=Vaになり、初期化される。
【0005】
次に、スイッチS1、S4、S7、S10をオンし、他のスイッチをオフにする。これにより、回路は図6の(b)に示すように切り替えられ、被測定電圧VinがコンデンサC1に予め決めた一定時間T1だけ積分される(取込積分)。このとき、コンデンサC1の電圧Vcは、被測定電圧Vinと積分定数C1・Rにより決まる傾斜で低下してゆく。だだし、R=R1+R2である。
【0006】
次に、スイッチS2、S5、S6、S10をオンし、他のスイッチをオフにする。これにより、回路は図6の(c)に示すように切り替えられる。そして、基準電圧Vrにより積分電圧Vcが初期化時の電圧(Vc=Va)になるまで逆積分を行う(測定積分)。この時間はT2である。
【0007】
以上において、被測定電圧Vinは、時間T2の期間中に発生するクロックをカウンタ7によりカウントすれば、そのカウント値をディジタル値N1で表すことができるので、原理的にはこれによりA/D変換が可能である。
【0008】
しかし、カウントすべきクロックは1周期あたり有限の時間をもつので、前記ディジタル値N1は、時間T2の開始から比較器5の出力電圧Voが反転した直後までのクロック数を表し、出力電圧Voの反転からそのクロックがカウンタ7を次にトリガするエッジまでの間の時間がA/D変換の誤差となる。
【0009】
すなわち、時間T2の開始時点をクロックのカウンタトリガエッジに意図的に合わせることはできるが、終了時点はこれが不可能で、標本化誤差Eが生じることになる。
【0010】
そこで、この誤差E(最大1クロック未満の誤差)を少なくするために、次に抵抗を(R1+R2=R)からR1(=R/n)に切り替えて、その誤差Eを積分する。ただし、1/n=R1/(R1+R2)である。
【0011】
すなわち、スイッチS2、S5、S6、S9、S11をオンし、他のスイッチをオフして、回路を図6の(d)に示すように切り替え、基準電圧Vrにより一定時間T3だけ続けて積分を行う(取込積分)。このときは、積分定数がC1・R/nとなり、急峻な傾斜で基準電圧Vrよる積分が行われる。このときの時間T3中での積分電圧の変化幅は、前記した誤差Eに相当する電圧をVeとすると、n倍した内容n・Veを表すものとなる。
【0012】
次に、スイッチS2、S4、S7、S10をオンし、他のスイッチをオフにすることにより、回路を図6の(e)に示すように切り替え、コンデンサC1に積分された前記電圧を逆積分する(測定積分)。この逆積分の積分開始からコンデンサC1の電圧Vcが低下して比較器5の出力Voが反転する(Vc=Vo)までの時間をT4とし、その間のカウンタ7のカウント値をN2とすると、N2=n・Veである。
【0013】
従って、入力電圧Vinのディジタル値Nは、
N=n・N1−N2 ・・・(1)
で表され、前記した標本化誤差Eが補正されて少なくなる。なお、カウント値N2も前記したカウント値N1を得たときと同様な標本化誤差が含まれるが、この誤差は既に1/nになっているので、必要があれば同様な処理を繰り返せばよい(以上についての詳細は、特願平8−034406号、特願平9−334809号参照)。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した積分型A/D回路は、2個の抵抗R1、R2の値にバラツキがあると、式(1)のnにバラツキが現れ、A/D変換したディジタル値に大きな影響を及ぼすことになる。これらの抵抗の値は、それを外付けとしたときはその値を調整することができるが、温度や湿度等の使用条件、経時変化等によってその値が事後的に変動することは避けられず、またこれらの抵抗を1チップのIC内に組み込んだときはその調整が全く不可能であり、いずれの場合も、A/D変換に誤差を生じさせる大きな要因となっていた。
【0015】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、2個の積分定数の比率を調べ、この結果によってA/D変換時の積分時間を調整するようにして、積分定数のバラツキを校正できるようにした積分型A/D校正方法及び積分型A/D回路を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第1の発明は、第2の積分定数のみを使用して、又は第1及び第2の積分定数を使用して被測定電圧をA/D変換し、この後に前記第1及び第2の積分定数を使用して前記A/D変換の標本化誤差を縮小させるためのA/D変換を行う積分型A/D変換方法において、前記第1の積分定数を使用し予め決めた第1の期間だけ基準電圧を入力して積分電圧を得、次に前記第2の積分定数及び前記基準電圧を使用して前記積分電圧が元の電圧になるまでの第2の期間だけ逆方向に積分し、前記第2の期間の設計値と実際値の比率を求め、該比率に基づいて、前記第1及び第2の積分定数により行うA/D変換における前記第2の積分定数による積分期間を校正するように構成した。
【0017】
第2の発明は、第1の発明において、前記第2の期間をクロックのカウント数により求め、該カウント数の設計値と実際値の比率に基づいて、以後の前記第2の積分定数により行う積分期間を求めるクロックの周期を調整するように構成した。
【0018】
