JPH05284118A - アナログ/パルス幅変換装置と絶縁形情報伝達方式 - Google Patents
アナログ/パルス幅変換装置と絶縁形情報伝達方式Info
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- JPH05284118A JPH05284118A JP7740492A JP7740492A JPH05284118A JP H05284118 A JPH05284118 A JP H05284118A JP 7740492 A JP7740492 A JP 7740492A JP 7740492 A JP7740492 A JP 7740492A JP H05284118 A JPH05284118 A JP H05284118A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アナログ入力信号をマイクロコンピュータへ
インタフェースするためのパルス幅変換における、応答
の改善と信号の欠落防止を図ることにある。また、他の
目的は、受信側における応答を改善することにある。 【構成】 ディジタル数値から生成する複数種のパルス
幅信号を用いて、追従ループを形成する。また、受信側
で、送信側と同様の信号(疑似信号,加速補助信号,一
定値信号等)を復元し情報を再現する。
インタフェースするためのパルス幅変換における、応答
の改善と信号の欠落防止を図ることにある。また、他の
目的は、受信側における応答を改善することにある。 【構成】 ディジタル数値から生成する複数種のパルス
幅信号を用いて、追従ループを形成する。また、受信側
で、送信側と同様の信号(疑似信号,加速補助信号,一
定値信号等)を復元し情報を再現する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ/パルス幅変
換装置と絶縁形情報伝達方式に関し、特に、絶縁形の信
号伝達系のフロントエンドにおいて使用されるプロセス
量の送信装置と、これを用いてPWMパルスをマイクロ
コンピュータに伝達し、受信側でプロセス量情報を復元
する方式に関する。より詳しくは、光カプラやパルスト
ランス等を介して絶縁形のインタフェースを形成するの
に便利な1ビットの伝達経路における、インタフェース
を完結させるためのパルス幅伝達方式に関する。
換装置と絶縁形情報伝達方式に関し、特に、絶縁形の信
号伝達系のフロントエンドにおいて使用されるプロセス
量の送信装置と、これを用いてPWMパルスをマイクロ
コンピュータに伝達し、受信側でプロセス量情報を復元
する方式に関する。より詳しくは、光カプラやパルスト
ランス等を介して絶縁形のインタフェースを形成するの
に便利な1ビットの伝達経路における、インタフェース
を完結させるためのパルス幅伝達方式に関する。
【0002】
【従来の技術】図18は、電気炉の温度情報をコンピュ
ータに伝達し、その情報を表示装置上に表示するシステ
ムの構成例を示す図である。電気路300 は、ヒータ301
(200Vの商用交流電源302 に接続される)によってその
内部に高温状態を実現するものであり、その温度は、熱
電対303 によって測定される。その測定アナログ信号
は、変換部304 によってPWM信号(パルス幅変調信
号)に変換され、フォトカプラ305 を介してマイクロプ
ロセッサ306 に伝達され、表示装置307 上に表示され
る。フォトカプラを介するのは、金属蒸気によるヒータ
301 と熱電対303 とのショートによって200Vの高電圧が
マイクロプロセッサ306 側に印加されるのを防止するた
め(すなわち、絶縁するため)であり、PWM信号を用
いるのは、絶縁形のアナログ信号伝送が困難であり、こ
れに代えて比較的簡単なデジタル伝送方式を採用したた
めである。
ータに伝達し、その情報を表示装置上に表示するシステ
ムの構成例を示す図である。電気路300 は、ヒータ301
(200Vの商用交流電源302 に接続される)によってその
内部に高温状態を実現するものであり、その温度は、熱
電対303 によって測定される。その測定アナログ信号
は、変換部304 によってPWM信号(パルス幅変調信
号)に変換され、フォトカプラ305 を介してマイクロプ
ロセッサ306 に伝達され、表示装置307 上に表示され
る。フォトカプラを介するのは、金属蒸気によるヒータ
301 と熱電対303 とのショートによって200Vの高電圧が
マイクロプロセッサ306 側に印加されるのを防止するた
め(すなわち、絶縁するため)であり、PWM信号を用
いるのは、絶縁形のアナログ信号伝送が困難であり、こ
れに代えて比較的簡単なデジタル伝送方式を採用したた
めである。
【0003】図19は、変換部(アナログ/PWM変換
部)304 の従来の構成例を示す図である。この従来例
は、絶縁形の信号伝達系のフロントエンドにおいてよく
使用されるものであり、アナログ温度信号(すなわちプ
ロセス量であり、PVと表記する)を受けるアナログコ
ンパレータ1と、2段のCMOSインバータからなるチ
ャージ回路(正相バッファ)4と、近似電圧AVを発生
させるローパスフィルタ(抵抗R1とコンデンサC1と
からなる)とで構成されている。チャージ回路4の出力
は、抵抗R2を介してコンパレータ1の非反転端子に正
