JP7297488B2 - Digital output circuit - Google Patents

Digital output circuit Download PDF

Info

Publication number
JP7297488B2
JP7297488B2 JP2019057476A JP2019057476A JP7297488B2 JP 7297488 B2 JP7297488 B2 JP 7297488B2 JP 2019057476 A JP2019057476 A JP 2019057476A JP 2019057476 A JP2019057476 A JP 2019057476A JP 7297488 B2 JP7297488 B2 JP 7297488B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
digital value
voltage
circuit
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019057476A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020161910A (en
Inventor
男也 菅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lapis Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lapis Semiconductor Co Ltd filed Critical Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority to JP2019057476A priority Critical patent/JP7297488B2/en
Publication of JP2020161910A publication Critical patent/JP2020161910A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7297488B2 publication Critical patent/JP7297488B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、デジタル値を出力するデジタル出力回路に関する。 The present invention relates to a digital output circuit that outputs digital values.

アナログデジタル変換回路から出力されるデジタル値を補正する技術として、以下の技術が知られている。例えば、特許文献1には、補正ユニットは、アナログデジタル変換部からのデジタル出力を受け、適応制御アルゴリズムにもとづいて、アナログデジタル変換部の各ビットの補正係数を探索し、探索した補正係数を用いてアナログデジタル変換部からのデジタル出力を補正する技術が記載されている。 The following techniques are known as techniques for correcting a digital value output from an analog-to-digital conversion circuit. For example, in Patent Document 1, a correction unit receives a digital output from an analog-to-digital converter, searches for a correction coefficient for each bit of the analog-to-digital converter based on an adaptive control algorithm, and uses the searched correction coefficient. A technique for correcting the digital output from the analog-to-digital converter is described.

国際公開第2014/207870号WO2014/207870

入力電圧を任意の電圧に変換する抵抗分圧回路において、例えば製造プロセスのゆらぎ等に起因して、抵抗分圧回路を構成する各素子に個体ばらつきが生じた場合、出力電圧のレベルが理想値からずれる場合ある。この場合、出力電圧のレベルが理想値と一致するように補正する必要が生じる場合がある。 In a resistive voltage dividing circuit that converts an input voltage into an arbitrary voltage, if individual variations occur in the elements that make up the resistive voltage dividing circuit due to fluctuations in the manufacturing process, etc., the level of the output voltage will be the ideal value. It may deviate. In this case, it may be necessary to correct the level of the output voltage so that it matches the ideal value.

抵抗分圧回路の出力電圧を補正する手段として、抵抗分圧回路を構成する、直列接続された複数の抵抗素子間の接続点のいずれかを入力コードに応じて選択するデコーダ回路が一般的に用いられている。 As a means for correcting the output voltage of the resistive voltage dividing circuit, a decoder circuit is generally used that selects one of the connection points between a plurality of series-connected resistive elements constituting the resistive voltage dividing circuit according to the input code. used.

しかしながら、抵抗分圧回路の出力電圧を、デコーダ回路を用いて調整する手法によれば、出力電圧の調整分解能を高くする、若しくは調整範囲を拡大する場合、デコーダ回路のビット数を増加させる必要がある。この場合、デコーダ回路の回路規模が大きくなり、デコーダ回路が搭載された半導体チップのチップサイズが大きくなるという問題があった。 However, according to the method of adjusting the output voltage of the resistance voltage dividing circuit using the decoder circuit, it is necessary to increase the number of bits of the decoder circuit in order to increase the adjustment resolution of the output voltage or expand the adjustment range. be. In this case, there is a problem that the circuit scale of the decoder circuit becomes large, and the chip size of the semiconductor chip on which the decoder circuit is mounted becomes large.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、比較的小さい回路規模で構成することが可能な、補正されたデジタル値を出力するデジタル出力回路を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a digital output circuit for outputting a corrected digital value that can be configured with a relatively small circuit scale.

本発明に係るデジタル出力回路は、入力電圧に応じた出力電圧を出力するアナログ回路と、前記出力電圧をデジタル値に変換して出力する変換回路と、前記変換回路から出力され得るデジタル値の各々と補正量とを対応付けたテーブルを有し、前記変換回路から出力されたデジタル値に対応する補正量を前記テーブルから抽出し、抽出した補正量を用いて前記変換回路から出力されたデジタル値を補正する補正部と、を含む。前記テーブルは、前記変換回路から出力され得るデジタル値の出力範囲を分割した分割領域を有し、前記分割領域は、前記入力電圧として所定電圧を入力したときの前記デジタル値における誤差量に応じた分割数で前記出力範囲を分割した領域であり、前記デジタル値の変化に対する補正量の変化が比例関係となり、且つ前記所定電圧に対応するデジタル値に対して割り当てられる補正量の絶対値が、前記所定電圧に対応するデジタル値における誤差量の絶対値と一致するように、前記分割領域の各々に補正量が割り当てられているA digital output circuit according to the present invention includes an analog circuit that outputs an output voltage corresponding to an input voltage, a conversion circuit that converts the output voltage into a digital value and outputs the digital value, and a digital value that can be output from the conversion circuit. and a correction amount, extracting the correction amount corresponding to the digital value output from the conversion circuit from the table, and using the extracted correction amount, the digital value output from the conversion circuit and a correction unit that corrects the The table has divided areas obtained by dividing the output range of the digital value that can be output from the conversion circuit, and the divided areas correspond to the amount of error in the digital value when a predetermined voltage is input as the input voltage. A region obtained by dividing the output range by the number of divisions, a change in the correction amount with respect to a change in the digital value has a proportional relationship, and an absolute value of the correction amount assigned to the digital value corresponding to the predetermined voltage is the above A correction amount is assigned to each of the divided regions so as to match the absolute value of the error amount in the digital value corresponding to the predetermined voltage.