第3の発明は、第2の発明において、前記クロックを発生させる発振器の出力側に分周器を設け、該分周器の出力クロックのカウント数により前記第1及び第2の期間を求め、それ以後の前記第2の積分定数により行う積分期間のカウントを行うとき、前記分周器の分周比として前記第2の期間のカウント値を使用するように構成した。
【0019】
第4の発明は、第2の積分定数のみを使用して、又は第1及び第2の積分定数を使用して被測定電圧をA/D変換し、この後に前記第1及び第2の積分定数を使用して前記A/D変換の標本化誤差を縮小させるためのA/D変換を行う積分型A/D変換器において、積分期間をカウントするためのクロックの周期を設定する分周器を具備し、前記第1の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を固定値とし、前記第1及び第2の積分定数により行うA/D変換における前記第2の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を、前記第1の積分定数と前記第2の積分定数の比率の設計値と実際値との比率に応じて変化させるように構成した。
【0020】
第5の発明は、第4の発明において、前記第2の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を、前記第1の積分定数により基準電圧を積分して得た積分電圧を前記第2の積分定数と前記基準電圧を使用して元の電圧になるまで逆方向に積分するまでの期間の前記固定の分周比でのクロック数により設定するように構成した。
【0021】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
図1の(a)は本発明の第1の実施の形態で使用するA/D変換器の回路図である。なお、これは図4に示したものと同じであるが、制御回路6、カウンタ7、演算部8等は省略している。図1の(b)はその制御動作説明図である。
【0022】
本実施の形態では、図1の(b)及び図2の(a)に示すように、抵抗をR1のみとして初期化した後、同様に抵抗をR1のみとして基準電圧Vrを予め決めた一定時間Taだけ積分(第1積分)し、次に抵抗を「R1+R2」に切り替えて、積分電圧VcがVaに戻るまで同じ基準電圧Vrで逆積分(第2積分)する。この時間をTbとする。この結果、
R1/(R1+R2)=Ta/Tb ・・・(2)
の関係が得られる。もし、製造上のバラツキで、R1とR2の比が本来の値と異なっていた場合は、時間Taは一定であるので、その誤差はTbに現れる。
【0023】
そして、時間TaとTbをカウンタでカウントすると、時間Taに対応するカウント値Na、時間Tbに対応するカウント値Nbが得られるので、
R1/(R1+R2)=Na/Nb ・・・(3)
の関係が得られる。なお、NaとNbにはディジタル変換時に前記した標本化誤差が生じるがここでは無視する。
【0024】
一方、時間Tbはその本来の値(誤差の無い値)を時間Taに対応するものとして設計時等に予め設定しておくことができ、そのカウント値をNb’とし、そのときの計数クロックの周期をTclkすると、
Tb=Nb・Tclk
=Nb’・{(Nb/Nb’)Tclk}
=Nb’・Tclk’ ・・・(4)
ただし、Tclk’=(Nb/Nb’)Tclk
となる。つまり、時間Tbはクロック周期がTclk’のクロックにより、理想のカウント値Nb’だけカウントした時間に等しい。
【0025】
以上から、抵抗R1のみを使用して積分(第1積分)する積分期間のクロックの周期をTclkとし、抵抗「R1+R2」を使用して逆積分(第2積分)する積分期間のクロックの周期をTclk’とすると、後者でのクロックのカウント値は理想の値であるNb’となる。
【0026】
従って、抵抗R1、R2の比にバラツキがあっても、抵抗R1のみを使用する積分の期間を周期Tclkのクロックでカウントし、抵抗「R1+R2」を使用する積分の期間を周期Tclk’のクロックでカウントすると、その誤差がキャンセルされる。
【0027】
よって、この後に行われる抵抗R1を使用した積分と抵抗「R1+R2」を使用した逆積分を行うA/D変換、つまり標本化誤差を補正するためのA/D変換では、抵抗「R1+R2」を使用する積分の期間については周期Tclk’のクロックでカウントする。
【0028】
なお、上記第1積分、第2積分の直後に行われる被測定電圧VinのA/D変換(図1の(b)のT1,T2)では、積分も逆積分も抵抗「R1+R2」を使用しているので、抵抗R1とR2の比のバラツキによる影響は現れないため、必ずしも周期Tclk’のクロックを使用する必要はないが、あえて使用することもできる。
【0029】
しかし、被測定電圧VinのA/D変換において、抵抗R1を使用した積分と抵抗「R1+R2」を使用した逆積分を行う(この手法では、逆積分期間が長くなるので分解能を上げることができる。)ときは、抵抗「R1+R2」を使用する積分の期間については周期Tclk’のクロックでカウントする。
【0030】
[第2の実施の形態]