帰還されると共にコンデンサC1を充電し、その結果と
して発生する、PVの近似電圧AVはコンパレータ1の
反転端子に帰還されるようになっている。すなわち、速
い正帰還によるPWM発生用ギャップ(ヒステリシス
幅)を作成し、その幅内におけるAVの変化を、遅い負
帰還(遅れ負帰還)で追尾して正チャージ,負チャージ
をコンデンサC1に繰返し与えながらPWM信号を生成
する。この結果、コンデンサC1の両端電圧AVは入力
PVに追従し、PWM信号のデューティーサイクルは入
力PVに比例するようになる。周期はギャップをC1×
R1の時定数で追尾するのに要する時間値で与えられ
る。
部)304 の従来の構成例を示す図である。この従来例
は、絶縁形の信号伝達系のフロントエンドにおいてよく
使用されるものであり、アナログ温度信号(すなわちプ
ロセス量であり、PVと表記する)を受けるアナログコ
ンパレータ1と、2段のCMOSインバータからなるチ
ャージ回路(正相バッファ)4と、近似電圧AVを発生
させるローパスフィルタ(抵抗R1とコンデンサC1と
からなる)とで構成されている。チャージ回路4の出力
は、抵抗R2を介してコンパレータ1の非反転端子に正
帰還されると共にコンデンサC1を充電し、その結果と
して発生する、PVの近似電圧AVはコンパレータ1の
反転端子に帰還されるようになっている。すなわち、速
い正帰還によるPWM発生用ギャップ(ヒステリシス
幅)を作成し、その幅内におけるAVの変化を、遅い負
帰還(遅れ負帰還)で追尾して正チャージ,負チャージ
をコンデンサC1に繰返し与えながらPWM信号を生成
する。この結果、コンデンサC1の両端電圧AVは入力
PVに追従し、PWM信号のデューティーサイクルは入
力PVに比例するようになる。周期はギャップをC1×
R1の時定数で追尾するのに要する時間値で与えられ
る。
【0004】図20は図19の従来例において、PVが
0%から50%に変化した場合の、AVおよびPWM出力
の応答例を示す図である。ギャップ幅は、PV値の上下
に、各0.5 mV(計1mV)設けられ、また、PWMパ
ルスの周期は、1mSに設定されている。
0%から50%に変化した場合の、AVおよびPWM出力
の応答例を示す図である。ギャップ幅は、PV値の上下
に、各0.5 mV(計1mV)設けられ、また、PWMパ
ルスの周期は、1mSに設定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術の場
合、以下の問題点がある。 (1)アナログ要素の微妙な相対関係の上に成り立って
いるため、制約が多く、応答の高速化(応答特性の改
善)がなかなか困難である。すなわち、正帰還によるギ
ャップ幅やチャージ回路によるコンデンサの充放電の時
定数は、パルス周期に関係しており、読取り可能なパル
ス幅を確保するために変更の自由度は小さく、また、そ
れらのパラメータ設定は誤差要因ともなり、微妙な要素
も多い。 (2)PVがステップ的に大きく変化した場合、近似電
圧AVがその変化後のPV値のギャップ範囲内に入って
くるまで、PVの変化を捕捉することができず、PWM
出力のデューティサイクルは100 %または0%になった
ままで、何等の情報も出力されない期間が生じる(図2
0におけるt1〜t2の期間)。すなわち、PVの急変
に対して、当初期間に信号の欠落が生じる場合がある。 (3)以上が絶縁信号伝送系における信号伝送側の問題
であるが、実際は、受信側における応答性(応答速度)
や伝送されてきたデータの復元精度も含めての検討が必
要であり、送信側と受信側との整合性が問題となること
もある(例えば、仮に、送信側の応答が改善されても、
受信側での信号再現の応答が遅い場合は、システム全体
として見た場合の応答の改善効果が抑制されることにな
る)。
合、以下の問題点がある。 (1)アナログ要素の微妙な相対関係の上に成り立って
いるため、制約が多く、応答の高速化(応答特性の改
善)がなかなか困難である。すなわち、正帰還によるギ
ャップ幅やチャージ回路によるコンデンサの充放電の時
定数は、パルス周期に関係しており、読取り可能なパル
ス幅を確保するために変更の自由度は小さく、また、そ
れらのパラメータ設定は誤差要因ともなり、微妙な要素
も多い。 (2)PVがステップ的に大きく変化した場合、近似電
圧AVがその変化後のPV値のギャップ範囲内に入って
くるまで、PVの変化を捕捉することができず、PWM
出力のデューティサイクルは100 %または0%になった
ままで、何等の情報も出力されない期間が生じる(図2
0におけるt1〜t2の期間)。すなわち、PVの急変
に対して、当初期間に信号の欠落が生じる場合がある。 (3)以上が絶縁信号伝送系における信号伝送側の問題
であるが、実際は、受信側における応答性(応答速度)
や伝送されてきたデータの復元精度も含めての検討が必
要であり、送信側と受信側との整合性が問題となること
もある(例えば、仮に、送信側の応答が改善されても、
受信側での信号再現の応答が遅い場合は、システム全体
として見た場合の応答の改善効果が抑制されることにな
る)。
【0006】本発明はこのような考察に基づいてなされ
たものであり、その目的は、アナログ入力信号をマイク
ロコンピュータへインタフェースするためのパルス幅変
