JP4830866B2

JP4830866B2 - 離散変換回路

Info

Publication number: JP4830866B2
Application number: JP2007009746A
Authority: JP
Inventors: 崇士渡邊; 孝之松本; 潤一斎藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008177880A

Description

本発明は、連続信号を離散信号へ変換する離散変換回路に関するものである。

従来この種の離散変換回路では、連続信号を離散信号へ変換する回路の温度誤差をサーミスタで検知し補正したり、回路の経年変化を測定するための基準電位をつくる回路を設け、変換する回路を基準回路に接続し、理想変換直線に対する変換回路の経年変化による誤差を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２４４７７１号公報

しかしながら、従来例の構成では、連続信号を離散値信号へ変換するための回路の近傍に、温度特性による誤差を補正するための回路を別途配置する必要があり、回路規模が大きくなってしまう。さらに、複数個の変換回路がある場合には、その回路ごとに温度を測定する回路が必要になってくる。

また、経年変化を補正するために基準電位をつかった補正を行うと、連続信号を離散値信号へ変換する特性の誤差を、被変換量に対して均等にしか補正できないため柔軟性に欠けていた。さらに、基準電圧を作る回路構成は、高精度な仕様が要求され、回路の高度化、大規模化につながってしまう。

さらに、離散変換回路が変換誤差を生じさせる要因としては、経年変化によるものよりも回路自体の誤差によるものの方がはるかに影響力を持っているが、回路自体の誤差を補正することは従来構成ではできなかった。

前記従来の課題を解決するために、本発明の離散変換回路では、連続信号を離散値信号へ変換する誤差のうち、変換回路自体の誤差を補正するものである。

この課題を解決するために、連続信号を離散信号に変換する回路に加えて、電源検知回路を持ち合わせている。これにより電源検知回路に入力される連続量である電源のレベルを離散値化する際の誤差を、入力量を変化させることで可変し、それを記憶部に複数個、任意のレベルで記憶する。ここで記憶された誤差を他の離散値変換回路の変換誤差に適応するものである。これにより、複数個の離散値変換回路があっても、記録部に記憶されている補正値を用いることで、効率的に、しかも安価に補正することが可能である。

本発明の離散変換回路における誤差補正手段では、連続信号を離散信号に変換する際の理想変換関係と実際の変換関係の差を複数の変換ポイントにおける補正値をもつことで補正することにより高精度に連続信号を離散値化することができる。

第１の発明は、外部からの供給電圧値を変換して得られる離散値と前記供給電圧値の理論変換値とを比較して誤差を求める電源電圧検知部と、前記電源電圧検知部で得られる誤差値を記憶する記憶部と、外部からの入力信号による入力電圧値を離散値に変換する外部入力検知回路とを備え、前記記憶部は前記誤差値が一定値より大きい場合には、前記誤差値が入力される電圧値とともに前記誤差値を記憶するとともに、それぞれの電圧値に対応した誤差値または所定の電圧値から誤差値を求められる関数を記憶するものとし、前記外部入力検知回路は、前記測定対象の入力電圧値を離散値に変換するとき、前記入力電圧値に対応した誤差値が前記記憶部に記憶されていれば、前記誤差値を補正値として離散値を演算し、前記入力電圧値に対応した誤差値が前記記憶部に記憶されていなければ、前記関数から求められる誤差値を補正値として離散値を演算することを特徴とするものであり、複数の離散値変換回路の誤差を吸収し、個体バラつきなどの誤差を吸収し正確な離散値を得ることができるとともに、入力レベルに応じた補正量を無段回に決めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施形態における離散変換回路を示すものである。離散値変換回路では、外部電圧源２より電圧供給がされ、外部電圧源２より入力される電圧レベルを電源電圧検知回路１で検知し、その電圧レベルを離散値化して取り込む際の誤差を記憶部３で記憶する。記憶部３に誤差を記憶する際には入力部６により操作を行う。

また、電源電圧とは別のアナログ量を離散値化するためのセンサ入力、たとえば温度検知部４を持ち、このアナログ量を離散値化するための温度検知回路５を持っている。温度検知部４は、ＮＴＣサーミスタやＰＴＣなど、アナログ量を検知するものであれば限定しない。

