JPH04372225A - Ａ／ｄ変換回路の較正方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ／デジタル変
換回路の較正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３はアナログ信号入力をアナログ／デ
ジタル変換（以下、「Ａ／Ｄ変換」という）し、マイク
ロコンピュータに入力するシステムの構成を示すブロッ
ク図である。図において、アナログ入力はアナログ入力
接続スイッチ１６を介してアナログ回路１２に入力され
、ここで所定のレベルに変換され、Ａ／Ｄ変換器１１で
デジタル値に変換され、マイクロコンピュータ１３に入
力される。ここで、アナログ回路１２とＡ／Ｄ変換器１
２がＡ／Ｄ変換回路を構成している。なお、アナログ入
力接続スイッチ１６はアナログ入力が複数個ある場合に
それらを選択するためのもので、図３においては省略し
てもよい。

【０００３】このシステムにおいて、アナログ入力に対
応する正確なデジタル値をマイクロコンピュータ１３に
するためには、アナログ回路１２におけるレベル変換及
びＡ／Ｄ変換器１１におけるＡ／Ｄ変換を高精度に行う
ことが必要である。ところが、アナログ回路１２及びＡ
／Ｄ変換器１１には、それらを構成する部品定数のばら
ついた誤差に起因する出力の誤差があるので、それらを
補正する必要がある。以下、この点について説明する。

【０００４】図４はＡ／Ｄ変換回路の入出力特性図であ
る。図において、破線は部品定数にばらついた誤差のな
い、理想的な入出力特性を示しており、アナログ入力を
ｘ、デジタル出力をｆ１　（ｘ）とすると、ｆ１　（ｘ
）＝ａ１　ｘ＋ｂ１　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　──（１）で表される。つまり
、アナログ入力をｘとした時のＡ／Ｄ変換値をｆ（ｘ）
とした時は、Ａ／Ｄ変換値はアナログ入力の一次式で表
わすことができる（アナログ入力が低周波信号の場合等
、アナログ入力とＡ／Ｄ変換出力の関係がリニアの場合
を考えているため。）。

【０００５】しかし、部品にはバラついた誤差があるた
め、実際には、実線に示すような理想の特性とは異なる
入出力特性になる。この特性は、 ｆ２　（ｘ）＝ａ２　ｘ＋ｂ２　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　──（２）で表され
る。ここで、ａ１　，ａ２　は増幅率、ｂ１　，ｂ２　
はオフセット値である。図３より、理想的には増幅率が
ａ１　、オフセット値がｂ１　であるのが、部品の誤差
により、実際には、増幅率がａ２　、オフセット値がｂ
２　になってしまうことが分かる。また、アナログ入力
に対して正確なＡ／Ｄ変換値を得るには、ａ２　→ａ１
　，ｂ２　→ｂ１　の修正を行えばよいことが分かる。

【０００６】図５は従来のＡ／Ｄ変換回路の較正方法を
説明するブロック図で、Ａ／Ｄ変換器１１の入力側にお
いて可変抵抗器１４により増幅率を調整し（ａ２　→ａ
１　）、可変電圧電源１５によりオフセットを調整する
（ｂ２　→ｂ１　）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の較正方法は人手による調整が必要であり、省力化及
び調整精度の点で問題があった。本発明は、前記問題点
を解決して、高精度の調整を自動的に行えるＡ／Ｄ変換
回路の較正方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明は、アナログ入力を所定のレベルに変換す
る機能を有するアナログ回路と、そのアナログ回路の出
力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とから構成され、理想
的なＡ／Ｄ変換特性がｆ１　（ｘ）＝ａ１　ｘ＋ｂ１　
、実際のＡ／Ｄ変換特性がｆ２　（ｘ）＝ａ２　ｘ＋ｂ
２　であるＡ／Ｄ変換回路の出力をマイクロコンピュー
タに入力するシステムにおける前記Ａ／Ｄ変換回路の較
正方法において（ここで、ｘはアナログ入力、ａ１　，
ａ２　，ｂ１　，ｂ２　は定数）、前記マイクロコンピ
ュータの指示により、前記Ａ／Ｄ変換回路に第１，第２
の較正用基準値αとβ（α≠β）を入力して、前記Ａ／
Ｄ変換回路からｆ２　（α）とｆ２　（β）とを出力し
、前記マイクロコンピュータの指示により、前記Ａ／Ｄ
変換回路にアナログ入力ｘを入力して、前記Ａ／Ｄ変換
回路からｆ２　（ｘ）を出力し、前記マイクロコンピュ
ータにより、較正計算式ｆ１　（ｘ）＝｛ａ１　（β−
α）ｆ２　（ｘ）−ａ１　（βｆ２　（α）−αｆ２　
（β）｝／｛ｆ２（β）−ｆ２　（α）｝＋ｂ１　を用
いて、アナログ入力ｘに対する実際のＡ／Ｄ変換値ｆ２
　（ｘ）を理想的なＡ／Ｄ変換値ｆ１　（ｘ）に補正す
るように構成した。