換における、応答の改善と信号の欠落防止を図ることに
ある。また、他の目的は、受信側における応答を改善す
ることにある。
たものであり、その目的は、アナログ入力信号をマイク
ロコンピュータへインタフェースするためのパルス幅変
換における、応答の改善と信号の欠落防止を図ることに
ある。また、他の目的は、受信側における応答を改善す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、アナログコ
ンパレータを含むアナログ帰還系を用いてPWMパルス
を生成する際、その帰還系中にデジタル信号処理を導入
する。すなわち、アナログコンパレータ出力に応じて信
号を2値化し、このデータを基に複数種類の処理(加速
的な処理を含むもの)を施してPWMパルスを生成し、
そのパルスの合成量を、再びアナログ量に変換してアナ
ログコンパレータ入力に帰還させるようにする。
ンパレータを含むアナログ帰還系を用いてPWMパルス
を生成する際、その帰還系中にデジタル信号処理を導入
する。すなわち、アナログコンパレータ出力に応じて信
号を2値化し、このデータを基に複数種類の処理(加速
的な処理を含むもの)を施してPWMパルスを生成し、
そのパルスの合成量を、再びアナログ量に変換してアナ
ログコンパレータ入力に帰還させるようにする。
【0008】また、本発明では、帰還系中で生成される
前記PWMパルスの基本的なものを1ビットデータとし
て、光絶縁手段等を介して送信し、受信側では、送信側
と同様な変換処理を行って、情報の復元を行う。
前記PWMパルスの基本的なものを1ビットデータとし
て、光絶縁手段等を介して送信し、受信側では、送信側
と同様な変換処理を行って、情報の復元を行う。
【0009】
【作用】純粋なアナログ回路によるパルス幅変換は、コ
ンデンサの充放電時定数により応答が決まってしまい、
種々の制約から応答性(入力プロセス量の変化を追尾し
ていく速度)に限界があった。本発明では、途中処理の
デジタル化により、演算係数の選択等により基本的に自
在な信号処理が可能となっており、具体的には、加速項
の採用により、プロセス量(PV)の急変についてはデ
ータを加速的に増大させて、その変化に追従させる処理
を行うことにより、応答を改善できる。また、一定周期
でプロセス量(PV)の変化をサンプリングして情報を
取得/出力していくため、プロセス量が大幅に変化した
場合でも、そのサンプリング周期でその変化の様子を示
す情報が送信され、これによって、情報の欠落が防止さ
れる。
ンデンサの充放電時定数により応答が決まってしまい、
種々の制約から応答性(入力プロセス量の変化を追尾し
ていく速度)に限界があった。本発明では、途中処理の
デジタル化により、演算係数の選択等により基本的に自
在な信号処理が可能となっており、具体的には、加速項
の採用により、プロセス量(PV)の急変についてはデ
ータを加速的に増大させて、その変化に追従させる処理
を行うことにより、応答を改善できる。また、一定周期
でプロセス量(PV)の変化をサンプリングして情報を
取得/出力していくため、プロセス量が大幅に変化した
場合でも、そのサンプリング周期でその変化の様子を示
す情報が送信され、これによって、情報の欠落が防止さ
れる。
【0010】また、情報伝達は1種類のパルスを用いて
行うため、絶縁形伝送路(一般には光伝送路)が簡単で
すむ。そして、受信側では、その1種類の送信パルスか
ら、今度は送信側と同様の処理をおこなって加速的な情
報も再現し、基本情報と合成して、プロセス量を復元す
る。このため、受信側におけるプロセスの整定が高速化
され、応答性が改善される。
行うため、絶縁形伝送路(一般には光伝送路)が簡単で
すむ。そして、受信側では、その1種類の送信パルスか
ら、今度は送信側と同様の処理をおこなって加速的な情
報も再現し、基本情報と合成して、プロセス量を復元す
る。このため、受信側におけるプロセスの整定が高速化
され、応答性が改善される。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 (実施例1)図1は本発明のアナログ/パルス幅変換装
置の実施例(すなわち、発明の第1実施例)の構成を示
す図である。
て説明する。 (実施例1)図1は本発明のアナログ/パルス幅変換装
置の実施例(すなわち、発明の第1実施例)の構成を示
す図である。
【0012】本実施例は、従来と同様に、入力量PVと
近似量AVとを比較するアナログコンパレータ1,チャ
ージ回路4,AV電圧を発生させるコンデンサC1を具
備しており、本来的な機能は図19の従来例と同様であ
るが、デジタル処理を導入している点で大きく相違して
いる。
近似量AVとを比較するアナログコンパレータ1,チャ
ージ回路4,AV電圧を発生させるコンデンサC1を具
備しており、本来的な機能は図19の従来例と同様であ
るが、デジタル処理を導入している点で大きく相違して
いる。
【0013】デマンドレジスタ(DR)2は、アナログ
コンパレータ1の出力レベルを一定周期でサンプリング
して、ハイレベルを“1”、ローレベルを“0”に対応
させ、INC/DEC信号(インクリース/ディクリー
ス信号;すなわち、AVに対してPVの変化方向が正側
か負側かを示す信号)として保持/出力する。タイミン
