JPH054634U - アナログ・デジタル変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アナログ・デジタル変換回路において、ノイ
ズの影響を受けない正確なアナログ・デジタル変換を可
能にすることを目的とする。 【構成】 アナログ・デジタル変換回路において、アナ
ログ信号を入力するアナログ信号入力端子６と、入力し
たアナログ信号をその大きさに応じた周波数のパルス列
に変換する電圧／周波数変換器２と、パルス列を絶縁す
るシールド付フォトカプラ３と、絶縁されたパルス列の
高周波成分を取り除くフィルタ手段７と、高周波成分を
取り除いたパルス列を計数するカウンタ５から構成され
ることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、制御装置、データ入出力装置などに適用されるアナログ・デジタル 変換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換回路に は多くの回路構成が考えられるが、その１つに入力したアナログ信号をパルス列 に変換し、そのパルス列を計数することにより入力アナログ信号を計測する構成 がある。この従来技術においてはパルス列の状態で絶縁が可能なため、絶縁が容 易であることおよび安価であることが特徴である。

【０００３】 図２はそのような従来のアナログ・デジタル変換回路の１例を示し、入力端子 ６から入力されるアナログ信号は計装増幅器１により適切な電圧値となり、この 電圧値は電圧／周波数変換器（Ｖ／Ｆ変換器）２によりパルス列に変換される。 このパルス列はＶ／Ｆ変換器２に入力される電圧値の大きさに応じてその周波数 が変化するが、こうしたＶ／Ｆ変換器２は市販されており簡単に入手できる。変 換されたパルス列はフォトカプラ４によって絶縁されて出力に伝達されるが、ア ナログ信号の絶縁に比べデジタル信号の絶縁は、基本的にフォトカプラ４と２つ の抵抗２０、２１で構成できるため非常に安価である。最終的にこの従来例では このパルス列をカウンタ５で計数し、その周波数を求めて入力の電圧値を逆算す ることができる。たとえばＶ／Ｆ変換器２における変換を１Ｖが１ｋＨｚに変換 されるとして２ｍｓの間にカウンタが５カウントすれば、１カウントに要する時 間は（２／５）ｍｓであるから、周波数は１／（２／５×１０^-3）＝２．５ｋＨ ｚとなり、したがってアナログ信号は２．５Ｖとなる。これらの変換周波数は求 められる精度や演算時間の制限によって選定される。 このような構成のアナログ・デジタル変換回路は安価に実現できるが変換時間 が長いため、温度データなどの比較的変化が遅い入力信号に対して適用される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来のアナログ・デジタル変換回路においては、ノイズに弱いと いう欠点があった。すなわち入力信号にノイズが混入すると、計装増幅器１から フォトカプラ４の発光側に至る１次側の電圧レベルとフォトカプラ４の受光側か らカウンタ５に至る２次側の電圧レベルとの間にアンバランスが生じ、フォトカ プラ４にて偽の信号が伝達される状態が作られる。図４にフォトカプラ４のノイ ズの影響を示す。テストノイズ発生器８により１次側と２次側の電圧レベルにア ンバランスを発生させた場合、その出力が高レベル（５Ｖ）ならばノイズの立ち 上がり時に低レベルならばノイズの立ち下がり時に、誤った出力が発生する。こ のため図５に示すようにカウンタはたとえば３パルスであるところを５カウント で計数し、誤った変換を行ってしまうことがあった。なお図４ではノイズが直接 ２次側に結合しないようにシールド付フォトカプラを使用して実験したものであ る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するために、アナログ信号をデジタル信号に変換する アナログ・デジタル変換回路において、アナログ信号を入力するアナログ信号入 力手段と、入力したアナログ信号をその大きさに応じた周波数のパルス列に変換 する電圧／周波数変換手段と、パルス列を絶縁する絶縁手段と、絶縁されたパル ス列の高周波成分を取り除くフィルタ手段と、高周波成分を取り除いたパルス列 を計数する計数手段から構成されることを特徴とする。