【０００９】

【作用】本発明は、以上のようにＡ／Ｄ変換回路の較正
方法を構成したので、マイクロコンピュータは、Ａ／Ｄ
変換回路に第１，第２の較正用基準値αとβ（α≠β）
の入力を指示し、Ａ／Ｄ変換回路にＡ／Ｄ変換指示をし
てｆ２　（α）とｆ２　（β）とを読込み、Ａ／Ｄ変換
回路にアナログ入力ｘの入力Ａを指示し、Ａ／Ｄ変換回
路にＡ／Ｄ変換指示をしてｆ２　（ｘ）を読込む。そし
て、マイクロコンピュータは、較正計算式ｆ１　（ｘ）
＝｛ａ１　（β−α）ｆ２　（ｘ）−ａ１　（βｆ２　
（α）−αｆ２　（β）｝／｛ｆ２　（β）−ｆ２　（
α）｝＋ｂ１　を用いて、アナログ入力ｘに対する実際
のＡ／Ｄ変換値ｆ２　（ｘ）を理想的なＡ／Ｄ変換値ｆ
１　（ｘ）に補正する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例によるＡ
／Ｄ変換回路の較正方法を説明するブロック図である。 図において、１はＡ／Ｄ変換器、２はアナログ回路、３
はマイクロコンピュータ、４は基準値αを入力する第１
の基準値入力スイッチ、５は基準値０を入力する第２の
基準値入力スイッチ、６はアナログ入力接続スイッチで
ある。ここでＡ／Ｄ変換器１及びはアナログ回路２は従
来のものと同じである。ただし、マイクロコンピュータ
３は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値の入力とともに、Ａ
／Ｄ変換器１に対するＡ／Ｄ変換指示、第１，第２の基
準値入力スイッチ４，５に対する基準値入力指示を行う
。

【００１１】次に、本発明の実施例によるＡ／Ｄ変換回
路の較正方法の原理を説明する。なお、ここでは説明を
分かりやすくするために、β＝０の場合について記す。 図３の入出力特性図において、以下の関係が導かれる。 ｘ＝０の時　　　　ｆ２　（０）＝ｂ２　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　──（３）ｘ＝αの時　
　　　ｆ２　（α）＝ａ２　α＋ｂ２　　　　　　　　
　　　　　──（４）　　よって、 ｂ２　＝ｆ２　（０）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　──（５）ａ
２　＝｛ｆ２　（α）−ｆ２　（０）｝／α　　　　　
　　　　　　　　　──（６）となる。

【００１２】（２）の式において、ｆ２　（ｘ）が判明
している時のｘの値は、（２）式より、 ｘ＝｛ｆ２　（ｘ）−ｂ２　｝／ａ２　となる。 よって、（５），（６）式よりｘの値は、ｘ＝α｛ｆ２
　（ｘ）−ｆ２　（０）｝／｛ｆ２　（α）−ｆ２　（
０）｝──（７）となる。このｘの値の時、（１）式の
ｆ（ｘ）の値は（７）と（１）より、 ｆ１　（ｘ）＝ａ１　α｛ｆ２　（ｘ）−ｆ２　（０）
｝／｛ｆ２　（α）−ｆ２　（０）｝＋ｂ１　──（８
） として計算できる。

【００１３】このことは、次のことを示している。部品
定数に誤差のある実際の回路の場合のアナログ入力ｘに
対するＡ／Ｄ変換出力ｆ２　（ｘ）の関係は（２）式の
ように表わせる。そして、アナログ入力Ａ／Ｄ変換出力
の較正用の基準値入力０，αに対するそれぞれの出力ｆ
２　（０），ｆ２　（α）が得られれば、任意のアナロ
グ入力に対する理想変換値を逆算できることを示す。つ
まり（８）式にこの任意のアナログ入力値ｘに対するＡ
／Ｄ変換値ｆ２　（ｘ）を代入して計算すれば、アナロ
グ回路やＡ／Ｄ変換回路における部品定数のバラついた
誤差に起因するオフセット値や増巾率の誤差を吸収する
ことができる。

【００１４】例としてアナログ入力ｘ＝０とαの時、（
８）式の較正計算式における値を検算してみる。 理想計算式（１）では、 ｘ＝０──ｆ１　（０）＝ｂ１　 ｘ＝α──ｆ１　（α）＝ａ１　α＋ｂ１　較正値計算
式（８）では、 ｘ＝０──ｆ１　（０）＝ａ１　α｛ｆ２　（０）−ｆ
２　（０）｝／｛ｆ２　（α）−ｆ２　（０）｝＋ｂ１
　＝ｂ１　ｘ＝α──ｆ１　（α）＝ａ１　α｛ｆ２　
（α）−ｆ２　（０）｝／｛ｆ２　（α）−ｆ２　（０
）｝＋ｂ１　＝ａ１　α＋ｂ１　 となり、当然のことながら一致する。

【００１５】この計算は、Ａ／Ｄ変換した値をマイクロ
コンピュータ等を用いて計算させればよい。また、較正
用の０入力やαの入力の指示もマイクロコンピュータに
より行うことができる。図２は本発明の実施例によるＡ
／Ｄ変換回路の較正方法を示すフローチャートである。

