JPH04284028A - A/d converting method - Google Patents
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するための(A/D変換)方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for converting an analog signal into a digital signal (A/D conversion).
【0002】0002
【従来の技術】従来、プログラマブルコントローラに用
いられるアナログ−デジタル変換装置には、ユーザの各
種要求に応えられるよう、次のようなアナログ入力信号
レンジが用意されている。2. Description of the Related Art Conventionally, analog-to-digital converters used in programmable controllers are provided with the following analog input signal ranges in order to meet various user requirements.
【0003】(1)−10V〜+10V(2)0〜+1
0V
(3)0〜+5V
また、入力のアナログ信号に対する分解能としては12
ビットが主流となっており、したがってアナログ入力を
12ビットのデジタル信号に変換するA/D変換器が用
いられている。(1) -10V to +10V (2) 0 to +1
0V (3) 0 to +5V Also, the resolution for the input analog signal is 12
A/D converters are used to convert analog input into 12-bit digital signals.
【0004】A/D変換器1台の使用で上記3種のアナ
ログ信号を選択的にA/D変換する場合、異なる信号レ
ベルを共通化する必要がある。[0004] When selectively A/D converting the above three types of analog signals using one A/D converter, it is necessary to commonize different signal levels.
【0005】このため、図3に示すように信号切替スイ
ッチ5によりA/D変換対象のアナログ信号を選択する
と共にゲイン調整器1a〜1cや加算器2等により電圧
レンジの調整を行っている。For this reason, as shown in FIG. 3, an analog signal to be subjected to A/D conversion is selected by a signal changeover switch 5, and a voltage range is adjusted by gain adjusters 1a to 1c, an adder 2, and the like.
【0006】調整された信号Sa〜Scのいずれか一つ
がデータ処理装置4の指示で切替スイッチ5において選
択され、A/D変換器3に導かれる。[0006] Any one of the adjusted signals Sa to Sc is selected by the changeover switch 5 according to an instruction from the data processing device 4 and guided to the A/D converter 3.
【0007】A/D変換器3の出力は12ビットのデジ
タル信号となり、データ処理装置4に入力される。デー
タ処理装置4ではこのデジタル信号を用いて所定のデー
タ処理を行う。The output of the A/D converter 3 becomes a 12-bit digital signal and is input to a data processing device 4. The data processing device 4 performs predetermined data processing using this digital signal.
【0008】なお、図3の切替スイッチ5a〜5cの選
択条件をデータ処理装置4で決定する他、切替スイッチ
5a〜5cを一定順序でスイッチ自身で選択するように
構成したA/D変換装置もある。[0008] In addition to determining the selection conditions for the changeover switches 5a to 5c in FIG. be.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来の入力のレンジの
異なる複数のアナログ信号を選択的にA/D変換するA
/D変換方法では上述したように、アナログ信号のレン
ジを共通化するための入力回路と、信号選択のための入
力選択回路が必要なため、装置が高価となり、大型化す
るという不具合があった。[Problem to be Solved by the Invention] Conventional A method for selectively A/D converting a plurality of analog signals with different input ranges
As mentioned above, the /D conversion method requires an input circuit to share the analog signal range and an input selection circuit to select the signal, which has the disadvantage of making the device expensive and large. .
【0010】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、アナログ信号のレベル変換用入力回路や信号選択回
路がなくても、変動レンジの異なる複数種のアナログ信
号をデジタル変換することの可能なアナログ−デジタル
変換方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned points, an object of the present invention is to provide a method for digitally converting multiple types of analog signals having different fluctuation ranges without the need for an analog signal level conversion input circuit or signal selection circuit. The object of the present invention is to provide a possible analog-to-digital conversion method.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、アナログ−デジタル変換器におけ
る入力信号の許容最大レンジを、入力予定の複数種のア
ナログ信号の変動レンジが全て包含されるように定め、
変換対象のアナログ信号を前記アナログ−デジタル変換
器に入力し、当該アナログ−デジタル変換器によりデジ
タル変換された信号の示す値を、前記アナログ−デジタ
ル変換器の許容最大レンジと、前記変換対象のアナログ
信号の変動最大レンジとの間の関係に比例させた値に演
算変換することにより複数種のアナログ信号の示す変動
値をデジタル値に変換することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention sets the maximum allowable range of an input signal in an analog-to-digital converter so that the variation ranges of multiple types of analog signals to be input are all stipulated to be included;
An analog signal to be converted is input to the analog-to-digital converter, and the value indicated by the signal digitally converted by the analog-to-digital converter is calculated based on the maximum allowable range of the analog-to-digital converter and the analog to be converted. It is characterized by converting the fluctuation values indicated by a plurality of types of analog signals into digital values by performing arithmetic conversion into values proportional to the relationship between the signals and the maximum fluctuation range of the signals.