【０００６】

【作用】

本考案によれば前記のようなアナログ・デジタル変換回路において、入力した アナログ信号を電圧／周波数変換手段によりその大きさに応じた周波数のパルス 列に変換して絶縁手段により絶縁されたパルス列の高周波成分をフィルタ手段に より取り除いてから計数することによって絶縁されたパルス列中の高周波成分が 取り除かれる。絶縁されたパルス列に発生するノイズ信号は、本来のパルスに比 べるとその時間幅が非常に短いことが一般的である。そこでフィルタ手段を構成 する抵抗とコンデンサを適切に選定することにより、計数手段に入力されるパル ス列は立ち上がりおよび立ち下がりの急俊な変化がなくなり、緩やかに変化する 波形となり、ノイズ信号がカウンタのしきい値に達しないようにすることができ るので、ノイズによる誤ったカウントを行わないようにすることができる。

【０００７】

【実施例】

図１において入力端子６から入力されるアナログ信号を計装増幅器１により適 切な電圧値とし、それをＶ／Ｆ変換器２により電圧の大きさに応じた周波数のパ ルス列に変換することは従来と同様である。このパルス列を完全に絶縁するため に本考案においては１次側と２次側を電気的に遮蔽するシールド付フォトカプラ ３を使用している。シールド付フォトカプラ３は比較的高価であるが、シールド 効果により立ち上がりあるいは立ち下がりのゆるやかなノイズを除去できる。本 実施例においてはシールド付フォトカプラ３では除去しきれない立ち上がりある いは立ち下がりの急俊なノイズの対策として、フィルタ手段を２次側に配置した ものである。このフィルタ手段は抵抗２２とコンデンサ７を使用して実現してい る。このＲＣフィルタは最も容易でかつ安価な構成のものである。このＲＣフィ ルタの出力をカウンタ５でカウントする。

【０００８】 図３の上段の波形はシールド付フォトカプラ３の出力である絶縁されたパルス 列である。２ヶ所にノイズ信号３０、３１が発生している。下段はＲＣフィルタ を通した後のカウンタ入力パルス列を示す。上段の絶縁されたパルス列はＲＣフ ィルタを通過することによって高周波成分が取り除かれるため、立ち上がりある いは立ち下がりの変化は緩やかになる。この変化はＲＣフィルタでは時定数Ｒ× Ｃでパルス列の最終値０Ｖあるいは５Ｖに向かうことになる。このパルス列が、 立ち上がりの変化の途中で計数手段であるカウンタ５のしきい値を越えた時カウ ントされる。絶縁されたパルス列に発生するノイズ信号は、本来のパルスに比べ るとその時間幅が非常に短いことが一般的である。そこでＲＣフィルタを構成す る抵抗２２とコンデンサ７を適切に選定することにより、図３に示すノイズ信号 ３０、３１ではカウンタ５のしきい値に達しないのでカウントは行われない。

【０００９】

【考案の効果】

本考案の構成により、計数手段に入力されるパルス列に対して発生時間幅の小 さいノイズ信号であれば、計数する電圧レベルまで達しないことになる。したが ってノイズの影響を受けない正確なアナログ・デジタル変換が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わるアナログ・デジタル
変換回路の構成図。

【図２】従来のアナログ・デジタル変換回路の構成図。

【図３】本考案のパルス列の波形を示す図。

【図４】フォトカプラにおけるノイズの影響を示す図。

【図５】従来のアナログ・デジタル変換回路における絶
縁されたパルス列とカウンタ入力パルス列の波形を示す
図。

【符号の説明】

１…計測増幅器，２…Ｖ／Ｆ変換器，３…シールド付フ
ォトカプラ，４…フォトカプラ，５…カウンタ，６…入
力端子，７…コンデンサ，８…テストノイズ発生器，２
０〜２２…抵抗，３０，３１…ノイズ信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 アナログ信号を入力するアナログ信号入
   力手段と、入力したアナログ信号をその大きさに応じた
   周波数のパルス列に変換する電圧／周波数変換手段と、
   パルス列を絶縁する絶縁手段と、絶縁されたパルス列の
   高周波成分を取り除くフィルタ手段と、高周波成分を取
   り除いたパルス列を計数する計数手段とから構成される
   ことを特徴とするアナログ・デジタル変換回路。