本発明によれば、比較的小さい回路規模で構成することが可能な、補正されたデジタル値を出力するデジタル出力回路が提供される。 According to the present invention, there is provided a digital output circuit that outputs a corrected digital value that can be configured with a relatively small circuit scale.

本発明の実施形態に係るデジタル出力回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the digital output circuit based on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る補正部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the correction|amendment part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る抵抗分圧回路の入力電圧とAD変換回路から出力されるデジタル値との関係の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage of the resistance voltage dividing circuit and the digital value output from the AD conversion circuit according to the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る抵抗分圧回路の入力電圧と、AD変換回路から出力されるデジタル値の誤差量との関係の一例を示す図である。4 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage of the resistive voltage dividing circuit and the error amount of the digital value output from the AD conversion circuit according to the embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る補正量テーブルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the correction amount table which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る、抵抗分圧回路の入力電圧とAD変換回路から出力されるデジタル値の誤差量との関係の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage of the resistive voltage dividing circuit and the error amount of the digital value output from the AD conversion circuit according to another embodiment of the present invention; 本発明の他の実施形態に係る補正量テーブルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the correction amount table which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るデジタル出力回路の構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a digital output circuit according to another embodiment of the invention;

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。 An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent constituent elements and parts are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るデジタル出力回路1の構成の一例を示す図である。デジタル出力回路1は、アナログ回路としての抵抗分圧回路10、アナログデジタル変換回路20(以下、AD変換回路20と表記する)、補正部30、入力端子41及び出力端子42を含んで構成されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a digital output circuit 1 according to the first embodiment of the invention. The digital output circuit 1 includes a resistance voltage dividing circuit 10 as an analog circuit, an analog-to-digital conversion circuit 20 (hereinafter referred to as AD conversion circuit 20), a correction section 30, an input terminal 41 and an output terminal 42. there is

抵抗分圧回路10は、入力端子41に入力された入力電圧Vinを分圧した出力電圧Voutを出力する。抵抗分圧回路10は、演算増幅回路11、抵抗素子12及び抵抗素子13を含んで構成されている。 The resistive voltage dividing circuit 10 divides the input voltage Vin input to the input terminal 41 to output an output voltage Vout . The resistive voltage dividing circuit 10 includes an operational amplifier circuit 11 , a resistive element 12 and a resistive element 13 .

演算増幅回路11は、非反転入力端子が入力端子41に接続され、反転入力端子が演算増幅回路11の出力端子に接続されている。すなわち、演算増幅回路11は、ボルテージフォロワを構成している。抵抗素子12は、一端が演算増幅回路11の出力端子に接続され、他端が抵抗素子13の一端に接続されている。抵抗素子13の他端は、グランドラインに接続されている。抵抗素子12と抵抗素子13の接続から下記の(1)式によって表わされる出力電圧Voutが出力される。なお、(1)式においてR1は抵抗素子13の抵抗値であり、R2は抵抗素子12の抵抗値である。
out=(R1/(R1+R2))Vin・・・(1)
The operational amplifier circuit 11 has a non-inverting input terminal connected to the input terminal 41 and an inverting input terminal connected to the output terminal of the operational amplifier circuit 11 . That is, the operational amplifier circuit 11 constitutes a voltage follower. The resistance element 12 has one end connected to the output terminal of the operational amplifier circuit 11 and the other end connected to one end of the resistance element 13 . The other end of the resistance element 13 is connected to the ground line. An output voltage V out represented by the following equation (1) is output from the connection of the resistance element 12 and the resistance element 13 . In the equation (1), R1 is the resistance value of the resistance element 13 and R2 is the resistance value of the resistance element 12.
Vout =(R1/(R1+R2)) Vin (1)

以下において、(1)式におけるR1/(R1+R2)を分圧比と呼ぶ。抵抗分圧回路10の分圧比は、製造プロセスのゆらぎ等に起因して、変動することが想定される。抵抗分圧回路10の分圧比が変動すると、出力電圧Voutが理想値からずれることとなる。 Hereinafter, R1/(R1+R2) in the formula (1) is called a voltage division ratio. It is assumed that the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 fluctuates due to fluctuations in the manufacturing process or the like. When the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 fluctuates, the output voltage Vout deviates from the ideal value.

