JP4155808B2 - 電子ユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロジックシステムやCPUに供給されるロジック用電源とA/D変換すべきアナログ信号を入力してCPUに出力する入力コネクタに供給されるアナログ用電源とを複数のレギュレータにより分離して供給する電子ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロジック用電源とアナログ用電源とを用いる電子ユニットにおける電源供給方法について図6、図7を参照して説明する。図6に示す従来の電子ユニットは、レギュレータ10、CPU(Central Processing Unit)20、ロジックシステム30、および入力コネクタ40を備える。レギュレータ10は、外部からの入力電源を降圧して安定化させ、CPU20、ロジックシステム30、および入力コネクタ40に等しい電圧の電源を供給している。CPU20は、入力されたデータをプログラムに従い演算し、演算したデータを出力する。入力コネクタ40は、外部からのA/D変換すべきアナログ信号入力をCPU20に出力する。
【0003】
当該電子ユニットは、ロジックシステム30、および入力コネクタ40が少ないため、消費電流が多くない。したがって、1個の通常のレギュレータ10で、安定した電源供給を行うことができ、高価でハイスペックなレギュレータを使用する必要もなく、発熱もあまり問題にならない。
【0004】
一方、図7に示す従来の電子ユニットは、図6と比較し、多数のロジックシステム301〜30m(mは2以上の任意の整数を表す。)および入力コネクタ401〜40n(nは2以上の任意の整数を表す。)を備えている。そして、CPU20も、複数のA/D変換入力端子を備えている。したがって、少なくとも図6に示した電子ユニットより、ロジックシステム301〜30mおよび入力コネクタ401〜40nの消費電流が増加する。
【0005】
また、可変抵抗器、アナログスイッチ、マイクロコンピュータ、およびA/D変換器を備える電源電圧調整装置であって、当該アナログスイッチにより当該抵抗値を変更し、抵抗分圧比を調整して、レギュレータの出力電圧を調整する技術が開示されている(特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−334255号公報 (第3頁、図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1は、単数のレギュレータの出力電圧を調整する構成を開示するが、複数のレギュレータを使用した場合のレギュレータ間のバラツキによるA/D変換入力読み込み精度の補正を実現する構成を開示または示唆していない。
【0008】
上記図7に示した電子ユニットは、多数のロジックシステム301〜30mおよび入力コネクタ401〜40nを備えており、消費電流が増加する。消費電流が増加すると、高価でハイスペックなレギュレータを使用しなければならず、発熱の問題も生じてしまう。
【0009】
そこで、高価でハイスペックなレギュレータを使用しないで済ませるためには、複数のレギュレータを使用することが考えられる。また、A/D変換すべきアナログ信号を入力する入力ラインのノイズが大きい場合にロジック用電源とアナログ用電源とを分離しなければならない場合にも、複数のレギュレータを使用することが考えられる。
【0010】
しかしながら、複数のレギュレータを使用すると、レギュレータ間の電位差のバラツキにより、入力コネクタ401〜40nおよびCPUのA/D変換入力端子を介して入力されるA/D変換すべきアナログ信号入力のA/D変換に誤りが生じる可能性が高まってしまう。すなわち、ハイスペックでないレギュレータの場合、その電源電圧が消費電流によって変動し、電源供給を受けて入力コネクタが外部から入力するA/D変換すべきアナログ信号が、供給される電源電圧の増減に応じて増減するようになるって、入力コネクタ401〜40nおよびCPU20に電源を供給するレギュレータ間の電源電圧に差が生じ、この差に応じた大きさの誤差が入力コネクタ401〜40nに入力されたアナログ信号のA/D変換値に生じるようになる。
【0011】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、複数のレギュレータを使用することによる電位差のバラツキによるA/D変換精度の低下を軽減し、A/D変換すべきアナログ信号入力のA/D変換の精度を保つことができる電子ユニットを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためなされた請求項1に係る発明の電子ユニットは、図1の基本構成図に示すように、電源供給を受けてA/D変換および論理演算を行うCPU20に供給される第1の電源と、電源供給を受けて供給された電源電圧の増減に応じて増減する外部からのA/D変換すべきアナログ信号を入力してCPUに出力する複数の入力コネクタ401〜40nに供給される第2の電源とが複数のレギュレータ101、102により分離して供給されて駆動され、前記第1の電源及び前記第2の電源の電源電圧が等しいとき前記CPUが行うA/D変換の精度が保たれる電子ユニットであって、前記CPU20は、前記第1の電源用のレギュレータ101の電源電圧を第1のA/D変換入力、前記第2の電源用のレギュレータ102の電源電圧を第2のA/D変換入力、および前記入力コネクタ401〜40nからのアナログ信号を第3のA/D変換入力としてそれぞれ読み込んでA/D変換するA/D変換手段20aと、前記A/D変換された第1のA/D変換入力を前記A/D変換された第2のA/D変換入力で除して補正係数を生成する補正係数生成手段20bと、前記補正係数生成手段20bにより生成された補正係数を前記A/D変換された第3のA/D変換入力に掛けて、該第3のA/D変換入力をそれぞれ補正する補正手段20cとを含むことを特徴とする。
