JPH02209017A - A/d変換装置 - Google Patents

A/d変換装置

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JPH02209017A
JPH02209017A JP3053689A JP3053689A JPH02209017A JP H02209017 A JPH02209017 A JP H02209017A JP 3053689 A JP3053689 A JP 3053689A JP 3053689 A JP3053689 A JP 3053689A JP H02209017 A JPH02209017 A JP H02209017A
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JP
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Pending
Application number
JP3053689A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Kozo Nuriya
塗矢 康三
Yasunori Tani
泰範 谷
Tetsuya Nakamura
哲哉 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はA/D変換装置に係り、特に高分解能のA/D
変換装置に関する。
従来の技術 近年ディジタル機器の普及に伴い、アナログ信号とディ
ジタル信号のインターフェースであるA/D変換装置の
性能が重要かつ大きな影響を持つようになっている。従
来より用いられているA/D変換装置を第4図にその例
を示しその説明を行う。第4図に示されるA/D変換装
置は逐次比較型と呼ばれ、以下のように動作する。
■逐次比較レジスタ102のMSB(最上位ビット)を
“1” 他を“0”にセットし、これをD/A変換器(
以下DACと称す)103に出力する。
■入力とDAC103の出力を比較器100が比較し、
(入力)≧(DAC出力)ならば1つ下位のビットに“
1゛をセットし、 (入力)<(DAC出力)ならば現
在問題にしているビットを“OIIにし、1つ下位のビ
ットを“1”にセットする。
■1〜2をMSB→LSB (最下位ビット)まで繰り
返す。
■逐次比較レジスタ102からデータを取り出しディジ
タル出力とする。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、分解能を上げるた
めにビット数を増加させると、変換時間が増加するため
、動作周波数を維持するには比較器100及びDAC1
03として非常に高速動作するものが要求される。しか
も下位ビットLSBに近くなるほど分解能が得られず、
SN比が悪化し、かつ周辺ノイズの影響を受は易くなる
という問題点があった。本発明は上記の問題点に鑑み、
周辺ノイズの影響を受けに<<、シかもビット増加によ
る使用素子の高速化が必要ないA/D変換装置を提供す
るものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明によるA/D変換装置
は、アナログ信号をディジタル信号に変換する複数個の
A/D変換器と、アナログ入力信号をレベルの異なる複
数の信号に変換し、前記複数個のA/D変換器にそれぞ
れ入力する複数個のレベル変換手段と、前記複数個のA
/D変換器出力のオフセットをそれぞれ除去する複数個
のオフセット除去手段と、前記複数個のオフセット除去
手段出力を入力とし1.これらの振幅レベルに応じて前
記入力を選択的にレベルを調整して出力する調整手段を
備え、前記調整手段の出力をA/D変換出力とするよう
にしたものである。
作用 上記のように高入力レベルと低入力レベルとでそれぞれ
専用にA/D変換器を備え、低入力レベルはレベル増幅
した後、A/D変換することにより分解能を上げ、ディ
ジタル的にA/D変換器特有のオフセットを除去するよ
うにしたため、個々のA/D変換器の特性のばらつきの
影響を受けず、またそれぞれのディジタル出力の状態に
よってディジタル的に切り換えを行うため、周囲のノイ
ズの影響を受けることなく、また切り換えに伴うノイズ
等を発生することが無いため、高分解能のA/D変換装
置を低分解能のA/D変換器を用いて実現することが出
来、しかも使用する素子の動作速度は従来通りでよいも
のである。
実施例 以下図面に基づき本発明の説明を行う。
第1図は本発明によるA/D変換装置の概略を示すブロ