【0012】0012
【作用】本発明では、A/D変換後のデジタル値を用い
る装置がCPUやデータ処理装置などの数値演算機能を
有する装置が多いことに着目し、各種アナログ信号の絶
対値をデジタル値に変換した後、アナログ信号の変動レ
ンジに対応させてデジタル値を比例変換することにより
アナログ信号の変動値をデジタル値で表わす。[Operation] The present invention focuses on the fact that many devices that use digital values after A/D conversion have numerical calculation functions, such as CPUs and data processing devices, and convert the absolute values of various analog signals into digital values. After that, the fluctuation value of the analog signal is expressed as a digital value by proportionally converting the digital value in accordance with the fluctuation range of the analog signal.
【0013】この演算処理を上記データ処理装置側で行
うことにより従来のレベル変換回路や信号選択回路は不
要となり、以って装置の小型化,製造コストの低減化が
図られる。[0013] By performing this arithmetic processing on the data processing device side, conventional level conversion circuits and signal selection circuits are no longer necessary, thereby reducing the size of the device and the manufacturing cost.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明実施例を詳細
に説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0015】図1は本発明実施例の回路構成例を示す。FIG. 1 shows an example of a circuit configuration according to an embodiment of the present invention.
【0016】図1において、10はアナログ信号の入力
端子であり、本実施例では3種のアナログ信号のいずれ
かを入力する。In FIG. 1, 10 is an input terminal for analog signals, and in this embodiment, one of three types of analog signals is input.
【0017】1dはアナログ信号用のゲイン調整器であ
り、特に設ける必要はない。1d is a gain adjuster for analog signals, and there is no particular need to provide it.
【0018】11は入力のアナログ信号のレベル値をデ
ジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器であり、
分解能(出力信号ビットの個数)は次のようにして定め
られている。11 is an analog-to-digital converter that converts the level value of the input analog signal into a digital value;
The resolution (number of output signal bits) is determined as follows.
【0019】入力予定の複数アナログ信号の電圧の変動
レンジをそれぞれV1B〜V1T,V2B〜V2T…V
mB〜VmT(mは任意の自然数であり、Bは電圧最小
値であることを示し、Tは電圧最大値であることを示す
)としたときに、最低nビット以上の分解能を持たせる
場合、A/D変換器の出力ビット数lは次式により定め
られる。[0019] The voltage fluctuation ranges of the plurality of analog signals to be input are respectively set as V1B to V1T, V2B to V2T...V.
When mB to VmT (m is any natural number, B indicates the minimum voltage value, and T indicates the maximum voltage value), when providing a resolution of at least n bits, The number l of output bits of the A/D converter is determined by the following equation.
【0020】[0020]
【数1】[Math 1]
【0021】ここでVmax は、上記入力信号レンジ
の中の最大値であり、Vmin は最小値である。また
、ΔVmin は入力信号レンジV1T−V1B,V2
T−V2B…の中の最小変動幅を示す。Here, Vmax is the maximum value in the input signal range, and Vmin is the minimum value. Also, ΔVmin is the input signal range V1T-V1B, V2
Indicates the minimum fluctuation range among T-V2B...
【0022】たとえば、入力信号の各レンジを0〜5V
,0〜+10V,−10V〜+10Vとして、最低12
ビット以上の分解能を持たせたい場合、数1によりA/
D変換器11の出力ビット数は最低14ビットと定め、
またVmax ,Vmix の信号を処理できるように
、入力信号の許容レンジが全てのアナログ信号の変動レ
ンジを包含するA/D変換器を用いる。For example, each range of the input signal is set to 0 to 5V.
, 0 to +10V, -10V to +10V, minimum 12
If you want to have a resolution of more than a bit, use A/
The number of output bits of the D converter 11 is determined to be at least 14 bits,
Further, in order to process the signals of Vmax and Vmix, an A/D converter is used whose allowable input signal range includes the variation range of all analog signals.
【0023】データ処理装置4はA/D変換器11から
出力される14ビットのデジタル信号V14を用いて、
各レンジ毎の変動値を示す14ビットのデジタル値V1
2に変換する。この変換に用いる演算式は次の3種であ
り、入力のアナログ信号の変動最大レンジVVに比例対
応させる式1を選択する。The data processing device 4 uses the 14-bit digital signal V14 output from the A/D converter 11 to
14-bit digital value V1 indicating the fluctuation value for each range
Convert to 2. There are three types of arithmetic expressions used for this conversion, and Equation 1 is selected to correspond proportionally to the maximum variation range VV of the input analog signal.