グジェネレータ(TG)3は、パルス幅信号を周期的に
発生させるためのタイミング信号を、パルスジェネレー
タ(PG1,PG2,PG3)に供給するものである。
コンパレータ1の出力レベルを一定周期でサンプリング
して、ハイレベルを“1”、ローレベルを“0”に対応
させ、INC/DEC信号(インクリース/ディクリー
ス信号;すなわち、AVに対してPVの変化方向が正側
か負側かを示す信号)として保持/出力する。タイミン
グジェネレータ(TG)3は、パルス幅信号を周期的に
発生させるためのタイミング信号を、パルスジェネレー
タ(PG1,PG2,PG3)に供給するものである。
【0014】3つのパルスジェネレータ(PG1,PG
2,PG3)はそれぞれ、パルス幅信号PW1,PW
2.PW3を生成する。すなわち、PG1は、デマンド
レジスタ(DR)2のINC/DEC信号に応動して、
PW1信号のパルス幅値を定周期で更新する。PG2
は、INC/DEC信号の同じ論理値の連続に応動し
て、PW2のパルス幅値を上昇させ、また、INC/D
EC信号の反転に応じてPW2のパルス幅値を最小値に
リセットする。PG3は、一定パルス幅値(負値)PW
3を出力する。
2,PG3)はそれぞれ、パルス幅信号PW1,PW
2.PW3を生成する。すなわち、PG1は、デマンド
レジスタ(DR)2のINC/DEC信号に応動して、
PW1信号のパルス幅値を定周期で更新する。PG2
は、INC/DEC信号の同じ論理値の連続に応動し
て、PW2のパルス幅値を上昇させ、また、INC/D
EC信号の反転に応じてPW2のパルス幅値を最小値に
リセットする。PG3は、一定パルス幅値(負値)PW
3を出力する。
【0015】次に、3系統のチャージャ(R1系,R2
系,R3系)について説明する。R1系チャージャは可
変パルス幅信号PW1によって、+Vrefをスイッチ
ングして正チャージを行う。R2系はPW2のパルス幅
で、INC/DECに従って±Vrefをスイッチング
して正負のチャージを行う。R3系は、一定のパルス幅
PW3によって、−Vrefをスイッチングしてチャー
ジを行う。各パルス幅値は、ディジタル回路でカウント
するディジタル値で生成し、例えば、640 Kパルス/秒
のクロック信号に基づいて、そのクロックの256 パルス
を内包するように、周期0.4 秒で生成される。この生成
方式による場合、ディジタル回路内には、パルス幅値を
与えるための、1,2,3,4・・・・256 等のディジ
タル量が数値として存在することになる。
系,R3系)について説明する。R1系チャージャは可
変パルス幅信号PW1によって、+Vrefをスイッチ
ングして正チャージを行う。R2系はPW2のパルス幅
で、INC/DECに従って±Vrefをスイッチング
して正負のチャージを行う。R3系は、一定のパルス幅
PW3によって、−Vrefをスイッチングしてチャー
ジを行う。各パルス幅値は、ディジタル回路でカウント
するディジタル値で生成し、例えば、640 Kパルス/秒
のクロック信号に基づいて、そのクロックの256 パルス
を内包するように、周期0.4 秒で生成される。この生成
方式による場合、ディジタル回路内には、パルス幅値を
与えるための、1,2,3,4・・・・256 等のディジ
タル量が数値として存在することになる。
【0016】図2は、本実施例において近似量AVがP
Vの0%,50%,100 %に追従した場合の、PW1,P
W2,PW3のパルス幅値の変化の様子を示す図であ
る。PW1,PW2,PW3のパルス幅値は0〜256 ま
でのデジタル数値で示されており、また、チャージの極
性を考慮してPW3の値を負値で、PW2の値を正負値
でプロットしてある。PW2は、PVの急変時に加速的
に変化してAVの追従を促進し、一方、変化が緩やかな
場合(あるいは無い場合)にはその存在が見えず、回路
動作に悪影響を与えないように生成されていることがわ
かる。これにより、AVの追従が高速化される。また、
パルス幅信号PW1は定周期で生成されるため、PVが
大幅に急変した場合でも、長期間に渡る信号の欠落状態
が生じないようになっている。
Vの0%,50%,100 %に追従した場合の、PW1,P
W2,PW3のパルス幅値の変化の様子を示す図であ
る。PW1,PW2,PW3のパルス幅値は0〜256 ま
でのデジタル数値で示されており、また、チャージの極
性を考慮してPW3の値を負値で、PW2の値を正負値
でプロットしてある。PW2は、PVの急変時に加速的
に変化してAVの追従を促進し、一方、変化が緩やかな
場合(あるいは無い場合)にはその存在が見えず、回路
動作に悪影響を与えないように生成されていることがわ
かる。これにより、AVの追従が高速化される。また、
パルス幅信号PW1は定周期で生成されるため、PVが
大幅に急変した場合でも、長期間に渡る信号の欠落状態
が生じないようになっている。
【0017】図3は図2と対比される比較例としての従
来例の応答を示す図であり、(a),(b),(c)は
それぞれ、PVの1%,10%,100 %の変化に対するA
Vの応答を示している。10%,100 %応答の場合、時間
がかかりすぎるためにスケールを圧縮して示しており、
この結果、ギャップによるPWMパルス応答を示せない
状態となっている。この従来方式の場合は、0.1 %/0.