ック図である。この図を説明すると、1は増幅器であり
、アナログ入力を増幅する。ここでは利得約24dBの
ものを用いている。2.3はほぼ特性のそろったA/D
変換器(以下ADCと称す)であり、アナログ信号をデ
ィジタル信号に変換する。ここでは16ビツト分解能の
ものを用いている。4,5はオフセット除去装置であり
、ここでは遮断周波数fcが5Hz程度の高域通過フィ
ルタである。6は20ビツト出力の調整装置であり、A
、  Bより入力されるディジタル信号の信号レベルの
比率を求め、八人力とB入力のレベルをそろえた上で、
ADC2が一定以上の値を出力している時はADC3か
らの入力を出力し、その他の時にはADC2からの入力
を出力する。
次に第1図の動作を説明する。アナログ入力が与えられ
ると、ADC3には与えられたアナログ入力がそのまま
入力され、ADC2には増幅器1により24dB増幅さ
れたアナログ入力が与えられる。ADC2,3は与えら
れたアナログ信号をディジタル信号に変換し出力する。
通常A/D変換器は個々に固有のオフセットレベルを有
する。オフセット除去装置4,5がこのオフセットを除
去し、オフセットを有しないディジタル信号を出力する
ここで、オフセット除去装置4,5の出力値について考
えると、増幅器1によりアナログ入力が約24dB増幅
されており、ADC2,3の特性がほぼそろっているの
でオフセット除去装置4からはオフセット除去装置5に
比べて約18倍の値が出力されていることになる。しか
し、高振幅のアナログ入力が与えられるとADC2はオ
ーバーフローL、ADC3のみが正常に動作する。調整
装置6がADC2がオーバーフローしていない時のオフ
セット除去装置4,5による出力の比率を正確に求め、
ADC2がオーバーフローしていない時、即ちオフセッ
ト除去装置4の出力値が一定の値以内の時はオフセット
除去装置4の値をそのまま出力し、ADC2がオーバー
フローしている時、即ちオフセット除去装置4の出力値
が一定の値以上である時はオフセット除去装置5の出力
を、求めた比率に従ってレベルを増幅して出力する。
仮にここで調整装置6が求めたオフセット除去装置4.
 5の出力の比率が15.75倍であったとすると、A
DC2がオーバーフローしていないときはオフセット除
去装置4の出力16ビツトを下位側16ビツトにつめ、
上位側4ビツトを符号ビットで埋めて出力する。ADC
2がオーバーフローした場合は、オフセット除去装置5
の出力16ビツトに対して15.75を乗算し、乗算結
果の上位20ビツトを出力する。
通常アナログの増幅器1としては高性能のものを容易に
得ることが出来るため、このように構成することにより
、増幅器1の利得がどれ程であるかをあまり問題にする
ことなく、またADC2゜3の感度、オフセットレベル
等の特性がそろっていなくとも安定して高ビツト高分解
能のA/D変換装置を得ることが出来る。またA/D変
換器としても必ずしも高分解能、のちのを用いる必要は
なく、動作速度も従来通りのもので良い。また、増幅器
1の利得をどれだけにするかでA/D変換装置の出力を
何ビットにするかが決まるため、必要に応じて増幅器1
の利得を変更することにより出力のビット数を変更する
ことが出来る。また、出力の切り換え等はすべてディジ
タル的な操作で行われるため、これに伴うノイズやクリ
ック音の影響も無い。
第2図は本発明によるA/D変換装置の具体的な実施例
である。なお、第2図において第1図と同一機能を有す
るものについては同一の記号を付し詳細な説明は省略す
る。この図を説明すると、7は乗算器であり、入力X、
  Yに与えられた各16ビツトのデータの乗算を行い
、乗算結果の上位21ビツトの内の最下位ビットを四捨
五入し、上位20ビツトを出力する。8はレベル検出器
であり、入力の値の絶対値が一定の値を越えると“1′
°を出力する。ここでは、入力信号の絶対値が+317
44以上になると“1”を出力するようになっている。
これは、仮にADC2に正(負)のオフセットがあると
、ADC2がオーバーフロー時にオフセット除去装置4
によりオフセットが除去された後の出力が+32787
以上(−32768以下)にならないようにするためで
ある。9は比率検出器であり、レベル検出器8をモニタ
しながらADC2がオーバーフローしていない時のオフ
セット除去装置4,5から出力されるデータの比較を行
い、その比率を計算して16ビツトデータとして出力す
る。10はセレクタであり、端子Cに与えられる制御信
号が“1′”ならば端子Aに与えられる信号を出力し、
端子Cに与えられる制御信号が“0”′ならば端子Bに
