JPH0559977U - Ａ／ｄコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造コストを低くすることができ、測定時間
を短くすることのできるＡ／Ｄコンバータを実現するこ
と。 【構成】 高速、または安定な測定を行うために大電流
を供給するための規準電圧と微小電流を供給するための
規準電圧とがそれぞれ設けられ、入力電圧の積分出力状
態に応じて前記規準電圧の積分動作を行う二重積分型の
Ａ／Ｄコンバータにおいて、入力電圧の積分動作が接地
電圧を規準にして行われ、前記大電流を供給するための
規準電圧として異なる極性のものが二つ設けられ、規準
電圧の積分動作は入力電圧の積分出力と異符号のものに
対して行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は二重積分型のＡ／Ｄコンバータに関し、特に、ノイズ除去率を高くし 、測定目的に応じて高速、または安定な測定を行うために大電流を供給するため の規準電圧と微小電流を供給するための規準電圧とをそれぞれ備えたＡ／Ｄコン バータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３はこの種のＡ／Ｄコンバータの従来例の要部構成を示す回路図、図４は図 ３に示したＡ／Ｄコンバータの動作を示すタイムチャートである。

【０００３】 本従来例は入力電圧Ｖin、−８Ｖおよび接地電圧にそれぞれ保たれた各規準電 圧が負入力端子へ供給可能に接続され、正入力端子には−４Ｖが供給される積分 器ＩＣ３１と、該積分器ＩＣ３１の出力状態を判定する比較器ＩＣ３２とを備え ている。各規準電圧のうち、−８Ｖに保たれた規準電圧は大電流を供給して高速 な測定を行うために設けられ、接地電圧に保たれる規準電圧は小電流を供給して 分解能の高い高精度な測定を行うために設けられている。

【０００４】 入力電圧ＶinはスイッチＳ３１と抵抗Ｒ３１を介して積分器ＩＣ３１に入力さ れ、−８Ｖおよび接地電圧に保たれた各規準電圧は、スイッチＳ３２、抵抗Ｒ３ ２およびスイッチＳ３３、抵抗Ｒ３３をそれぞれ介して積分器ＩＣ３１に入力さ れている。積分器ＩＣ３１の入出力間には容量Ｃ３１が設けられ、積分器ＩＣ３ １の入力と比較器ＩＣ３２の出力間には容量Ｃ３１を放電させるためのスイッチ Ｓ３４と抵抗Ｒ３４とが設けられている。上記の各スイッチＳ３１〜Ｓ３４の開 閉動作は比較器ＩＣ３２の判定状態に応じて不図示の制御装置によって制御され ている。

【０００５】 次に、本従来例における変換動作について説明する。

【０００６】 変換動作開始時に制御装置はスイッチＳ３１をオン状態とし、これにより入力 電圧Ｖinが抵抗Ｒ３１を介して積分器ＩＣ３１の負入力端子に供給されて各入力 端子間の電圧差が積分される。続いて制御装置は所定時間毎に比較器ＩＣ３２の 出力を監視し、該出力が積分器ＩＣ３１の出力値をマイナスであることを示す場 合には、スイッチＳ３２をオン状態として−８Ｖに保たれた規準電圧の積分も同 時に行わせる。この規準電圧の積分動作は積分器Ｕ３１の出力がプラスに反転す るまで行われ、プラスに反転した後には入力電圧Ｖinのみの積分動作が再度行わ れる。

【０００７】 上記の動作は予め定められた入力積分時間の間繰り返し行われるもので、制御 装置は、該入力積分時間経過後にはスイッチＳ３１をオフ状態とし、スイッチＳ ３２をオン状態として積分器ＩＣ３１の出力がプラスに反転するまで−８Ｖに保 たれた規準電圧の積分動作を行わせる。

【０００８】 入力電圧Ｖinを示すディジタルデータは規準電圧を積分する際のスイッチとな るスイッチＳ３２がオン状態とされた合計時間に基づいて算出されるもので、キ ャリブレーション時に設定されるゼロ、フル・スケール入力時の規準値によって 校正されて表示値または演算データとして外部へ出力される。