上記のように、抵抗「R1+R2」を使用する積分のときは、使用するクロックの周期をTclkからTclk'に切り替えてカウンタ7を動作させれば良いことがわかった。そこで、この第2の実施の形態では、積分定数の比率の理想値の一例として、R1/(R1+R2)=1/10とし、カウントすべきクロックの周期を抵抗R1による積分のカウント時と、抵抗「R1+R2」による積分のカウント時とで、分周器の分周比を調整して異ならせる。
【0031】
図3はこの第2の実施の形態の構成を示す図であり、9は固定周波数のクロックの発振器、10はこの周波数を分周する分周器である。他は、図4に示したものと同じである。
【0032】
まず、抵抗R1を使用する第1積分時に、クロック周期をTclkとしてクロック数Na=10だけ積分し、次に抵抗を「R1+R2」に切り替えて、積分電圧Vcが第1積分の開始電圧に戻るまで第2積分を行い、その間のクロック数Nbを得る。このときのクロック数Nbが、Nb=100であるならば、抵抗R1,R2の比はバラツキがないことになるが、Nb≠100のときはバラツキがあることになる。
【0033】
そこで、分周器10の分周比を、その理想値の「100」を中心値として、±50%のマージンを考慮して、「50〜150」の範囲で設定できるようにしておく。
【0034】
上記のように、抵抗R1,R2の比にバラツキのないときは、Nb=100であるので、分周器10の分周比として「100」を設定する。また、例えば、Nb=94のときは、理想値「100」よりも少なく「R1+R2」の値が理想の値よりも小さいことを示すので、クロックの周期を小さく、つまり分周比を「94」に設定すればよい。この分周比を使用した分周器10の出力クロックにより前記第2積分を行えば、今度はカウント数Nb=100となる。一方、Nb=121のときは、理想値「100」よりも多く「R1+R2」の値が理想の値よりも大きいことを示すので、クロックの周期を大きく、つまり分周比を「121」に設定すればよい。
【0035】
このように、分周器10の分周比の設定に、第2積分の積分期間Tbのカウント値Nbをそのまま使用することにより、抵抗R1、R2のバラツキを即座にキャンセルすることができることになる。
【0036】
すなわち、本来のA/D変換に先だって第1積分、第2積分を行って、その第2積分によりカウント値Nbを得ておけば、以後の抵抗R1を使用する積分時は分周比を「100」とし、抵抗「R1+R」を使用する積分時(異なった積分定数を使用する被測定電圧のA/D変換時や標本化誤差補正の為のA/D変換時)は分周比をカウント値Nbとすることにより、抵抗R1、R2のバラツキの影響を受けることなく、A/D変換を行うことができる。
【0037】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、積分定数に、製造時のバラツキばかりか、温度変化や経時変化等により事後的にバラツキが生じた場合であっても、そのバラツキの影響をキャンセルすることができ、量産時の細かい調整が不要となり、またIC化をより促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は第1の実施の形態で使用した積分型A/D変換器の要部の回路図、(b)はスイッチ切り替えの説明図である。
【図2】 (a)〜(c)は図1の(b)に示すスイッチ切替えにより切り替えられた積分型A/D変換器の要部の回路である。
【図3】 第2の実施の形態の説明図である。
【図4】 従来の積分型A/D変換器の回路図である。
【図5】 図4のA/D変換器の動作説明図である。
【図6】 図4に示すスイッチ切替えにより切り替えられた積分型A/D変換器の要部の回路である。
【符号の説明】
1,2:入力端子、3:バッファ、4:積分器、41:オペアンプ、5:比較器、6:制御回路、7:カウンタ、8:演算部、9:発振器、10:分周器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an integral type A / D conversion calibration method and an integral type A / D converter that can calibrate variations in integral constants.
[0002]
[Prior art]
The integration type A / D converter first inputs the converted voltage, integrates it for a predetermined period, obtains the integrated voltage, then inputs the reference voltage, and the integrated voltage becomes the original integration with the same time constant. It integrates in the reverse direction until it reaches the previous voltage (inverse integration), and performs A / D conversion based on the count number of the integration time of the inverse integration, among which the conversion time is particularly short and highly accurate. An example of the / D converter is shown in FIG.