AD変換回路20は、抵抗分圧回路10から出力される出力電圧Voutをデジタル値Doutに変換して出力する。 The AD conversion circuit 20 converts the output voltage Vout output from the resistance voltage dividing circuit 10 into a digital value Dout and outputs the digital value Dout .

補正部30は、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutを補正し、補正により得た補正デジタル値Coutを出力端子42を出力する。図2は、補正部30の構成の一例を示す図である。補正部30は、加算器31と、補正量テーブル32とを含んで構成されている。補正量テーブル32は、AD変換回路20から出力され得る複数のデジタル値Doutの各々と、デジタル値Doutに生じた誤差を補正するための補正量とを対応付けて記録したものである。補正部30において、AD変換回路20から出力されたデジタル値Doutに対応する補正量εが、補正量テーブル32から抽出される。補正量テーブル32から抽出された補正量εと、AD変換回路20から出力されたデジタル値Doutとが加算器31において加算されることで、補正デジタル値Coutが導出される。補正量テーブル32は、図示しない不揮性のメモリに格納されている。 The correction unit 30 corrects the digital value D out output from the AD conversion circuit 20 and outputs the corrected digital value C out obtained by the correction from the output terminal 42 . FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the correction unit 30. As shown in FIG. The corrector 30 includes an adder 31 and a correction amount table 32 . The correction amount table 32 records each of a plurality of digital values Dout that can be output from the AD conversion circuit 20 and a correction amount for correcting an error occurring in the digital value Dout in association with each other. In the correction unit 30 , the correction amount ε corresponding to the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 is extracted from the correction amount table 32 . The correction amount ε extracted from the correction amount table 32 and the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 are added in the adder 31 to derive the correction digital value Cout . The correction amount table 32 is stored in a nonvolatile memory (not shown).

図3は、抵抗分圧回路10の入力電圧Vinと、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutとの関係の一例を示す図である。製造プロセスのゆらぎ等に起因して、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値からずれると、出力電圧Voutも理想値からずれ、その結果、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutにもずれが生じる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage V in of the resistance voltage dividing circuit 10 and the digital value D out output from the AD conversion circuit 20. As shown in FIG. If the voltage division ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 deviates from the ideal value due to fluctuations in the manufacturing process , etc., the output voltage V out also deviates from the ideal value. deviation occurs.

図3において、直線aは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値と一致する場合に対応し、直線bは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合に対応し、直線cは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも小さい場合に対応している。図3に示すように、直線bの傾きは、直線aの傾きよりも大きくなり、直線cの傾きは、直線aの傾きよりも小さくなる。直線bと直線aとの差分及び直線cと直線aとの差分は、それぞれ、デジタル値Doutにおける理想値からのずれ(誤差)に相当する。 In FIG. 3, the straight line a corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 matches the ideal value, the straight line b corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is greater than the ideal value, A straight line c corresponds to a case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is smaller than the ideal value. As shown in FIG. 3, the slope of the straight line b is greater than the slope of the straight line a, and the slope of the straight line c is smaller than the slope of the straight line a. The difference between the straight lines b and a and the difference between the straight lines c and a correspond to deviations (errors) from the ideal values in the digital value D out .

図4は、抵抗分圧回路10の入力電圧Vinと、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutに生じる誤差の量(以下、誤差量という)との関係の一例を示す図である。なお、本実施形態において、誤差量とは、実際値から理想値を減算したものと定義される。図4において、直線aは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値と一致する場合に対応し、直線bは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合に対応し、直線cは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合に対応している。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage V in of the resistive voltage dividing circuit 10 and the amount of error (hereinafter referred to as error amount) occurring in the digital value D out output from the AD conversion circuit 20. In FIG. . In this embodiment, the error amount is defined as the difference between the actual value and the ideal value. In FIG. 4, the straight line a corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 matches the ideal value, the straight line b corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is greater than the ideal value, A straight line c corresponds to a case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is larger than the ideal value.

抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合(直線bによって示される場合)において、入力電圧Vinとして電圧Vが入力されたときのデジタル値Doutの誤差量を+n[LSB]とする。また、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも小さい場合(直線cによって示される場合)において、入力電圧Vinとして電圧Vが入力されたときのデジタル値Doutの誤差量を-n[LSB]とする。 When the voltage division ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is larger than the ideal value (indicated by the straight line b), the error amount of the digital value Dout when the voltage VA is input as the input voltage Vin is +n [LSB ]. Further, when the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is smaller than the ideal value (indicated by the straight line c), the error amount of the digital value D out when the voltage V A is input as the input voltage V in is − Let n [LSB].

抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合(直線bによって示される場合)、デジタル値Doutの誤差量と入力電圧Vinとは比例関係にあり、デジタル値Doutの誤差量は、入力電圧Vinの増加に対してリニアに増加する。従って、電圧Vよりも低い電圧Vに対するデジタル値Doutの誤差量は+αn[LSB]となる。但し0<α<1である。 When the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is larger than the ideal value (indicated by the straight line b), the error amount of the digital value Dout and the input voltage Vin are in a proportional relationship, and the error amount of the digital value Dout is increases linearly with increasing input voltage Vin. Therefore, the error amount of the digital value Dout with respect to the voltage VB lower than the voltage VA is +αn [LSB]. However, 0<α<1.

同様に、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも小さい場合(直線cによって示される場合)、デジタル値Doutの誤差量と入力電圧Vinとは比例関係にあり、デジタル値Doutの誤差量は、入力電圧Vinの増加に対してリニアに減少する。従って、電圧Vよりも低い電圧Vに対するデジタル値Doutの誤差量は-αn[LSB]となる。但し0<α<1である。 Similarly, when the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is smaller than the ideal value (indicated by the straight line c), the error amount of the digital value Dout and the input voltage Vin are in a proportional relationship, and the digital value Dout , decreases linearly as the input voltage Vin increases. Therefore, the error amount of the digital value D out with respect to the voltage V B lower than the voltage VA is -αn [LSB]. However, 0<α<1.

抵抗分圧回路10の分圧比が理想値と一致する場合(直線aによって示される場合)、デジタル値Doutの誤差量は、入力電圧Vinによらず常にゼロである。 When the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 matches the ideal value (indicated by the straight line a), the error amount of the digital value D out is always zero regardless of the input voltage Vin .

このように、入力電圧Vinとデジタル値Doutの誤差量とは比例関係にあるので、デジタル値Doutに生じた誤差を補正するための補正量を、デジタル値Doutに比例するものとしてデジタル値Doutに対応付けることが可能である。 In this way, since the input voltage Vin and the error amount of the digital value Dout are in a proportional relationship, the correction amount for correcting the error occurring in the digital value Dout is assumed to be proportional to the digital value Dout . It is possible to map to the digital value D out .

図5は、補正量テーブル32の構成の一例を示す図である。上記したように、補正量テーブル32は、AD変換回路20から出力され得る複数のデジタル値Doutの各々と、デジタル値Doutに生じた誤差を補正するための補正量とを対応付けて記録したものである。補正量テーブル32は、AD変換回路20から出力され得るデジタル値Doutの出力範囲を分割した分割領域35を有する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the correction amount table 32. As shown in FIG. As described above, the correction amount table 32 records each of the plurality of digital values Dout that can be output from the AD conversion circuit 20 and the correction amount for correcting the error occurring in the digital value Dout in association with each other. It is what I did. The correction amount table 32 has divided areas 35 obtained by dividing the output range of the digital value Dout that can be output from the AD conversion circuit 20 .

AD変換回路20から出力され得るデジタル値Doutの出力範囲は、入力電圧Vinとして所定の電圧を入力したときに変換回路20から出力されるデジタル値Doutにおける誤差量に応じた分割数で均等に分割される。例えば、入力電圧Vinとして電圧Vを入力したときにAD変換回路20から出力されるデジタル値Dにおける誤差量が+n[LSB]である場合、AD変換回路20から出力され得るデジタル値Doutの出力範囲(0~D)の分割数は、n+1とされる。 The output range of the digital value Dout that can be output from the AD conversion circuit 20 is the number of divisions according to the amount of error in the digital value Dout that is output from the conversion circuit 20 when a predetermined voltage is input as the input voltage Vin . evenly divided. For example, if the error amount in the digital value DA output from the AD conversion circuit 20 when the voltage VA is input as the input voltage Vin is +n [LSB], the digital value D that can be output from the AD conversion circuit 20 The output range (0 to D A ) of out is divided by n+1.

補正量テーブル32において、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutの変化に対する補正量の変化が比例関係となり、且つ入力電圧Vinとして所定の電圧Vを入力したときのデジタル値Dに対して割り当てられる補正量の絶対値が、当該デジタル値Dにおける誤差量+n[LSB]の絶対値と一致するように、分割領域35の各々に補正量が割り当てられている。本実施形態において、デジタル値Dに対して割り当てられる補正量は、当該デジタル値Dにおける誤差量+n[LSB]の極性を反転させた-n[LSB]とされている。なお、デジタル値Dにおける誤差量を、理想値から実際値を減算したものと定義した場合には、デジタル値Dに対して割り当てられる補正量は、当該デジタル値Dにおける誤差量と極性も含め同じものとされる。 In the correction amount table 32, the change in the correction amount is proportional to the change in the digital value D out output from the AD conversion circuit 20, and the digital value D A when a predetermined voltage V A is input as the input voltage V in . A correction amount is assigned to each of the divided areas 35 such that the absolute value of the correction amount assigned to corresponds to the absolute value of the error amount+n [LSB] in the digital value DA . In this embodiment, the correction amount assigned to the digital value DA is -n [LSB] obtained by inverting the polarity of the error amount +n [LSB] in the digital value DA . If the amount of error in the digital value DA is defined as the value obtained by subtracting the actual value from the ideal value, the correction amount assigned to the digital value DA will be the amount of error in the digital value DA and the polarity are the same, including