ここで、図２とともに電源電圧検知回路１について詳細を説明する。電源電圧検知回路１は、外部電圧源２より入力される電圧レベル（図２におけるＩｎｐｕｔｌｅｖｅｌに相当）を別の値（図２におけるＯｕｔｐｕｔｌｅｖｅｌに相当）に離散値化する。しかし、実際に離散値化を行うと、電源電圧検知回路１の部品バラつき等から論理的に求められる理論変換曲線７ａに沿った値から誤差を生じた値（図２における実際の変換曲線７ｂに相当）に離散値化されてしまう。これは、電圧源検知回路１が半導体などのハードウェアから構成されており、生産ロットにより拡散バラつきなどが生じることに起因する。

そこで、記憶部３は実際の変換曲線７ｂから理論変換曲線７ａを減じた値として求められる誤差を記憶する処理を行う。この処理を図３とともに示し、以下説明していく。

まず、離散値変換回路において入力部６を操作し誤差値入力モードに移行させる（Ｓ３００）。次に、外部電源電圧２をあらかじめ決められた値に設定した上で、入力部６を操作して外部電源電圧２からの電圧レベルを電源電圧検知回路１へ入力する（Ｓ３０１）。

続いて、電源電圧検知回路１において、入力される電圧レベルを離散値化し（Ｓ３０２）、入力される電圧レベルに対応した変換理論値（理論変換曲線７ａに沿った値）と比較を行う（Ｓ３０３）。なお、入力される電圧レベルに対応した変換理論値は予め電源電圧検知回路１の記憶部３に記憶されているものとする。

次に、Ｓ３０３で比較した結果、誤差（離散値から変換理論値を減じた値）が一定値より大きければ、その誤差値を入力される電圧レベルとともに記憶部３に記憶し（Ｓ３０４）、誤差値入力モードを解除する（Ｓ３０５）。また、Ｓ３０３で比較した結果、誤差が一定値以下であれば、Ｓ３０５の処理を行う。

なお、上記では、１つの入力された電圧レベルに対して、その誤差を記憶する処理過程を説明した。しかし、誤差は入力される電圧レベルに応じて均一な値とはならい。したがって、複数の電圧レベルに対する誤差を記憶しておく方がよいのでＳ３０１からＳ３０４の処理を入力電圧レベルを変えて複数回行い、すべての複数の入力電圧レベルに対し誤差が求められた時点、あるいは、入力電圧レベルを順次変化させていき、誤差レベルが一定より大きい入力電圧レベルについて探索し、順次変化させていった入力電圧レベルに対し誤差が求められた時点で、誤差値入力モードを解除してもよい。

以上のようにして求められた各入力電圧レベルに対応した誤差は、補正量として図４のような状態で記憶部３に記憶される。ここで、例えば入力電圧レベルが２．５Ｖであれば補正量は＋０．５となり、入力電圧レベルが３．０Ｖであれば、補正量は＋２．５となる。

なお、図４以外の形態として、図５のようにしてもよく、また図４、図５のテーブルを両方記憶しておいてもよい。

図５は、それぞれの入力電圧レベルに対して、補正関数を求めることにより補正量を得るものである。例えば、入力電圧レベルが２．７Ｖであるときは、入力レベルが２．５〜３．０Ｖの欄を参照し、補正値を求める関数（４×ｉｎｐｕｔ−９．５）を選択する。そして、その関数の「ｉｎｐｕｔ」に入力電圧レベルである２．７を入力することによって補正量＋１．３を得ることができる。

この補正関数は、電源電圧検知回路１における変換時の誤差、つまりは複数の入力電圧レベルに対応した誤差より求めることができるが、誤差値の精度を高めるにはより多くの入力電圧レベルに対する誤差値を求めることが望ましく、特に入力電圧レベルの変化に対する誤差値の変化率が大きい場合、あるいは、変化率が急激に変化する場合には効果が顕著となる。さらに、補正関数の次数を多くし、誤差の分布に一致する関数を求め補正を行えば、複数の誤差を求めなくても、効果的に補正ができる。