与えられる信号を出力する。端子Aは20ビツト入力で
あるが、端子Bは16ビツト入力であり、端子Bに与え
られたデータを出力する時には、そのデータの符号ビッ
トを上位4ビツトに付は加えることにより20ビツト出
力としている。13は低域通過フィルタ(以下LPFと
称す)でADC2,3に入力される信号の帯域制限を行
う。
次に第2図の動作を説明する。LPF 13によって帯
域制限されたアナログ入力がADC3には直接、ADC
2には増幅器1によって24dB増幅されて与えらる。
故にADC2,3の出力は約16= 1の比率ををして
いる。オフセット除去装置4.5によってADC2,3
の出力からオフセットが除去され、比率検出器9に与え
られる。比率検出器9がオフセット除去装置4,5の出
力値の比率を正確に算出し出力する。ここで、比率検出
器9による比率の算出方法としては、オフセット除去装
置4の出力の値をオフセット除去装置5の出力の値で割
った商を求めても良いが、例えばオフセット除去装置5
の出力が“oooo oioo oooo 。
o o o ”の時のオフセット除去装置4における出
力を記憶するようにしてもよい。比率検出器9にて得ら
れた値を乗算器7を用いてオフセット除去装置5の出力
値に乗算するようにしているため、乗算器7の出力は、
LPF13出力を増幅器1と全く同一特性を有する増幅
器を介してADC3に入力した場合と同じ値となる。こ
の乗算器7出力とADC2出力をセレクタ10を用いレ
ベル検出器8出力に基づいて切り換えるようにしている
ため、入力されているアナログ信号の信号振幅が小さい
ときには増幅器1によって信号振幅を増幅され、A/D
変換された変換出力を出力し、アナログ信号の信号振幅
が大きいときには直接A/D変換された変換出力を乗算
器7で増幅した乗算出力を出力し、アナログ入力の信号
振幅が小さいときにも高分解能でA/D変換を行うこと
が出来る。なお、第2図においてセレクタ10から出力
されるディジタル出力を20ビツトに限定してもよい場
合にはセレクタ10の後段にオーバーフローリミッタを
設け、出力のオーバーフローを防止するようにしてもよ
い。
第3図は本発明によるA/D変換装置の他の実施例であ
る。なお、第3図において第1図、第2図と同一機能を
有するものについては同一の記号を付し詳細な説明は省
略する。この実施例においては、第3図とは逆にアナロ
グ入力を増幅して与えられている方のADC2の出力を
乗算器7を用いて減衰させているものである。この図を
説明すると、11は比較器であり、レベル検出器8をモ
ニタしながら、ADC2がオーバーフローしていない時
の端子A1  端子Bに入力されるデータの比較を行い
、その大小関係に応じて、A=BならばCI=1. 0
2=Oとなり、IAI<IBIならばCI=O,C2=
Oとなり、 IAI>IBIならばCt=0、C2=1
となる。またレベル検出器8の出力が“1”の時は引=
1.C2=0となる。12はアップダウンカウンタ(以
下U/Dカウンタと称す)で、端子IにII 1”が与
えれている時にはカウント動作を停止し、端子Iが“O
”で端子Uに1”が与えられているときにはカウントア
ツプ、 ′O”の時にはカウントダウンが行われる。
次に第3図の動作について説明する。LPFI3によっ
て帯域制限されたアナログ入力がADC3には直接、A
DC2には増幅器1によって24dB増幅されて与えら
る。故にADC2,3の出力は約16: 1の比率を有
している。ADC2の出力はオフセット除去装置4,5
によりオフセットが除去された後乗算器7に与えられ、
U/Dカウンタ12の出力値との乗算が行われる。この
乗算結果と、オフセット除去装置5の出力が比較器11
に与えられ大小比較が行われる。比較器11において 1乗算結果1く1オフセツト除去装置5出力1ならば IAI>IBI であるため、C2=1.  CI=Oとなり、U/Dカ
ウンタ12がカウントアツプし、U/Dカウンタ12の
出力値が大きくなる。すると、乗算器7の出力値も大き
くなり、そのうちにA=Bとなる。また逆に !乗算結果1〉1オフセツト除去装置5出力1ならば IAI<IBI であるため、C2:0.  ct=oとなり、U/Dカ
ウンタ12がカウントダウンし、U/Dカウンタ12の
出力値が小さくなり、同様にしてそのうちにA=Bとな
る。故に乗算器7の出力は、ADC3の出力と同じ値と
なる。この乗算器7出力とオフセット除去装置5出力を
セレクタ10を用いレベル検出器8出力に基づいて切り
換えるようにしているため、以下第2図に示した場合と
同様、アナログ入力の信号振幅の大小に関係なく常に高