5 ms程度の変化速度が限界であり、100 %の変化には、
0.5 秒も要し、その変化を追尾してAVが上昇している
期間では、PWM出力の変化が跡絶え、信号が欠落して
しまう。
来例の応答を示す図であり、(a),(b),(c)は
それぞれ、PVの1%,10%,100 %の変化に対するA
Vの応答を示している。10%,100 %応答の場合、時間
がかかりすぎるためにスケールを圧縮して示しており、
この結果、ギャップによるPWMパルス応答を示せない
状態となっている。この従来方式の場合は、0.1 %/0.
5 ms程度の変化速度が限界であり、100 %の変化には、
0.5 秒も要し、その変化を追尾してAVが上昇している
期間では、PWM出力の変化が跡絶え、信号が欠落して
しまう。
【0018】図4は、パルス幅信号PW1,PW2,P
W3の各信号波形をプロットした特性図である。PW3
は一定のデューティであり、PW1は、INC/DEC
信号のレベルに応じて、パルス幅が増加/減少してい
る。PW2は、INC/DECの“1”の連続に対して
PW2が増加し、INC/DECの反転でリセットさ
れ、更に、INC/DEC信号の“0”の連続に対して
パルス幅が増加し、次のINC/DEC信号の反転でリ
セットされている。
W3の各信号波形をプロットした特性図である。PW3
は一定のデューティであり、PW1は、INC/DEC
信号のレベルに応じて、パルス幅が増加/減少してい
る。PW2は、INC/DECの“1”の連続に対して
PW2が増加し、INC/DECの反転でリセットさ
れ、更に、INC/DEC信号の“0”の連続に対して
パルス幅が増加し、次のINC/DEC信号の反転でリ
セットされている。
【0019】以下、図1の各部の構成例を示す。図5は
デマンドレジスタ(DR)2およびタイミングジェネレ
ータ(TG)3の構成例を示す図であり、図6はデマン
ドレジスタ(DR)2およびタイミングジェネレータ
(TG)3のタイミングチャートである。図6におい
て、CLKAはクオーツオッシレータから与えられる、
例えば、640 kHZのクロック信号である。タイミング
ジェネレータ3は、CLKAをカウントして、8ビット
のサイクリックな時間値データTrefを生成する。時
間値データTrefの最上位ビットの立下り毎に、2ス
テージのD形ラッチがトリガされ、1パルスのタイミン
グ信号CLKCおよびCLKBを生成する。タイミング
信号CLKCの立上がりでデマンドレジスタ2のデータ
を更新してINC/DEC信号としている。
デマンドレジスタ(DR)2およびタイミングジェネレ
ータ(TG)3の構成例を示す図であり、図6はデマン
ドレジスタ(DR)2およびタイミングジェネレータ
(TG)3のタイミングチャートである。図6におい
て、CLKAはクオーツオッシレータから与えられる、
例えば、640 kHZのクロック信号である。タイミング
ジェネレータ3は、CLKAをカウントして、8ビット
のサイクリックな時間値データTrefを生成する。時
間値データTrefの最上位ビットの立下り毎に、2ス
テージのD形ラッチがトリガされ、1パルスのタイミン
グ信号CLKCおよびCLKBを生成する。タイミング
信号CLKCの立上がりでデマンドレジスタ2のデータ
を更新してINC/DEC信号としている。
【0020】図7は、INC/DEC信号に応動したパ
ルスPW1を生成するタイミングジェネレータPG1の
構成例を示す図である。アップダウンカウンタUPC
は、タイミング信号CLKBの立上がりで、INC/D
EC信号が“1”の時、カウントアップする。また、I
NC/DEC信号が“0”の時、カウントダウンする。
ハイリミッタHLは、アップダウンカウンタのデータが
255(オール1)の時、端子UPの“1”の伝達を禁
止してカウンタオーバーフローを防止する。ローリミッ
タLLは、カウントデータの2以上に対してデータダウ
ンを許可する。また、コンパレータCP1は、サイクリ
ックデータTrefの値に対して、アップダウンカウン
タのデータが大の時、PW1のレベルを“1”にする。
ルスPW1を生成するタイミングジェネレータPG1の
構成例を示す図である。アップダウンカウンタUPC
は、タイミング信号CLKBの立上がりで、INC/D
EC信号が“1”の時、カウントアップする。また、I
NC/DEC信号が“0”の時、カウントダウンする。
ハイリミッタHLは、アップダウンカウンタのデータが
255(オール1)の時、端子UPの“1”の伝達を禁
止してカウンタオーバーフローを防止する。ローリミッ
タLLは、カウントデータの2以上に対してデータダウ
ンを許可する。また、コンパレータCP1は、サイクリ
ックデータTrefの値に対して、アップダウンカウン
タのデータが大の時、PW1のレベルを“1”にする。
【0021】図8は、パルス幅信号PW2を生成するタ
イミングジェネレータPG2の構成例を示す図であり、
図9はそのタイミングチャートである。ステータスディ
テクタSDは、CLKBの立上がりでINC/DECを
ラッチし、OLDSTとする。ラッチしたOLDSTと
異なるレベルの新しいINC/DECの到来に対して検
出信号NEWSTを“1”とする。カウンタCT1は、
CLKB毎にカウントアップして、NEWSTでクリア
される。ハイリミタHLは、例えば、カウント値“20”
でカウントアップを停止させる。ROMは単純な数値変
換を行うものであり、記憶しているデータ内容が、図1