補正量テーブル32において、デジタル値Dにおける誤差量が互いに異なる複数の場合の各々について、AD変換回路から出力され得るデジタル値Doutの各々と補正量とが対応付けられて記録されている。すなわち、ある1つの誤差量に対応するデジタル値Doutの各々と補正量との対応関係が1つのレコードとされ、誤差量が互いに異なる場合についての複数のレコードが補正量テーブル32に格納されている。 In the correction amount table 32, each digital value Dout that can be output from the AD conversion circuit and the correction amount are associated and recorded for each of a plurality of cases in which the error amount in the digital value DA is different. That is, the correspondence relationship between each digital value Dout corresponding to one error amount and the correction amount is set as one record, and a plurality of records for cases where the error amounts are different from each other are stored in the correction amount table 32. there is

例えば、デジタル値Dにおける誤差量が+3[LSB]である場合、AD変換回路20の出力範囲は4等分される。そして、0≦Vout<D/4に対応する分割領域について補正量0[LSB]が割り当てられる。D/4≦Vout<2D/4に対応する分割領域について補正量-1[LSB]が割り当てられる。2D/4≦Vout<3D/4に対応する分割領域について補正量-2[LSB]が割り当てられる。3D/4≦Vout≦Dに対応する分割領域について補正量-3[LSB]が割り当てられる。 For example, when the error amount in the digital value DA is +3 [LSB], the output range of the AD conversion circuit 20 is divided into four equal parts. Then, a correction amount of 0 [LSB] is assigned to the divided regions corresponding to 0≦V out <D A /4. A correction amount of −1 [LSB] is assigned to the divided area corresponding to D A /4≦V out <2D A /4. A correction amount of −2 [LSB] is assigned to the divided area corresponding to 2D A /4≦V out <3D A /4. A correction amount of −3 [LSB] is assigned to the divided area corresponding to 3D A /4≦V out ≦D A .

以下に、本実施形態に係るデジタル出力回路1の作用について説明する。入力端子41に入力電圧Vinが入力されると、抵抗分圧回路10は、(1)式によって示される出力電圧Voutを出力する。出力電圧Voutは、AD変換回路20に供給される。 The operation of the digital output circuit 1 according to this embodiment will be described below. When the input voltage V in is input to the input terminal 41, the resistive voltage dividing circuit 10 outputs the output voltage V out shown by equation (1). The output voltage V out is supplied to the AD conversion circuit 20 .

AD変換回路20は、出力電圧Voutをデジタル値Doutに変換して出力する。デジタル値Doutは、補正部30に供給される。 The AD conversion circuit 20 converts the output voltage Vout into a digital value Dout and outputs the digital value Dout. The digital value D out is supplied to the corrector 30 .

補正部30において、入力電圧Vinとして所定の電圧Vを入力したときのデジタル値Dにおける誤差量が既知であるものとする。補正部30は、補正量テーブルから既知の誤差量に対応するレコードを選択する。次に、補正部30は、AD変換回路20から出力されたデジタル値Doutに対応する補正量εを、選択したレコードの中から抽出する。次に、加算器31は、補正量テーブル32から抽出された補正量εと、AD変換回路20から出力されたデジタル値Doutとを加算する。補正部30は、加算器31による演算結果を補正デジタル値Coutとして出力する。 It is assumed that the amount of error in the digital value DA when a predetermined voltage VA is input as the input voltage Vin is known in the correction unit 30 . The correction unit 30 selects a record corresponding to a known error amount from the correction amount table. Next, the correction unit 30 extracts the correction amount ε corresponding to the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 from the selected record. Next, the adder 31 adds the correction amount ε extracted from the correction amount table 32 and the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 . The corrector 30 outputs the result of calculation by the adder 31 as a corrected digital value Cout .

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るデジタル出力回路1によれば、抵抗分圧回路10を構成する各素子に個体ばらつきが生じたこと等により、デジタル値Doutに誤差が生じた場合でも、補正部30においてデジタル値Doutが補正されるので、適正なデジタル出力値を得ることができる。 As is clear from the above description, according to the digital output circuit 1 according to the present embodiment, an error occurs in the digital value Dout due to individual variations in the elements constituting the resistance voltage dividing circuit 10. Even in this case, since the digital value Dout is corrected in the correcting section 30, an appropriate digital output value can be obtained.