[0003]
In FIG. 4, 1 is an input terminal to which the converted voltage Vin (> 0) is input, 2 is an input terminal to which the reference voltage Vr (> 0) is input, 3 is a buffer as a voltage follower constituted by an operational amplifier, and 4 is an integration 5 is a comparator that compares the integrated voltage Vc of the integrator 4 with the reference value Va, 6 is a control circuit that performs on / off switching of the analog switches S1 to S11, and 7 is a clock that is output from the control circuit 6. A counter for counting 8 is an arithmetic unit for calculating an A / D conversion value (digital value) from the count value of the counter 7. The integrator 4 includes two resistors R1 and R2 that determine an integration constant, a capacitor C1, and an operational amplifier 41.
[0004]
In this A / D converter, the conversion is performed by on / off controlling the switches S1 to S11 as shown in FIG. First, the switches S3, S6 to S8, and S10 are turned on, and the other switches are turned off. As a result, the circuit is switched as shown in FIG. 6A, and the voltage Vc of the capacitor C1 becomes Vc = Va and is initialized.
[0005]
Next, the switches S1, S4, S7, and S10 are turned on, and the other switches are turned off. As a result, the circuit is switched as shown in FIG. 6B, and the measured voltage Vin is integrated into the capacitor C1 for a predetermined time T1 (take-in integration). At this time, the voltage Vc of the capacitor C1 decreases at a slope determined by the measured voltage Vin and the integration constant C1 · R. However, R = R1 + R2.
[0006]
Next, the switches S2, S5, S6, and S10 are turned on, and the other switches are turned off. Thereby, the circuit is switched as shown in FIG. Then, reverse integration is performed with the reference voltage Vr until the integration voltage Vc reaches the voltage at initialization (Vc = Va) (measurement integration). This time is T2.
[0007]
In the above, the voltage to be measured Vin can be represented by the digital value N1 if the clock generated during the period of time T2 is counted by the counter 7, and in principle, this allows the A / D conversion. Is possible.