【００１６】次に、図１及び２を参照しながら、本発明
の実施例によるＡ／Ｄ変換回路の較正方法を説明する。 まず、マイクロコンピュータ３は第１基準値入力スイッ
チ４に基準値αの入力指示を与える。ここでは、第１基
準値入力スイッチ４をオンにして、アナログ回路２に基
準値αに相当する電圧を入力している。

【００１７】次に、マイクロコンピュータ３はＡ／Ｄ変
換器１にＡ／Ｄ変換指示を与える。Ａ／Ｄ変換器１は基
準値αに対するＡ／Ｄ変換出力ｆ２　（α）を出力する
。 次に、マイクロコンピュータ３は第２基準値入力スイッ
チ５に基準値０の入力指示を与える。ここでは、第２基
準値入力スイッチ５をオンにして、アナログ回路２の入
力をアースしている。

【００１８】次に、マイクロコンピュータ３はＡ／Ｄ変
換器１にＡ／Ｄ変換指示を与える。Ａ／Ｄ変換器１は基
準値０に対するＡ／Ｄ変換出力ｆ２　（０）を出力する
。 次に、マイクロコンピュータ３はアナログ入力接続スイ
ッチ６にアナログ入力ｘの入力指示を与える。次に、マ
イクロコンピュータ３はＡ／Ｄ変換器１にＡ／Ｄ変換指
示を与える。Ａ／Ｄ変換器１はアナログ入力ｘに対する
Ａ／Ｄ変換出力ｆ２　（ｘ）を出力する。

【００１９】次に、マイクロコンピュータ３はｆ２　（
ｘ）を前記較正値演算式（８）式を用いてｆ１　（ｘ）
に補正する。なお、上記実施例においては第２基準値を
０に設定しているが、これに限定されるものではなく、
第１基準値αと異なる値βであればよい。その場合の較
正演算式は、ｆ１　（ｘ）＝｛ａ１　（β−α）ｆ２　
（ｘ）−ａ１　（βｆ２　（α）−αｆ２　（β）｝／
｛ｆ２（β）−ｆ２　（α）｝＋ｂ１　となる。

【００２０】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではない
。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、マイクロコンピュータに、アナログ基準値入力
指示、Ａ／Ｄ変換指示、マイクロコンピュータへの入出
力指示、アナログ入力ｘの入力指示、較正計算等をプロ
グラムすることにより、アナログ回路及びＡ／Ｄ変換器
の部品定数のバラついた誤差を自動的に補正させること
が可能となるので、人手による調整が不要となり、省力
化及び精度の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるＡ／Ｄ変換回路の較正方
法を説明するブロック図である。

【図２】本発明の実施例によるＡ／Ｄ変換回路の較正方
法を示すフローチャートである。

【図３】アナログ信号入力をＡ／Ｄ変換し、マイクロコ
ンピュータに入力するシステムの構成を示すブロック図
である。

【図４】Ａ／Ｄ変換回路の入出力特性図である。

【図５】従来のＡ／Ｄ変換回路の較正方法を説明するブ
ロック図である。

【符号の説明】

１　　　　　　Ａ／Ｄ変換器 ２　　　　　　アナログ回路 ３　　　　　　マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アナログ入力を所定のレベルに変換す
   る機能を有するアナログ回路と、該アナログ回路の出力
   をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とから構成され、理想的
   なＡ／Ｄ変換特性がｆ１　（ｘ）＝ａ１　ｘ＋ｂ１　、
   実際のＡ／Ｄ変換特性がｆ２　（ｘ）＝ａ２　ｘ＋ｂ２
   　であるＡ／Ｄ変換回路の出力をマイクロコンピュータ
   に入力するシステムにおける前記Ａ／Ｄ変換回路の較正
   方法において（ここで、ｘはアナログ入力、ａ１　，ａ
   ２　，ｂ１　，ｂ２　は定数）、（ａ）前記マイクロコ
   ンピュータの指示により、前記Ａ／Ｄ変換回路に第１，
   第２の較正用基準値αとβ（α≠β）を入力して、前記
   Ａ／Ｄ変換回路からｆ２　（α）とｆ２　（β）とを出
   力し、（ｂ）前記マイクロコンピュータの指示により、
   前記Ａ／Ｄ変換回路にアナログ入力ｘを入力して、前記
   Ａ／Ｄ変換回路からｆ２　（ｘ）を出力し、（ｃ）前記
   マイクロコンピュータにより、較正計算式ｆ１　（ｘ）
   ＝｛ａ１　（β−α）ｆ２　（ｘ）−ａ１　（βｆ２　
   （α）−αｆ２　（β）｝／｛ｆ２　（β）−ｆ２　（
   α）｝＋ｂ１　を用いて、アナログ入力ｘに対する実際
   のＡ／Ｄ変換値ｆ２　（ｘ）を理想的なＡ／Ｄ変換値ｆ
   １　（ｘ）に補正することを特徴とするＡ／Ｄ変換回路
   の較正方法。
2. 【請求項２】　　β＝０としたことを特徴とする請求項
   １記載のＡ／Ｄ変換回路の較正方法。