また、本実施形態に係るデジタル出力回路1によれば、補正量テーブル32から抽出された補正量εと、AD変換回路20から出力されたデジタル値Doutとの加算により補正デジタル値Coutを得ることができるので、デコーダ回路を用いて出力電圧Voutを調整する場合、及び乗算器または除算器を用いてデジタル値Doutの補正値を得る場合と比較して、回路規模を小さくすることが可能である。 Further, according to the digital output circuit 1 according to the present embodiment, the corrected digital value C out is obtained by adding the correction amount ε extracted from the correction amount table 32 and the digital value D out output from the AD conversion circuit 20. Therefore, the circuit scale can be reduced compared to the case of adjusting the output voltage V out using a decoder circuit and the case of obtaining the correction value of the digital value D out using a multiplier or a divider. is possible.

なお、本実施形態においては、入力電圧Vinに応じた出力電圧Voutを出力するアナログ回路として抵抗分圧回路10を例示したが、これに限定されるものではなく、入力電圧の変化に応じて出力電圧がリニアに変化する様々なアナログ回路を適用することが可能である。 In the present embodiment, the resistance voltage dividing circuit 10 was exemplified as an analog circuit that outputs the output voltage Vout according to the input voltage Vin . It is possible to apply various analog circuits in which the output voltage changes linearly.

また、本実施形態においては、補正部30が加算器31を含んで構成される場合を例示したが、補正量テーブル32に記録される補正量εが、本実施形態のものに対して極性が反転した状態で記録される場合には、加算器31に代えて減算器が用いられる。 Further, in the present embodiment, the correction unit 30 includes the adder 31 as an example, but the correction amount ε recorded in the correction amount table 32 has a polarity different from that of the present embodiment. When recording in an inverted state, a subtractor is used instead of the adder 31 .

[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係る、抵抗分圧回路10の入力電圧Vinと、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutの誤差量との関係の一例を示す図である。図6において、直線aは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値と一致する場合に対応し、直線bは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも大きい場合に対応し、直線cは、抵抗分圧回路10の分圧比が理想値よりも小さい場合に対応している。本実施形態においては、入力電圧Vinの範囲が第1の実施形態と比較して拡張されている。その結果、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutの出力範囲が第1の実施形態と比較して拡張される。
[Second embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the input voltage V in of the resistance voltage dividing circuit 10 and the error amount of the digital value D out output from the AD conversion circuit 20 according to the second embodiment of the present invention. is. In FIG. 6, a straight line a corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 matches the ideal value, a straight line b corresponds to the case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is greater than the ideal value, A straight line c corresponds to a case where the voltage dividing ratio of the resistance voltage dividing circuit 10 is smaller than the ideal value. In this embodiment, the range of input voltage Vin is expanded compared to the first embodiment. As a result, the output range of the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 is expanded compared to the first embodiment.

図7は、本発明の第2の実施形態に係る補正量テーブル32Aの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る補正量テーブル32Aは、第1の実施形態に係る補正量テーブル32と比較して、AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutの出力範囲が拡張されている。補正量テーブル32は、デジタル値Doutの拡張された出力範囲を均等に分割した分割領域35を有する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the correction amount table 32A according to the second embodiment of the invention. The correction amount table 32A according to the present embodiment has a wider output range of the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 than the correction amount table 32 according to the first embodiment. The correction amount table 32 has divided areas 35 that equally divide the extended output range of the digital value Dout .

具体的には、誤差量が既知であるデジタル値Dにおける誤差量が+n[LSB]である場合、0≦Dout≦Dの範囲は、分割数がn+1となるように均等に分割される。D<Doutの範囲については、分割領域35の幅が、0≦Dout≦Dの範囲における各分割領域35の幅と同じになるように、出力範囲が均等に分割される。AD変換回路20から出力されるデジタル値Doutの変化に対する補正量の変化が比例関係となり、且つデジタル値Dに対して割り当てられる補正量の絶対値が、当該デジタル値Dにおける誤差量+n[LSB]の絶対値と一致するように、分割領域35の各々に補正量が割り当てられる。 Specifically, when the error amount in the digital value D A whose error amount is known is +n [LSB], the range of 0≦D out ≦D A is evenly divided so that the number of divisions is n+1. be. In the range of D A <D out , the output range is equally divided so that the width of the divided area 35 is the same as the width of each divided area 35 in the range of 0≦D outDA . The change in the correction amount with respect to the change in the digital value Dout output from the AD conversion circuit 20 has a proportional relationship, and the absolute value of the correction amount assigned to the digital value DA is the error amount +n in the digital value DA . A correction amount is assigned to each divided area 35 so as to match the absolute value of [LSB].

本実施形態に係る補正量テーブル32Aによれば、誤差量が既知であるデジタル値Dよりも大きい領域にデジタル値Doutの出力範囲が拡張されているので、誤差量を求める際の入力電圧Vを任意の電圧とすることが可能となる。 According to the correction amount table 32A according to the present embodiment, since the output range of the digital value Dout is expanded to a region larger than the digital value D A whose error amount is known, the input voltage when obtaining the error amount VA can be any voltage.