[0008]
However, since the clock to be counted has a finite time per cycle, the digital value N1 represents the number of clocks from the start of time T2 to immediately after the output voltage Vo of the comparator 5 is inverted, and the output voltage Vo The time between the inversion and the next edge at which the clock triggers the counter 7 is an A / D conversion error.
[0009]
That is, the start point of the time T2 can be intentionally matched with the counter trigger edge of the clock, but this is not possible at the end point, and a sampling error E occurs.
[0010]
In order to reduce this error E (maximum error of less than 1 clock), the resistance is then switched from (R1 + R2 = R) to R1 (= R / n), and the error E is integrated. However, 1 / n = R1 / (R1 + R2).
[0011]
That is, the switches S2, S5, S6, S9, S11 are turned on, the other switches are turned off, the circuit is switched as shown in FIG. 6 (d), and the integration is continued for a certain time T3 by the reference voltage Vr. Perform (take-in integration). At this time, the integration constant is C1 · R / n, and the integration with the reference voltage Vr is performed with a steep slope. The change width of the integrated voltage during the time T3 at this time represents the content n · Ve multiplied by n, where Ve is the voltage corresponding to the error E described above.
[0012]
Next, by turning on the switches S2, S4, S7, and S10 and turning off the other switches, the circuit is switched as shown in FIG. 6E, and the voltage integrated in the capacitor C1 is inversely integrated. (Measurement integration) Assuming that the time from the start of the reverse integration until the voltage Vc of the capacitor C1 decreases and the output Vo of the comparator 5 is inverted (Vc = Vo) is T4, and the count value of the counter 7 during that time is N2, N2 = N · Ve.
[0013]
Therefore, the digital value N of the input voltage Vin is
N = n · N1-N2 (1)
The sampling error E described above is corrected and reduced. The count value N2 includes the same sampling error as when the count value N1 is obtained. However, since this error is already 1 / n, the same processing may be repeated if necessary. (For details of the above, see Japanese Patent Application Nos. 8-034406 and 9-334809).
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described integral type A / D circuit, if the values of the two resistors R1 and R2 are varied, the variation appears in n in the equation (1), which greatly affects the A / D converted digital value. It will be. The values of these resistors can be adjusted when they are externally attached, but it is inevitable that the values will fluctuate afterwards due to usage conditions such as temperature and humidity, changes over time, etc. Further, when these resistors are incorporated in a one-chip IC, the adjustment cannot be performed at all, and in either case, it is a major factor causing an error in A / D conversion.
[0015]
The present invention has been made in view of the above points. The object of the present invention is to investigate the ratio of two integration constants and adjust the integration time during A / D conversion based on the result, thereby integrating An integral A / D calibration method and an integral A / D circuit that can calibrate variations in constants.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention performs A / D conversion on the measured voltage using only the second integration constant or using the first and second integration constants, and thereafter In the integration type A / D conversion method for performing A / D conversion for reducing the sampling error of the A / D conversion using the first and second integration constants, the first integration constant is used. A reference voltage is inputted for a predetermined first period to obtain an integration voltage, and then the second period until the integration voltage becomes the original voltage using the second integration constant and the reference voltage. The second integration in the A / D conversion performed by the first and second integration constants based on the ratio and obtaining the ratio between the design value and the actual value in the second period. It was configured to calibrate the constant integration period.
[0017]
According to a second invention, in the first invention, the second period is obtained from a clock count number, and based on a ratio between a design value and an actual value of the count number, the second integration constant is used thereafter. The clock period for obtaining the integration period is adjusted.
[0018]
According to a third invention, in the second invention, a frequency divider is provided on an output side of the oscillator for generating the clock, and the first and second periods are obtained by the count number of the output clock of the frequency divider, Thereafter, when counting of the integration period performed by the second integration constant is performed, the count value of the second period is used as the frequency division ratio of the frequency divider.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, the measured voltage is A / D converted using only the second integration constant or using the first and second integration constants, and thereafter the first and second integrations are performed. Integral A / D converter for performing A / D conversion for reducing sampling error of A / D conversion using a constant, a frequency divider for setting a clock cycle for counting an integration period And the second integration constant in the A / D conversion performed by the first and second integration constants, with the frequency division ratio of the frequency divider when using the first integration constant being a fixed value. The frequency division ratio of the frequency divider when using the circuit is changed in accordance with the ratio between the design value and the actual value of the ratio between the first integral constant and the second integral constant.