0に示されている。コンパレータCP2は、サイクリッ
クデータのTrefの値に対してROMデータが大の
時、PW2のレベルを“1”にする。
イミングジェネレータPG2の構成例を示す図であり、
図9はそのタイミングチャートである。ステータスディ
テクタSDは、CLKBの立上がりでINC/DECを
ラッチし、OLDSTとする。ラッチしたOLDSTと
異なるレベルの新しいINC/DECの到来に対して検
出信号NEWSTを“1”とする。カウンタCT1は、
CLKB毎にカウントアップして、NEWSTでクリア
される。ハイリミタHLは、例えば、カウント値“20”
でカウントアップを停止させる。ROMは単純な数値変
換を行うものであり、記憶しているデータ内容が、図1
0に示されている。コンパレータCP2は、サイクリッ
クデータのTrefの値に対してROMデータが大の
時、PW2のレベルを“1”にする。
【0022】図11は一定パルスPW3を生成するパル
スジェネレータPG3の構成例を示す図である。コンパ
レータCP1は、サイクリックデータTrefの値が固
定データ(例えば、数値40) より小さい時にPW3のレ
ベルを“1”にする。
スジェネレータPG3の構成例を示す図である。コンパ
レータCP1は、サイクリックデータTrefの値が固
定データ(例えば、数値40) より小さい時にPW3のレ
ベルを“1”にする。
【0023】図12は給電系の構成例を示す図である。
この例では、±5Vを外部から受電して、VCCとLG
COM間の10Vで回路を附勢する。中間電位をアナログ
系の信号SGCOMとなし、そのSGCOM上に基準電
圧±Vrefを生成する。
この例では、±5Vを外部から受電して、VCCとLG
COM間の10Vで回路を附勢する。中間電位をアナログ
系の信号SGCOMとなし、そのSGCOM上に基準電
圧±Vrefを生成する。
【0024】図13は、R1系,R2系,R系からなる
3系統のチャージ回路4の具体的構成例を示す図であ
る。PW2=1で、INC/DEC=1の時、Pチャネ
ルスイッチSW11からの+Vrefによるチャージが
行われる。また、PW2=1で、INC/DEC=0の
時、NチャネルスイッチSW12からの−Vrefによ
るチャージが行われる。また、PW1=1の時、SW2
からの+Vrefチャージが行われ、PW3=1の時、
SW3からの−Vrefのチャージが行われる。
3系統のチャージ回路4の具体的構成例を示す図であ
る。PW2=1で、INC/DEC=1の時、Pチャネ
ルスイッチSW11からの+Vrefによるチャージが
行われる。また、PW2=1で、INC/DEC=0の
時、NチャネルスイッチSW12からの−Vrefによ
るチャージが行われる。また、PW1=1の時、SW2
からの+Vrefチャージが行われ、PW3=1の時、
SW3からの−Vrefのチャージが行われる。
【0025】(実施例2)次に、本発明の第2の実施例
について説明する。この第2の実施例は、実施例1のア
ナログ/パルス幅変換装置のパルス信号を、フォトカプ
ラを介してマイクロコンピュータに送り、情報の再生を
行う方式に関する。本実施例では、図14に示すよう
に、変換部304から出力される3つのパルスのうち、
INC/DECに応動したPW1のみを送信する。そし
て、第15図に示すように、マイクロコンピュータ7側
で、PW1に相当する疑似信号NPW,PW2に相当す
る加速用補助信号SPW,PW3に相当する一定値信号
BIASをそれぞれ再現し(再生手段21〜23によ
る)、それらを合成して(すなわち、所定の演算を実行
して)、近似量AVに相当する信号を復元する。
について説明する。この第2の実施例は、実施例1のア
ナログ/パルス幅変換装置のパルス信号を、フォトカプ
ラを介してマイクロコンピュータに送り、情報の再生を
行う方式に関する。本実施例では、図14に示すよう
に、変換部304から出力される3つのパルスのうち、
INC/DECに応動したPW1のみを送信する。そし
て、第15図に示すように、マイクロコンピュータ7側
で、PW1に相当する疑似信号NPW,PW2に相当す
る加速用補助信号SPW,PW3に相当する一定値信号
BIASをそれぞれ再現し(再生手段21〜23によ
る)、それらを合成して(すなわち、所定の演算を実行
して)、近似量AVに相当する信号を復元する。
【0026】受信側で使用される量として、PW1に相
当する疑似信号NPW,PW2に相当する加速用補助信
号SPW,PW3に相当する一定値信号BIAS,IN
C/DECに相当するAUPを定義すると、これらは、
図16のようなフローチャートのステップ200〜21
9の実行により求められ、求められたNPW,SPW,
BIAS,AUPを次のような演算を実行し、入力プロ
セス量相当の信号DIN(今回値)を求める。
当する疑似信号NPW,PW2に相当する加速用補助信
号SPW,PW3に相当する一定値信号BIAS,IN
C/DECに相当するAUPを定義すると、これらは、
図16のようなフローチャートのステップ200〜21
9の実行により求められ、求められたNPW,SPW,
BIAS,AUPを次のような演算を実行し、入力プロ
セス量相当の信号DIN(今回値)を求める。
【0027】
【数1】
【0028】図17は本実施例の応答を説明するための
図であり、(a)が入力プロセス量相当の復元信号DI
Nの応答例を示している(但し、送信側におけるチャー
ジャの時定数と、マイクロコンピュータ側の計算上の時