分解能でA/D変換を行うことが出来る。
なお、以上の実施例においては、アナログ入力を増幅し
てADC2に入力するようにしているが、ADC2に対
しては直接入力し、ADC3に対して減衰器を用いて減
衰させた信号を入力するようにしても良いことは言うま
でもない。また、A/D変換器についても上記の実施例
では2個を用いているが3個以上のA/D変換器を用い
、各々に異なったレベルのアナログ入力を加えるように
しても良いものである。また、レベル検出器8について
は±31744を越えるものについてを検出するように
しているが無給31744以外の値でもよい。また、オ
フセット除去装置4.5についても、実施例においては
高域通過フィルタを用いているが、熱論これに限ったも
のではなく、例えば平均レベルを検出する装置を用い、
検出した平均レベルを入力信号から減算するようにした
ものでも良いことは言うまでもない。
発明の効果 以上のべたように本発明は、アナログ信号をディジタル
信号に変換する複数個のA/D変換器と、アナログ入力
信号をレベルの異なる複数の信号に変換し、前記複数個
のA/D変換器にそれぞれ入力する複数個のレベル変換
手段と、前記複数個のA/D変換器出力のオフセットを
除去する複数個のオフセット除去手段と、前記複数個の
オフセット除去手段出力を入力とし、これらの振幅レベ
ルに応じて前記入力を選択的にレベルを調整して出力す
る調整手段を備え、前記調整手段の出力をA/D変換出
力としたことにより、アナログ信号に例えばレベル切り
換え等何等の手をも加えずにA/D変換を行なうことが
でき、かつアナログ信号レベルが小さい時は大振幅のア
ナログ信号に増幅した後にA/D変換するようにしたた
め、分解能を上げ、周囲のノイズの影響を受けに(くで
きる。
また、ディジタル的に切り換えを行うため切り換えに伴
うノイズの影響を受けることなく高分解能のA/D変換
装置を低分解能の複数個のA/D変換器で実現すること
が出来る。しかも使用する複数個のA/D変換器の特性
が揃ってなくともよく、また動作速度は従来通りのもの
でよいという優れた効果ををするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるA/D変換装置の概略を示すブロ
ック図、第2図は本発明にょるA/D変換装置、の具体
的な実施例を表すブロック図、第3図は本発明による他
のA/D変換装置の他の実施例を表すブロック図、第4
図は従来より用いられているA/D変換器を表すブロッ
ク図である。 1・・・増幅器、2,3・・・A/D変換器、4.5・
・・オフセット除去装置、  6・・・調整装置、7・
・・乗算器、  8・・・レベル検出器、  9・・・
比率検出器、  10・・・セレクタ、  11・・・
比較器、12・・・アップダウンカウンタ。 代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 他1名th q 
’t;V1躯壷祝Q (N腎ハ執−引Q 区 ト+oトベB 憾 塘

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アナログ信号をディジタル信号に変換する複数個のA/
    D変換器と、アナログ入力信号をレベルの異なる複数の
    信号に変換し、前記複数個のA/D変換器にそれぞれ入
    力する複数個のレベル変換手段と、前記複数個のA/D
    変換器出力のオフセットをそれぞれ除去する複数個のオ
    フセット除去手段と、前記複数個のオフセット除去手段
    出力を入力とし、これら複数入力の振幅レベルに応じて
    その入力を選択的にレベル調整して出力する調整手段を
    備え、前記調整手段の出力をA/D変換出力とすること
    を特徴とするA/D変換装置。
JP3053689A 1989-02-09 1989-02-09 A/d変換装置 Pending JPH02209017A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3053689A JPH02209017A (ja) 1989-02-09 1989-02-09 A/d変換装置

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JP3053689A JPH02209017A (ja) 1989-02-09 1989-02-09 A/d変換装置

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