【0013】
したがって、請求項1記載の発明によれば、複数の入力コネクタ401〜40nが、第2の電源のレギュレータ102からの電源供給を受けて、外部からのA/D変換すべきアナログ信号を入力してCPU20に出力し、CPU20が、第1の電源のレギュレータ101からの電源供給を受けて、A/D変換および論理演算を行い、A/D変換手段20aが、第1の電源のレギュレータ101の電源電圧を第1のA/D変換入力、第2の電源のレギュレータ102の電源電圧を第2のA/D変換入力、および入力コネクタ401〜40nからのA/D変換すべきアナログ信号を第3のA/D変換入力としてそれぞれ読み込んでA/D変換し、補正係数生成手段20bが、それぞれA/D変換された第1のA/D変換入力を第2のA/D変換入力で除して補正係数を生成し、補正手段20cが、補正係数をA/D変換された第3のA/D変換入力に掛けて、A/D変換された第3のA/D変換入力を補正することにより、第1の電源及び第2の電源の電源電圧が等しいときCPUが行うA/D変換の精度が保たれる電子ユニットにおいてレギュレータ間に電位差が生じても、複数のレギュレータを使用する電子ユニットに設置されるCPUのA/D変換精度を保つことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。本実施形態における電子ユニットは、レギュレータ101、102、CPU20、入力コネクタ401〜40n、およびロジックシステム301〜30mを備える。本実施形態は、複数の入力コネクタ401〜40n、および複数のロジックシステム301〜30mを備えており、消費電流が大きいため、2個のレギュレータ101、102を用いる。1個のレギュレータ101では、高価なハイスペックのものを使用することが必要となり、発熱の問題も大きくなる。
【0015】
レギュレータ101は、ロジック用電源である第1の電源として機能し、CPU20のVcc端子、AVss端子、およびロジックシステム301〜30mに、例えば5V程度の電源を供給する。レギュレータ102は、アナログ用電源である第2の電源として機能し、入力コネクタ401〜40nに電源を供給する。また、レギュレータ101、102は、その出力電圧をCPU20の2つのA/D入力端子に、補正係数を生成するためA/D変換すべき電圧入力であるA/D入力11、A/D入力12としてそれぞれ供給する。
【0016】
CPU20は、上述したVcc端子、AVcc端子、Vss端子、AVss端子、および2つのA/D入力端子11および12の他に、入力コネクタ401〜40nに入力したA/D変換すべきアナログ信号入力であるA/D入力1〜nのための複数のA/D入力端子を備える。Vcc端子は、ロジック用の電源電圧を、AVccは、A/D変換用の電源電圧をそれぞれ印加する端子である。Vss端子は、ロジック用の電源を、AVss端子は、A/D用の電源をそれぞれ接地するための端子である。
【0017】
ここで、Vcc端子とAVcc端子とが別ラインとなっているのは、演算素子、内部メモリ、バスなどのためのロジック電源と、A/D変換用の電源とを分離することにより、演算素子、内部メモリ、バスからの、A/D変換への影響を少なくするためである。A/D変換の精度は、AVccが安定していないと悪くなる。Vcc端子とAVcc端子とを同一の端子にした場合、ポート出力などにより消費電流が急変した際、CPU内部のVccが不安定になり、AVccも不安定な状態になる。
【0018】
なお内部では、Vcc端子とAVcc端子とは、接続されているので、AVcc端子には、Vcc端子と同電圧を印加しなければならない。異なる電圧を印加した場合、CPU内部において、Vcc←AVcc、またはAVcc→Vccの電流が流れ、故障の原因となる。
【0019】
ロジックシステム301〜30mも、レギュレータ101からの電源供給を受けて、特定の目的に応じた各種の論理演算を行い、データの入力、加工、および出力を行う。
【0020】
入力コネクタ401〜40nは、外部から入力されるアナログ信号をCPU20にA/D入力1〜nとして供給し、電子ユニット内に取り込むためのコネクタであり、入力したアナログク信号をA/D入力1〜nとしてCPU20のA/D入力端子に印加する。入力コネクタ401〜40nは、アナログ信号を入力するための電源をレギュレータ102から得ている。
【0021】