定数相当値との間に±10%の誤差を含ませてある)。
(b)は送信側における近似量AVの変化を示し、
(C)は送信側におけるPW1の変化の様子を示す。本
例では、PW1のみを送信しているのでAV値より整定
が遅れるが、その分、上述のような加速補助信号SPW
の再現等の工夫により、結果的に、高速な応答が実現さ
れている。
図であり、(a)が入力プロセス量相当の復元信号DI
Nの応答例を示している(但し、送信側におけるチャー
ジャの時定数と、マイクロコンピュータ側の計算上の時
定数相当値との間に±10%の誤差を含ませてある)。
(b)は送信側における近似量AVの変化を示し、
(C)は送信側におけるPW1の変化の様子を示す。本
例では、PW1のみを送信しているのでAV値より整定
が遅れるが、その分、上述のような加速補助信号SPW
の再現等の工夫により、結果的に、高速な応答が実現さ
れている。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果が得られる。 (1)ディジタル数値から生成する複数種のパルス幅信
号を用いて、追従ループを形成することにより、近似量
AVの入力PVに対する追従速度を、一桁のレベルで改
善できた。 (2)定周期のサンプリングを実行するため、情報がと
ぎれず、追従初期の信号欠落が防止される。 (3)ディジタル数値からパルス幅信号を生成するた
め、従来のアナログベースの信号に比べて周期が固定さ
れ、読込みが容易となった。 (4)CMOSロジックを利用して変換部を構成できる
ため、高集積,低消費電力を実現できる。 (5)1系統のパルス幅信号(PW1)のみによる信号
伝達が可能であり、光カプラによる絶縁化が容易であ
る。 (6)受信側で、送信側と同様の信号(疑似信号,加速
補助信号,一定値信号等)を復元し情報を再現するた
め、受信側の応答も改善される。
下の効果が得られる。 (1)ディジタル数値から生成する複数種のパルス幅信
号を用いて、追従ループを形成することにより、近似量
AVの入力PVに対する追従速度を、一桁のレベルで改
善できた。 (2)定周期のサンプリングを実行するため、情報がと
ぎれず、追従初期の信号欠落が防止される。 (3)ディジタル数値からパルス幅信号を生成するた
め、従来のアナログベースの信号に比べて周期が固定さ
れ、読込みが容易となった。 (4)CMOSロジックを利用して変換部を構成できる
ため、高集積,低消費電力を実現できる。 (5)1系統のパルス幅信号(PW1)のみによる信号
伝達が可能であり、光カプラによる絶縁化が容易であ
る。 (6)受信側で、送信側と同様の信号(疑似信号,加速
補助信号,一定値信号等)を復元し情報を再現するた
め、受信側の応答も改善される。
【図1】本発明のアナログ/パルス幅変換装置の実施例
(すなわち、発明の第1実施例)の構成を示す図であ
る。
(すなわち、発明の第1実施例)の構成を示す図であ
る。
【図2】本実施例において近似量AVがPVの0%,50
%,100 %に追従した場合の、PW1,PW2,PW3
のパルス幅値の変化の様子を示す図である。
%,100 %に追従した場合の、PW1,PW2,PW3
のパルス幅値の変化の様子を示す図である。
【図3】図2と対比される比較例としての従来例の応答
を示す図であり、(a),(b),(c)はそれぞれ、
PVの1%,10%,100 %の変化に対するAVの応答を
示している。
を示す図であり、(a),(b),(c)はそれぞれ、
PVの1%,10%,100 %の変化に対するAVの応答を
示している。
【図4】パルス幅信号PW1,PW2,PW3の各信号
波形をプロットした特性図である。
波形をプロットした特性図である。
【図5】デマンドレジスタ(DR)2およびタイミング
ジェネレータ(TG)3の構成例を示す図である。
ジェネレータ(TG)3の構成例を示す図である。
【図6】デマンドレジスタ(DR)2およびタイミング
ジェネレータ(TG)3の動作を示すタイミングチャー
トである。
ジェネレータ(TG)3の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図7】INC/DEC信号に応動したパルスPW1を
生成するタイミングジェネレータPG1の構成例を示す
図である。
生成するタイミングジェネレータPG1の構成例を示す
図である。
【図8】パルス幅信号PW2を生成するタイミングジェ
ネレータPG2の構成例を示す図である。
ネレータPG2の構成例を示す図である。
【図9】タイミングジェネレータPG2の動作を示す、
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図10】図8におけるROMが記憶しているデータ内
容例を示す図である。
容例を示す図である。
【図11】一定パルスPW3を生成するパルスジェネレ
ータPG3の構成例を示す図である。
ータPG3の構成例を示す図である。
【図12】給電系の構成例を示す図である。
【図13】R1系,R2系,R系からなる3系統のチャ
ージ回路4の具体的構成例を示す図である。
ージ回路4の具体的構成例を示す図である。
【図14】第2の実施例における送信例を示す図であ
る。
る。
【図15】第2の実施例における受信側の構成例を示す
図である。
図である。
【図16】PW1に相当する疑似信号NPW,PW2に
相当する加速用補助信号SPW,PW3に相当する一定