次に離散変換回路における誤差補正手段において、動作シーケンスを図６とともに示す。図６は、温度検知回路５（離散変換回路）に入力される、被変換信号であるアナログ信号を離散値出力にするためのシーケンスの一例を示している。

具体的には、温度検知部４からの被測定量が入力電圧レベルとして温度検知回路５に入力されると（Ｓ６００）、温度検知回路５はその入力電圧レベルを離散値化する（Ｓ６０１）。

続いて、Ｓ６０１で離散値化された値に対応した補正量が記憶部３に存在しているか否かを確認する（Ｓ６０２）。ここで、離散値化された値に対応した補正量が記憶部３に存在していれば、該当の補正量を使って誤差補正の演算を行う（Ｓ６０３）。また、離散値
化された値に対応した補正量が記憶部３に存在していなければ、例えば、図５に示すように入力電圧レベルに応じた補正関数を選択し補正量を得る（Ｓ６０４）。

そして、温度検知回路５はＳ６０３またはＳ６０４で求めた補正量を用いて、温度検知部４からの入力電圧レベルを離散値化する（Ｓ６０５）。

以上のように、外部電圧源２において求めた誤差を記憶し、電源電圧検知回路１とは別のアナログ量を離散値化する際に、その記憶した誤差を補正量として利用することにより、温度検知回路５は特別な回路を使うことなく外部電源電圧から入力される信号レベルを離散値化する際の誤差を一定以下に抑制することができ、離散値変換回路の誤差を考慮した離散値を得ることができる。

なお、本実施の形態では、電源電圧検知回路１とは別のアナログ量を離散値化する上で、アナログ量を温度として説明したが、それに限らず光量や圧力、質量、重さ、湿度、ｐｈ値、などであっても適用可能であり、とくに限定するものではない。

また、本実施の形態では、電源電圧検知回路１に任意の電圧を入力し、離散値化する際の誤差を、あらかじめ記憶されている理論値との差から算出したが、誤差量としてではなく、電源電圧検知回路１の離散値化された値をそのまま、記録部３に記憶し、離散値変換回路に入力される連続量を離散値する際に、入力される連続量を離散値化した上で、記録部３に記録された値を参照するような方法をとってもよい。

以上のように本発明では、アナログ量を離散値化しディジタル量に変換する際に、変換する回路に供給される電源電圧を検知する回路によって、変換回路の誤差量を補正する補正値を複数個任意の位置に設定することで、同システム内の変換回路の変換誤差を補正することができる。

実施の形態の離散変換回路における誤差補正手段のシステム図実施の形態における電源電圧検知回路の変換特性図実施の形態の離散変換回路における処理フロー図実施の形態における記憶部に記憶される入力レベルと補正量の関係を示す図実施の形態における記憶部に記憶される入力レベルと補正量の関係を示す図実施の形態の離散変換回路における処理フロー図

符号の説明

１電源電圧検知回路
２外部電圧源
３記憶部
４温度検知部
５温度検知回路
６入力部
７ａ理論変換曲線
７ｂ実際の変換曲線

Claims

外部からの供給電圧値を変換して得られる離散値と前記供給電圧値の理論変換値とを比較して誤差を求める電源電圧検知部と、前記電源電圧検知部で得られる誤差値を記憶する記憶部と、外部からの入力信号による入力電圧値を離散値に変換する外部入力検知回路とを備え、前記記憶部は前記誤差値が一定値より大きい場合には、前記誤差値が入力される電圧値とともに前記誤差値を記憶するとともに、それぞれの電圧値に対応した誤差値または所定の電圧値から誤差値を求められる関数を記憶するものとし、前記外部入力検知回路は、前記測定対象の入力電圧値を離散値に変換するとき、前記入力電圧値に対応した誤差値が前記記憶部に記憶されていれば、前記誤差値を補正値として離散値を演算し、前記入力電圧値に対応した誤差値が前記記憶部に記憶されていなければ、前記関数から求められる誤差値を補正値として離散値を演算することを特徴とする離散変換回路。