[0020]
In a fifth aspect based on the fourth aspect, the frequency dividing ratio of the frequency divider when using the second integral constant is the integrated voltage obtained by integrating a reference voltage with the first integral constant. Is set by the number of clocks at the fixed frequency division ratio during the period until the original voltage is integrated in the reverse direction using the second integration constant and the reference voltage.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1A is a circuit diagram of an A / D converter used in the first embodiment of the present invention. Although this is the same as that shown in FIG. 4, the control circuit 6, the counter 7, the arithmetic unit 8 and the like are omitted. FIG. 1B is an explanatory diagram of the control operation.
[0022]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1B and FIG. 2A, after a resistor is initialized with only R1, the reference voltage Vr is determined for a predetermined time similarly with the resistor only R1. Integrate by Ta (first integration), then switch the resistance to “R1 + R2”, and perform reverse integration (second integration) with the same reference voltage Vr until the integration voltage Vc returns to Va. This time is Tb. As a result,
R1 / (R1 + R2) = Ta / Tb (2)
The relationship is obtained. If the ratio between R1 and R2 is different from the original value due to manufacturing variations, the time Ta is constant and the error appears in Tb.
[0023]
When the times Ta and Tb are counted by the counter, a count value Na corresponding to the time Ta and a count value Nb corresponding to the time Tb are obtained.
R1 / (R1 + R2) = Na / Nb (3)
The relationship is obtained. Note that the sampling error described above occurs in Na and Nb during digital conversion, but is ignored here.
[0024]
On the other hand, the time Tb can be set in advance at the time of design as its original value (value without error) corresponding to the time Ta, the count value is Nb ′, and the count clock at that time If the cycle is Tclk,
Tb = Nb · Tclk
= Nb ′ · {(Nb / Nb ′) Tclk}
= Nb '· Tclk' (4)
However, Tclk ′ = (Nb / Nb ′) Tclk
It becomes. That is, the time Tb is equal to the time counted by the ideal count value Nb ′ by the clock having the clock cycle Tclk ′.
[0025]
From the above, the clock period of the integration period for integration (first integration) using only the resistor R1 is Tclk, and the clock period of the integration period for reverse integration (second integration) using the resistor “R1 + R2” is Assuming Tclk ′, the clock count value in the latter is Nb ′, which is an ideal value.
[0026]
Therefore, even if the ratio between the resistors R1 and R2 varies, the integration period using only the resistor R1 is counted with the clock having the cycle Tclk, and the integration period using the resistor “R1 + R2” is counted with the clock having the cycle Tclk ′. When counting, the error is cancelled.
[0027]
Therefore, the resistor “R1 + R2” is used in the A / D conversion in which the integration using the resistor R1 and the inverse integration using the resistor “R1 + R2” are performed, that is, the A / D conversion for correcting the sampling error. The integration period is counted with a clock having a cycle Tclk ′.
[0028]
In the A / D conversion of the measured voltage Vin performed immediately after the first integration and the second integration (T1 and T2 in FIG. 1B), the resistor “R1 + R2” is used for both integration and inverse integration. Therefore, since there is no influence due to the variation in the ratio of the resistors R1 and R2, it is not always necessary to use the clock having the period Tclk ′, but it can also be used.
[0029]
However, in the A / D conversion of the voltage to be measured Vin, the integration using the resistor R1 and the inverse integration using the resistor “R1 + R2” are performed (in this method, the inverse integration period becomes longer, so the resolution can be increased. ), The integration period using the resistor “R1 + R2” is counted with a clock having a cycle Tclk ′.