[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態に係るデジタル出力回路1Aの構成の一例を示す図である。本実施形態に係るデジタル出力回路1Aは、アナログ回路が非反転増幅回路50により構成されている。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a digital output circuit 1A according to the third embodiment of the invention. The analog circuit of the digital output circuit 1A according to the present embodiment is composed of a non-inverting amplifier circuit 50. As shown in FIG.

非反転増幅回路50は、入力端子41に入力された入力電圧Vinを増幅した出力電圧Voutを出力する。非反転増幅回路50は、演算増幅回路14、抵抗素子15及び抵抗素子16を含んで構成されている。 The non-inverting amplifier circuit 50 amplifies the input voltage Vin input to the input terminal 41 and outputs an output voltage Vout . The non-inverting amplifier circuit 50 includes an operational amplifier circuit 14, a resistance element 15 and a resistance element 16. FIG.

演算増幅回路14は、非反転入力端子が入力端子41に接続され、反転入力端子が抵抗素子15と抵抗素子16の接続点に接続されている。抵抗素子15は、一端が演算増幅回路14の出力端子に接続され、他端が抵抗素子16の一端に接続されている。抵抗素子16の他端は、グランドラインに接続されている。演算増幅回路14の出力端子から下記の(2)式によって表わされる出力電圧Voutが出力され、AD変換回路20に供給される。なお、(2)式においてR3は抵抗素子15の抵抗値であり、R4は抵抗素子16の抵抗値である。
out=(1+(R3+R4))Vin・・・(2)
The operational amplifier circuit 14 has a non-inverting input terminal connected to the input terminal 41 and an inverting input terminal connected to the connection point between the resistance element 15 and the resistance element 16 . The resistance element 15 has one end connected to the output terminal of the operational amplifier circuit 14 and the other end connected to one end of the resistance element 16 . The other end of the resistance element 16 is connected to the ground line. An output voltage V out represented by the following equation (2) is output from the output terminal of the operational amplifier circuit 14 and supplied to the AD conversion circuit 20 . In the equation (2), R3 is the resistance value of the resistance element 15 and R4 is the resistance value of the resistance element 16.
Vout =(1+(R3+R4)) Vin (2)

このように、入力電圧Vinに応じた出力電圧Voutを出力するアナログ回路として、非反転増幅回路50を適用する場合においても、出力電圧Voutをデジタル変換したデジタル値Doutに生じた誤差は、補正部30において補正されるので、適正なデジタル出力値を得ることができる。 As described above, even when the non-inverting amplifier circuit 50 is applied as an analog circuit that outputs the output voltage Vout corresponding to the input voltage Vin , the error generated in the digital value Dout obtained by converting the output voltage Vout into a digital value is is corrected in the correction unit 30, a proper digital output value can be obtained.

1、1A デジタル出力回路
10 抵抗分圧回路
11 演算増幅回路
12、13、15、16 抵抗素子
14 演算増幅回路
20 アナログデジタル変換回路
30 補正部
31 加算器
32、32A 補正量テーブル
35 分割領域
41 入力端子
42 出力端子
50 非反転増幅回路
1, 1A Digital output circuit 10 Resistance voltage dividing circuit 11 Operational amplifier circuits 12, 13, 15, 16 Resistance element 14 Operational amplifier circuit 20 Analog-to-digital conversion circuit 30 Correction unit 31 Adders 32, 32A Correction amount table 35 Division area 41 Input Terminal 42 Output terminal 50 Non-inverting amplifier circuit

Claims (5)