【0024】(1)0〜5V(V1B〜V1T)のアナ
ログ信号に用いる演算式(1) Arithmetic formula used for analog signals of 0 to 5V (V1B to V1T)
【0025】[0025]
【数2】[Math 2]
【0026】(2)−10〜+10(V2B〜V2T)
のアナログ信号に用いる演算式(2) -10 to +10 (V2B to V2T)
Arithmetic formula used for the analog signal of
【0027】[0027]
【数3】[Math 3]
【0028】(3)0〜+10V(V3B〜V3T)の
アナログ信号に用いる演算式(3) Arithmetic formula used for analog signals of 0 to +10V (V3B to V3T)
【0029】[0029]
【数4】[Math 4]
【0030】このような演算により得られた14ビット
で構成される値の中の上位12ビットを最終的なA/D
変換出力としてデジタル処理装置内で取扱う。The upper 12 bits of the 14-bit value obtained by such calculation are used as the final A/D.
Handled within the digital processing device as a converted output.
【0031】このような構成において、たとえば、入力
端子に−10〜+10Vのアナログ信号を用いる場合に
は予め不図示のキーボード入力装置からデータ処理装置
に対して、数4を用いる旨の情報入力を行っておく。入
力端子にたとえば0Vのアナログ信号が入力された場合
、A/D変換器11は図2の変換特性20に従って、2
000h(16進数)を出力するが、デジタル処理装置
4における数1の演算の結果(2000h)の上位12
ビット(5000h)が選択され、A/D変換値として
用いられる。In such a configuration, for example, when using an analog signal of -10 to +10V to the input terminal, information indicating that Equation 4 is to be used is input to the data processing device from a keyboard input device (not shown) in advance. I'll go. For example, when an analog signal of 0V is input to the input terminal, the A/D converter 11 converts 2 in accordance with the conversion characteristic 20 in FIG.
000h (hexadecimal number) is output, but the top 12 of the results (2000h) of the calculation of number 1 in the digital processing device 4
Bit (5000h) is selected and used as the A/D converted value.
【0032】また、−10Vのアナログ信号が入力され
ると、変動幅を示す最終的なデジタル値は0h,+10
Vのアナログ信号が入力されると、最終的なデジタル値
は1000h(163 =212)となる。[0032] Furthermore, when a -10V analog signal is input, the final digital value indicating the fluctuation range is 0h, +10
When an analog signal of V is input, the final digital value becomes 1000h (163 = 212).
【0033】本実施例では、信号レンジの異なるアナロ
グ信号を入力しても図2のレベル変換特性20に従った
デジタル信号がA/D変換器11からは出力される。次
に、データ処理装置4側で、図2の変換特性21〜23
の中の対応する特性に合致するように、A/D出力値を
演算により変換する。このため、従来のようにアナログ
信号の種類毎に共通化のためのレベル変換を行う必要は
ない。また、データ処理装置4側で予め変換対象のアナ
ログ信号に用いる演算式を選択しておけばよいので、ア
ナログ信号用の信号切替回路も不要となる。In this embodiment, even if analog signals with different signal ranges are input, the A/D converter 11 outputs a digital signal in accordance with the level conversion characteristic 20 shown in FIG. Next, on the data processing device 4 side, the conversion characteristics 21 to 23 of FIG.
The A/D output value is converted by calculation so that it matches the corresponding characteristic in . Therefore, it is not necessary to perform level conversion for commonization for each type of analog signal as in the past. Furthermore, since the data processing device 4 only needs to select the arithmetic expression to be used for the analog signal to be converted in advance, a signal switching circuit for the analog signal is not required.
【0034】本実施例の他に次の例が挙げられる。In addition to this embodiment, the following examples can be given.
【0035】1)本実施例では、アナログ信号の基準値
からの変動幅をデジタル値に変換する場合、全てのアナ
ログ信号に対して共通的に12ビットのデジタル値に変
換しているが、A/D変換の分解能を高くしたい場合は
、A/D変換器11の14ビットの出力範囲内の12ビ
ットより大きいビット数を選択的に用いることができる
。本例の場合は、−10V〜+10Vのアナログ信号に
対してはA/D変換器11の出力14ビットをそのまま
用い、0V〜+10Vのアナログ信号に対して13ビッ
ト、0V〜5Vのアナログ信号に対しては12ビットを
用いることができる。1) In this embodiment, when converting the range of variation from the reference value of an analog signal into a digital value, all analog signals are commonly converted into a 12-bit digital value. If it is desired to increase the resolution of the A/D conversion, it is possible to selectively use a bit number larger than 12 bits within the 14-bit output range of the A/D converter 11. In this example, the 14-bit output of the A/D converter 11 is used as is for the -10V to +10V analog signal, the 13-bit output is used for the 0V to +10V analog signal, and the 14-bit output is used for the 0V to 5V analog signal. 12 bits can be used for that.