[0030]
[Second Embodiment]
As described above, it was found that in the case of integration using the resistor “R1 + R2,” the counter 7 should be operated by switching the clock cycle to be used from Tclk to Tclk ′. Therefore, in the second embodiment, R1 / (R1 + R2) = 1/10 as an example of the ideal value of the integration constant ratio, and the period of the clock to be counted is counted when integrating by the resistor R1. The frequency dividing ratio of the frequency divider is adjusted to be different from that at the time of integration counting by “R1 + R2.”
[0031]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the second embodiment. Reference numeral 9 denotes a fixed-frequency clock oscillator, and reference numeral 10 denotes a frequency divider. Others are the same as those shown in FIG.
[0032]
First, during the first integration using the resistor R1, the clock cycle is Tclk and integration is performed by the number of clocks Na = 10. Then, the resistor is switched to “R1 + R2” until the integration voltage Vc returns to the start voltage of the first integration. The second integration is performed to obtain the clock number Nb during that time. If the number of clocks Nb at this time is Nb = 100, the ratio of the resistors R1 and R2 will not vary, but if Nb ≠ 100, there will be variation.
[0033]
Therefore, the frequency division ratio of the frequency divider 10 can be set in the range of “50 to 150” with the ideal value “100” as the center value and considering a margin of ± 50%.
[0034]
As described above, when there is no variation in the ratio between the resistors R1 and R2, since Nb = 100, “100” is set as the frequency dividing ratio of the frequency divider 10. Further, for example, when Nb = 94, it indicates that the value of “R1 + R2” is smaller than the ideal value “100” and smaller than the ideal value. Therefore, the clock cycle is reduced, that is, the frequency division ratio is “94”. Should be set. If the second integration is performed by the output clock of the frequency divider 10 using this frequency division ratio, the count number Nb = 100. On the other hand, when Nb = 121, it indicates that the value of “R1 + R2” is larger than the ideal value “100” and is larger than the ideal value. Therefore, the clock cycle is increased, that is, the frequency division ratio is set to “121”. do it.
[0035]
In this way, by using the count value Nb of the integration period Tb of the second integration as it is for setting the frequency dividing ratio of the frequency divider 10, the variation of the resistors R1 and R2 can be canceled immediately. .
[0036]
That is, if the first integration and the second integration are performed prior to the original A / D conversion and the count value Nb is obtained by the second integration, the dividing ratio is set to “ 100 ”and when dividing using the resistor“ R1 + R ”(during A / D conversion of the measured voltage using different integration constants or A / D conversion for sampling error correction), the division ratio is counted. By setting the value to Nb, A / D conversion can be performed without being affected by variations in the resistances R1 and R2.
[0037]
【The invention's effect】
From the above, according to the present invention, even if the integration constant varies not only at the time of manufacture, but also afterwards due to temperature change or change over time, the influence of the variation can be canceled, Fine adjustment at the time of mass production is not necessary, and IC can be further promoted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a circuit diagram of the main part of an integrating A / D converter used in the first embodiment, and FIG. 1B is an explanatory diagram of switch switching.
FIGS. 2A to 2C are circuits of the main part of an integrating A / D converter switched by switch switching shown in FIG. 1B.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional integrating A / D converter.
5 is an operation explanatory diagram of the A / D converter of FIG. 4. FIG.
6 is a circuit of a main part of the integral type A / D converter switched by switch switching shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1, 2: input terminal, 3: buffer, 4: integrator, 41: operational amplifier, 5: comparator, 6: control circuit, 7: counter, 8: arithmetic unit, 9: oscillator, 10: frequency divider.