値信号BIAS,INC/DECに相当するAUPを求
めるためのフローチャートである。
相当する加速用補助信号SPW,PW3に相当する一定
値信号BIAS,INC/DECに相当するAUPを求
めるためのフローチャートである。
【図17】第2の実施例の応答を説明するための図であ
り、(a)が入力プロセス量相当の復元信号DINの応
答例を示している(但し、送信側におけるチャージャの
時定数と、マイクロコンピュータ側の計算上の時定数相
当値との間に±10%の誤差を含ませてある)。(b)
は送信側における近似量AVの変化を示し、(C)は送
信側におけるPW1の変化の様子を示す。
り、(a)が入力プロセス量相当の復元信号DINの応
答例を示している(但し、送信側におけるチャージャの
時定数と、マイクロコンピュータ側の計算上の時定数相
当値との間に±10%の誤差を含ませてある)。(b)
は送信側における近似量AVの変化を示し、(C)は送
信側におけるPW1の変化の様子を示す。
【図18】本発明の対象となるシステムの構成を示す図
である。
である。
【図19】従来のアナログ/パルス幅変換装置の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図20】図19の従来例の動作を説明するための図で
ある。
ある。
1 アナログコンパレータ 2 デマンドレジスタ 3 タイミングジェネレータ 4 チャージ回路 PV プロセス量 AV 近似量
Claims (2)
- 【請求項1】 入力アナログ量(PV)と近似量(A
V)とを比較するアナログコンパレータ(1)と、 このアナログコンパレータの出力論理値を定周期でサン
プリングした値を保持するデマンドレジスタ(2)と、 このデマンドレジスタの持つ論理値に従って定周期で出
力値を変更する第1のパルス幅ジェネレータ(PG1)
と、前記論理値の同値連続に関連して出力値を増加さ
せ、また、前記記論理値の反転に関連して出力値を最小
値にリセットする第2のパルス幅ジェネレータ(PG
2)と、一定出力値を持つ第3のパルス幅ジェネレータ
(PG3)とを備え、前記第1,第2,第3のパルス幅
ジェネレータの出力パルスによって電圧源(Vref)
をスイッチングし、これにより共通のキャパシタ(C
1)を充電するチャージ回路(4)とを有し、 前記共通のキャパシタ(C1)の電圧が前記近似量(A
V)として前記アナログコンパレータ(1)の入力にフ
ィードバックされ、前記第1,第2,第3のパルス幅ジ
ェネレータ(PG1〜PG3)の出力パルスを変換出力
とすることを特徴とするアナログ/パルス幅変換装置。 - 【請求項2】 送信側において、アナログ入力量と近似
量とを比較し、その比較結果に応じて前記近似量のソー
スとなる第1のパルス幅信号値を変更し、また、前記比
較結果の同値継続に対して前記近似量のソースとなる第
2のパルス幅信号値を増加させ、前記比較結果の反転に
対して前記第2のパルス幅信号値をリセットし、前記入
力量に前記近似量を追従させるパルス幅変換方式を用い
てアナログ/パルス幅変換を行い、前記第1のパルス幅
信号を送信信号として出力し、この送信信号を電気的な
絶縁手段を介して受信側に送り、 受信側において、送信されてきた信号の増減により、前
記比較結果に相当する“1”,“0”2値の疑似信号を
作成し、その疑似信号の同値継続と反転とに基づき、前
記第2のパルス幅信号値に相当する加速用補助信号を作
成し、その加速用補助信号と前記疑似信号の相関によ
り、前記近似量に相当する量を復元することを特徴とす
る絶縁形情報伝達方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7740492A JPH05284118A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | アナログ/パルス幅変換装置と絶縁形情報伝達方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7740492A JPH05284118A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | アナログ/パルス幅変換装置と絶縁形情報伝達方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05284118A true JPH05284118A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13632977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7740492A Pending JPH05284118A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | アナログ/パルス幅変換装置と絶縁形情報伝達方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05284118A (ja) |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7740492A patent/JPH05284118A/ja active Pending
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