【0036】2)本実施例ではデータ処理装置4におい
て、数値演算処理を実行しているが、A/D変換器内に
演算回路を設けてもよい。この場合、演算回路にはリー
ドオンリメモリ等を用いるとよく、A/D変換器11の
出力信号および演算式の選択信号をアドレス入力し、こ
のアドレス指定に対応させて演算結果をデータバスに出
力させるとよい。2) In this embodiment, numerical calculation processing is executed in the data processing device 4, but a calculation circuit may be provided within the A/D converter. In this case, it is preferable to use a read-only memory or the like for the arithmetic circuit, and the output signal of the A/D converter 11 and the selection signal of the arithmetic expression are input as addresses, and the arithmetic results are output to the data bus in accordance with this address specification. It's good to let them do it.
【0037】3)本実施例では3種のアナログ信号を例
としているが、本発明は、これに限るものではないこと
は勿論である。3) In this embodiment, three types of analog signals are used as an example, but it goes without saying that the present invention is not limited to these.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
、従来のようにアナログ信号用のレベル変換回路を用い
て、変換対象の複数種のアナログ信号をレベル変換する
必要がないので、A/D変換回路を小型化することが可
能となる。As described above, according to the present invention, there is no need to convert the levels of multiple types of analog signals to be converted using a level conversion circuit for analog signals as in the conventional case. It becomes possible to downsize the A/D conversion circuit.
【図1】本発明実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明実施例のA/D変換器の出力値と、最終
的なデジタル値と、アナログ信号値との相対関係を示す
説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relative relationship between the output value of the A/D converter, the final digital value, and the analog signal value according to the embodiment of the present invention.
【図3】従来のアナログ−デジタル変換器の回路構成を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the circuit configuration of a conventional analog-to-digital converter.
1a〜1d ゲイン調整器
2 加算器
3,11 A/D変換器
4 データ処理装置
10 入力端子
20 A/D変換器11の出力値とアナログ値との関
係を示す特性曲線
21 0〜5Vのレンジを有するアナログ信号の電圧
値に対応するデジタル値を示す特性曲線1a to 1d Gain adjuster 2 Adder 3, 11 A/D converter 4 Data processing device 10 Input terminal 20 Characteristic curve 21 showing the relationship between the output value of the A/D converter 11 and the analog value 0 to 5 V range characteristic curve showing the digital value corresponding to the voltage value of the analog signal with
Claims (1)
力信号の許容最大レンジを、入力予定の複数種のアナロ
グ信号の変動レンジが全て包含されるように定め、変換
対象のアナログ信号を前記アナログ−デジタル変換器に
入力し、当該アナログ−デジタル変換器によりデジタル
変換された信号の示す値を、前記アナログ−デジタル変
換器の許容最大レンジと、前記変換対象のアナログ信号
の変動最大レンジとの間の関係に比例させた値に演算変
換することにより複数種のアナログ信号の示す変動値を
デジタル値に変換することを特徴とするアナログ−デジ
タル変換方法。1. The maximum allowable range of the input signal in the analog-to-digital converter is determined so as to include all the variation ranges of multiple types of analog signals to be input, and the analog signal to be converted is converted into the analog-to-digital converter. The value indicated by the signal input to the converter and digitally converted by the analog-to-digital converter is determined based on the relationship between the maximum allowable range of the analog-to-digital converter and the maximum variation range of the analog signal to be converted. An analog-to-digital conversion method characterized by converting fluctuating values indicated by a plurality of types of analog signals into digital values by performing arithmetic conversion into proportional values.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4824491A JPH04284028A (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | A/d converting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4824491A JPH04284028A (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | A/d converting method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04284028A true JPH04284028A (en) | 1992-10-08 |
Family
ID=12798030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4824491A Pending JPH04284028A (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | A/d converting method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04284028A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008042627A (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Denso Wave Inc | A/d conversion device and programmable controller system |
JP2008131249A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Univ Of Tokyo | Circuit device |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP4824491A patent/JPH04284028A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008042627A (en) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Denso Wave Inc | A/d conversion device and programmable controller system |
JP2008131249A (en) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Univ Of Tokyo | Circuit device |
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