次に、第1の実施形態における電子ユニットの動作について説明する。図3は、本発明の第1の実施形態における電子ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。まず、CPU20は、複数のA/D入力端子の1つに、レギュレータ101からA/D入力11を得る(ステップS1)。CPU20は、複数のA/D入力端子の他の1つに、レギュレータ102からA/D入力12を得る(ステップS2)。そして、A/D入力11、およびA/D入力12は、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。次に、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキを求めるために、レギュレータ101から得たA/D入力11をレギュレータ102から得たA/D入力12で除算して、補正係数Xを得る(ステップS3)。
【0022】
CPU20は、レギュレータ102から電源供給を受けている入力コネクタ401からのA/D入力1を得る(ステップS4)。そして、A/D入力1は、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。次に、CPU20は、A/D入力1にステップS3において算出された補正係数Xを乗算する(ステップS5)。これにより、A/D入力1は、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキを補正された入力となる。
【0023】
以下、入力コネクタ402〜40nについても、外部から入力があった場合は入力コネクタ401の場合と同様の処理により(ステップS6、S7)、A/D入力2〜mは、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキを補正された入力となる。本実施形態の処理において、補正係数Xは、レギュレータ101およびレギュレータ102の駆動中、適応制御により逐次更新される。
【0024】
次に、第2の実施形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施形態における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。本実施形態における電子ユニットは、レギュレータ101〜103、CPU20、入力コネクタ401〜40n、およびロジックシステム301〜30mを備える。本実施の形態は、3個のレギュレータ101〜103を用いる形態である。入力コネクタ401〜40nのmの数がさらに大きい場合に用いるとよい。
【0025】
本実施形態において、レギュレータ101は、ロジック用電源である第1の電源として機能し、レギュレータ102、103は、アナログ用電源である第2の電源として機能する。レギュレータ102は、入力コネクタの一部に電源を供給する。レギュレータ103は、残りの入力コネクタに電源を供給する。また、レギュレータ101〜103は、CPU20のA/D入力端子に補正係数を生成するためのA/D入力を供給する。
【0026】
次に、第2の実施形態における電子ユニットの動作ついて説明する。図4は、本発明の第2の実施形態における電子ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。まず、CPU20は、複数のA/D入力端子の1つに、レギュレータ101からA/D入力 11を得る(ステップS11)。CPU20は、複数のA/D入力端子の他の1つに、レギュレータ102からA/D入力12aを得る(ステップS12)。そして、A/D入力1、およびA/D入力12aは、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。次に、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキを求めるために、レギュレータ101から得たA/D入力11をレギュレータ102から得たA/D入力12aで除算して、補正係数Xaを得る(ステップS13)。
【0027】
次に本実施形態においては、CPU20は、複数のA/D入力端子のさらに他の1つに、レギュレータ103からA/D入力12bを得る(ステップS14)。そして、A/D入力12bは、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。次に、レギュレータ101とレギュレータ103との電位差のバラツキを求めるために、レギュレータ101から得たA/D入力11をレギュレータ103から得たA/D入力12bで除算して、補正係数Xbを得る(ステップS15)。
【0028】
CPU20は、レギュレータ102から電源供給を受けている入力コネクタ401からのA/D入力1を得る(ステップS16)。そして、A/D入力1は、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。CPU20は、A/D入力1にステップS13において算出された補正係数Xaを乗算する(ステップS17)。これにより、A/D入力1は、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキを補正された入力となる。以下、レギュレータ102から電源供給を受けている他の入力コネクタからのA/D入力も、補正係数Xaを乗算され、レギュレータ101とレギュレータ102との電位差のバラツキが補正された入力となる。
【0029】