Claims (5)

第2の積分定数のみを使用して、又は第1及び第2の積分定数を使用して被測定電圧をA/D変換し、この後に前記第1及び第2の積分定数を使用して前記A/D変換の標本化誤差を縮小させるためのA/D変換を行う積分型A/D変換方法において、
前記第1の積分定数を使用し予め決めた第1の期間だけ基準電圧を入力して積分電圧を得、次に前記第2の積分定数及び前記基準電圧を使用して前記積分電圧が元の電圧になるまでの第2の期間だけ逆方向に積分し、
前記第2の期間の設計値と実際値の比率を求め、該比率に基づいて、前記第1及び第2の積分定数により行うA/D変換における前記第2の積分定数による積分期間を校正するようにしたことを特徴とする積分型A/D変換校正方法。
A / D conversion of the measured voltage using only the second integration constant or using the first and second integration constants, and then using the first and second integration constants In the integration type A / D conversion method for performing A / D conversion for reducing the sampling error of A / D conversion,
Using the first integration constant, a reference voltage is input for a predetermined first period to obtain an integration voltage, and then using the second integration constant and the reference voltage, the integration voltage is restored to the original voltage. Integrate in the reverse direction for the second period until it reaches the voltage,
A ratio between the design value and the actual value in the second period is obtained, and based on the ratio, the integration period by the second integration constant in the A / D conversion performed by the first and second integration constants is calibrated. An integration type A / D conversion calibration method characterized by the above.
前記第2の期間をクロックのカウント数により求め、該カウント数の設計値と実際値の比率に基づいて、以後の前記第2の積分定数により行う積分期間を求めるクロックの周期を調整することを特徴とする請求項1に記載の積分型A/D変換校正方法。The second period is obtained from the count number of the clock, and the period of the clock for obtaining the integration period performed by the second integration constant is adjusted based on the ratio between the design value and the actual value of the count number. The integration type A / D conversion calibration method according to claim 1, wherein: 前記クロックを発生させる発振器の出力側に分周器を設け、該分周器の出力クロックのカウント数により前記第1及び第2の期間を求め、それ以後の前記第2の積分定数により行う積分期間のカウントを行うとき、前記分周器の分周比として前記第2の期間のカウント値を使用することを特徴とする請求項2に記載の積分型A/D変換校正方法。A frequency divider is provided on the output side of the oscillator for generating the clock, the first and second periods are obtained from the count of the output clock of the frequency divider, and the integration performed by the second integration constant thereafter 3. The integral A / D conversion calibration method according to claim 2, wherein when the period is counted, the count value of the second period is used as a frequency division ratio of the frequency divider. 第2の積分定数のみを使用して、又は第1及び第2の積分定数を使用して被測定電圧をA/D変換し、この後に前記第1及び第2の積分定数を使用して前記A/D変換の標本化誤差を縮小させるためのA/D変換を行う積分型A/D変換器において、
積分期間をカウントするためのクロックの周期を設定する分周器を具備し、前記第1の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を固定値とし、前記第1及び第2の積分定数により行うA/D変換における前記第2の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を、前記第1の積分定数と前記第2の積分定数の比率の設計値と実際値との比率に応じて変化させることを特徴とする積分型A/D変換器。
A / D conversion of the measured voltage using only the second integration constant or using the first and second integration constants, and then using the first and second integration constants In an integrating A / D converter that performs A / D conversion for reducing sampling error of A / D conversion,
A frequency divider for setting a cycle of a clock for counting the integration period, wherein the frequency division ratio of the frequency divider when using the first integration constant is a fixed value, The division ratio of the frequency divider when using the second integration constant in the A / D conversion performed by the integration constant is expressed as the design value of the ratio between the first integration constant and the second integration constant. An integral type A / D converter characterized by being changed according to a ratio to an actual value.
前記第2の積分定数を使用するときの前記分周器の分周比を、
前記第1の積分定数により基準電圧を積分して得た積分電圧を前記第2の積分定数と前記基準電圧を使用して元の電圧になるまで逆方向に積分するまでの期間の前記固定の分周比でのクロック数により設定することを特徴とする請求項4に記載の積分型A/D変換器。
The frequency division ratio of the frequency divider when using the second integration constant is
The fixed voltage during the period until the integrated voltage obtained by integrating the reference voltage with the first integration constant is integrated in the reverse direction until the original voltage is obtained using the second integration constant and the reference voltage. 5. The integral type A / D converter according to claim 4, wherein the integral type A / D converter is set according to the number of clocks at a frequency division ratio.
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