入力電圧に応じた出力電圧を出力するアナログ回路と、
前記出力電圧をデジタル値に変換して出力する変換回路と、
前記変換回路から出力され得るデジタル値の各々と補正量とを対応付けたテーブルを有し、前記変換回路から出力されたデジタル値に対応する補正量を前記テーブルから抽出し、抽出した補正量を用いて前記変換回路から出力されたデジタル値を補正する補正部と、
を含み、
前記テーブルは、前記変換回路から出力され得るデジタル値の出力範囲を分割した分割領域を有し、
前記分割領域は、前記入力電圧として所定電圧を入力したときの前記デジタル値における誤差量に応じた分割数で前記出力範囲を分割した領域であり、
前記デジタル値の変化に対する補正量の変化が比例関係となり、且つ前記所定電圧に対応するデジタル値に対して割り当てられる補正量の絶対値が、前記所定電圧に対応するデジタル値における誤差量の絶対値と一致するように、前記分割領域の各々に補正量が割り当てられている
デジタル出力回路。
an analog circuit that outputs an output voltage corresponding to an input voltage;
a conversion circuit that converts the output voltage into a digital value and outputs the digital value;
a table that associates each digital value that can be output from the conversion circuit with a correction amount, extracts the correction amount corresponding to the digital value output from the conversion circuit from the table, and calculates the extracted correction amount; a correction unit that corrects the digital value output from the conversion circuit using
including
The table has divided areas obtained by dividing an output range of digital values that can be output from the conversion circuit,
The divided regions are regions obtained by dividing the output range by a division number corresponding to an amount of error in the digital value when a predetermined voltage is input as the input voltage,
A change in the correction amount with respect to a change in the digital value has a proportional relationship, and the absolute value of the correction amount assigned to the digital value corresponding to the predetermined voltage is the absolute value of the error amount in the digital value corresponding to the predetermined voltage. A correction amount is assigned to each of the divided regions so as to match with
Digital output circuit.
前記テーブルにおいて、前記誤差量が互いに異なる複数の場合の各々について、前記変換回路から出力され得るデジタル値の各々と補正量とが対応付けられて記録されている
請求項に記載のデジタル出力回路。
2. The digital output circuit according to claim 1 , wherein in the table, for each of a plurality of cases in which the error amounts are different from each other, each digital value that can be output from the conversion circuit and a correction amount are associated and recorded. .
前記補正部は、前記変換回路から出力されたデジタル値と前記テーブルから抽出された補正量とを加算する加算器を含む
請求項1又は請求項2に記載のデジタル出力回路。
3. The digital output circuit according to claim 1, wherein the correction unit includes an adder that adds the digital value output from the conversion circuit and the correction amount extracted from the table.
前記アナログ回路は、前記入力電圧を分圧した電圧を前記出力電圧として出力する分圧回路である
請求項1から請求項のいずれか1項に記載のデジタル出力回路。
4. The digital output circuit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the analog circuit is a voltage dividing circuit that outputs a voltage obtained by dividing the input voltage as the output voltage.
前記アナログ回路は、前記入力電圧を増幅した電圧を前記出力電圧として出力する増幅回路である
請求項1から請求項のいずれか1項に記載のデジタル出力回路。
4. The digital output circuit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the analog circuit is an amplifier circuit that outputs a voltage obtained by amplifying the input voltage as the output voltage.
JP2019057476A 2019-03-25 2019-03-25 Digital output circuit Active JP7297488B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019057476A JP7297488B2 (en) 2019-03-25 2019-03-25 Digital output circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019057476A JP7297488B2 (en) 2019-03-25 2019-03-25 Digital output circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020161910A JP2020161910A (en) 2020-10-01
JP7297488B2 true JP7297488B2 (en) 2023-06-26

Family

ID=72643703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019057476A Active JP7297488B2 (en) 2019-03-25 2019-03-25 Digital output circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7297488B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160211861A1 (en) 2015-01-16 2016-07-21 Mediatek Inc. System and method for measuring the dc-transfer characteristic of an analog-to-digital converter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3043678B2 (en) * 1997-09-22 2000-05-22 九州日本電気株式会社 A / D conversion circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160211861A1 (en) 2015-01-16 2016-07-21 Mediatek Inc. System and method for measuring the dc-transfer characteristic of an analog-to-digital converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020161910A (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5465092A (en) Pipelined analog-to-digital converter with curvefit digital correction
US20020014982A1 (en) A/D converter calibration
US6452519B1 (en) Analog to digital converter utilizing a highly stable resistor string
Keane et al. Background interstage gain calibration technique for pipelined ADCs
US7830293B2 (en) Method of cyclically converting an analog signal to a multi-bit digital signal and converter for performing the method
US7095346B2 (en) A/D converter with minimized transfer error
US8049654B2 (en) Digital trimming of SAR ADCs
US9634627B2 (en) Amplification circuit and analog/digital conversion circuit
US5638071A (en) Efficient architecture for correcting component mismatches and circuit nonlinearities in A/D converters
JP5427658B2 (en) Comparator offset correction device
KR101774522B1 (en) Pipe line successive approximation register analog to digital converter
US20090135037A1 (en) Correcting Offset Errors Associated With A Sub-ADC In Pipeline Analog To Digital Converters
CN104067521A (en) Correlation-based background calibration for reducing inter-stage gain error and non-linearity in pipelined analog-to-digital converters
TWI556585B (en) Analog-to-Digital Converting Device and Related Calibration Method and Calibration Module
KR101679008B1 (en) Analog/digital converter and method for converting analog signals to digital signals
JP7297488B2 (en) Digital output circuit
JP6327937B2 (en) Digital correction circuit for A / D conversion circuit, A / D conversion circuit and image sensor device
JP2013150117A (en) Analog-digital converter and receiver
JP2006109403A (en) Digital correction a/d converter
KR20090085283A (en) Apparatus and method of compensating the error of analog to digital converter
KR101783745B1 (en) Method and apparatus for conducting high-resolution ADC using low-resolution ADC
TWI568192B (en) Analog-to-Digital Converting Device, Related Calibration Method and Calibration Module
JP2024503359A (en) Linearization of magnetic sensor output based on continuous correction of high-order voltage output components
Dai et al. A cost-effective histogram test-based algorithm for digital calibration of high-precision pipelined ADCs
US9800252B2 (en) Methods and devices for storing parameters

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221115

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230113

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7297488

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150