次に、CPU20は、レギュレータ103から電源供給を受けている入力コネクタ40nからのA/D入力mを得る(ステップS18)。そして、A/D入力mは、CPU20内部のA/D変換器によりディジタル信号に変換される。CPU20は、A/D入力mにステップS15において算出された補正係数Xbを乗算する(ステップS19)。これにより、A/D入力mは、レギュレータ101とレギュレータ103との電位差のバラツキを補正された入力となる。以下、レギュレータ103から電源供給を受けている他の入力コネクタからのA/D入力も、補正係数Xbを乗算され、レギュレータ101とレギュレータ103との電位差のバラツキが補正された入力となる。本実施形態の処理において、補正係数Xa、Xbは、レギュレータ101〜103の駆動中、適応制御により逐次更新される。
【0030】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示したものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、本発明は、さらに複数のレギュレータを使用した場合にも適用可能である。
【0031】
なお、本発明はプログラムをコンピュータに実行させて実現することもできる。当該プログラムは、半導体IC記録媒体、磁気記録媒体、光記録媒体、若しくは光磁気記録媒体に記録されて提供される。または、プログラムサーバからネットワークを介して、FTP(File Transfer Protocol)、HTTP(hypertext transfer protocol)等のプロトコルによりダウンロードされて提供される。
【0032】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1記載の発明によれば、複数の入力コネクタが、第2の電源のレギュレータからの電源供給を受けて、外部からのA/D変換すべきアナログ信号を入力してCPUに出力し、CPUが、第1の電源のレギュレータからの電源供給を受けて、A/D変換および論理演算を行い、A/D変換手段が、第1の電源のレギュレータの電源電圧を第1のA/D変換入力、第2の電源のレギュレータの電源電圧を第2のA/D変換入力、および入力コネクタからのA/D変換すべきアナログ信号を第3のA/D変換入力としてそれぞれ読み込んでA/D変換し、補正係数生成手段が、それぞれA/D変換された第1のA/D変換入力を第2のA/D変換入力で除して補正係数を生成し、補正手段が、補正係数をA/D変換された第3のA/D変換入力に掛けて、A/D変換された第3のA/D変換入力を補正することにより、第1の電源及び第2の電源の電源電圧が等しいときCPUが行うA/D変換の精度が保たれる電子ユニットにおいてレギュレータ間に電位差が生じても、複数のレギュレータを使用する電子ユニットに設置されるCPUのA/D変換精度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における電子ユニットの基本構成図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態における電子ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】 本発明の第2の実施形態における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態における電子ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】 従来技術における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【図7】 従来技術における電子ユニットの内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101〜103 レギュレータ
20 CPU
301〜30m ロジックシステム
401〜40n 入力コネクタ
Claims (1)
- 電源供給を受けてA/D変換および論理演算を行うCPUに供給される第1の電源と、電源供給を受けて供給された電源電圧の増減に応じて増減する外部からのA/D変換すべきアナログ信号を入力してCPUに出力する複数の入力コネクタに供給される第2の電源とが複数のレギュレータにより分離して供給されて駆動され、前記第1の電源及び前記第2の電源の電源電圧が等しいとき前記CPUが行うA/D変換の精度が保たれる電子ユニットであって、
前記CPUは、
前記第1の電源用のレギュレータの電源電圧を第1のA/D変換入力、前記第2の電源用のレギュレータの電源電圧を第2のA/D変換入力、および前記入力コネクタからのアナログ信号を第3のA/D変換入力としてそれぞれ読み込んでA/D変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換された第1のA/D変換入力を前記A/D変換された第2のA/D変換入力で除して補正係数を生成する補正係数生成手段と、
前記補正係数生成手段により生成された補正係数を前記A/D変換された第3のA/D変換入力に掛けて、該第3のA/D変換入力をそれぞれ補正する補正手段と
を含むことを特徴とする電子ユニット。
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