【０００９】 接地電圧に保たれた規準電圧は、Ａ／Ｄコンバータの分解能を向上するために 設けられている。制御装置は測定に高分解能が要求される場合には、入力積分時 間終了時に行われる−８Ｖに保たれた規準電圧の積分動作を積分器ＩＣ３１の出 力がプラスに反転した後にも所定時間行わせ、続いて、スイッチＳ３２をオフ状 態とし、スイッチＳ３３をオン状態として接地電圧に保たれた規準電圧による積 分動作を行わせる。この接地電圧に保たれた規準電圧による供給電流は、−８Ｖ に保たれた規準電圧による供給電流の所定倍率（例えば１／１００）となるよう に抵抗Ｒ３２、Ｒ３３によって定められている。制御装置は、この状態を積分器 ＩＣ３１の出力がマイナスに反転するまで維持させ、出力が反転するとスイッチ Ｓ３３がオン状態とされた時間を上記の所定倍率によって補正し、スイッチＳ３ ２がオン状態とされた時間から該補正された時間を差し引いた時間に基づいて入 力電圧値のディジタルデータを算出する。

【００１０】 上記の積分動作が終了すると制御装置はスイッチＳ３４をオン状態として積分 器ＩＣ３１を初期状態として次に入力される入力電圧の積分動作に備える。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来のＡ／Ｄコンバータは、入力電圧が０Ｖ（接地電圧）のときにも 規準電圧の積分動作が行われ、規準電圧が変化すると入力値自体が０Ｖのままで も出力が変化してしまうので、変換処理を行う場合には、入力電圧を０Ｖとした 測定を予め行う必要がある。このため、規準電圧を高精度とする必要があり、製 造コストが高いものになってしまうという問題点がある。また、上記のように０ Ｖ調整用の測定を行う必要があるので、測定に時間がかかるという問題点がある 。

【００１２】 本考案は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであ って、製造コストを低くすることができ、測定時間を短くすることのできるＡ／ Ｄコンバータを実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案のＡ／Ｄコンバータは、高速、または安定な測定を行うために大電流を 供給するための規準電圧と微小電流を供給するための規準電圧とがそれぞれ設け られ、入力電圧の積分出力状態に応じて前記規準電圧の積分動作を行う二重積分 型のＡ／Ｄコンバータにおいて、 入力電圧の積分動作が接地電圧を規準にして行われ、前記大電流を供給するた めの規準電圧として異なる極性のものが二つ設けられ、規準電圧の積分動作は入 力電圧の積分出力と異符号のものに対して行われる。

【００１４】

【作用】

入力電圧の積分動作が接地電圧を規準にして行われるので、０Ｖ調整を行うこ となく測定することができる。また、入力電圧が０Ｖであれば規準電圧の変動に 関わらずに積分出力は一定に保たれる。

【００１５】

【実施例】

次に、本考案の実施例について説明する。

【００１６】 図１は本考案の一実施例の構成を示す回路図、図２は図１に示した回路の動作 を示すタイムチャートである。

【００１７】 本実施例は入力電圧Ｖin，＋０．０４Ｖ，＋０．４Ｖおよび−４Ｖにそれぞれ 保たれた各規準電圧が供給可能に負入力端子へ接続され、正入力端子には接地電 圧が供給される積分器ＩＣ１１と、該積分器ＩＣ１１の出力状態を判定する比較 器ＩＣ１２とを備えている。各規準電圧のうち、＋４Ｖおよび−４Ｖに保たれた 規準電圧は大電流を供給して高速な測定を行うために設けられ、＋０．０４Ｖに 保たれる規準電圧は微小電流を供給して分解能の高い高精度な測定を行うために 設けられている。

【００１８】 入力電圧ＶinはスイッチＳ１１と抵抗Ｒ１１を介して積分器ＩＣ１１に入力さ れ、＋０．０４Ｖ，＋４Ｖおよび−４Ｖに保たれた各規準電圧は、スイッチＳ１ ２〜Ｓ１４をそれぞれ通り、抵抗Ｒ１２をさらに介して積分器ＩＣ１１に入力さ れている。積分器ＩＣ１１の入出力間には容量Ｃ１１が設けられ、積分器ＩＣ１ １の入力と比較器ＩＣ１２の出力間には容量Ｃ１１を放電させるためのスイッチ Ｓ１５と抵抗Ｒ１３とが設けられている。上記の各スイッチＳ１１〜Ｓ１５の開 閉動作は比較器ＩＣ１２の判定状態に応じて不図示の制御装置によって制御され ている。

【００１９】 次に、本実施例の変換動作について説明する。

【００２０】 変換動作開始時に制御装置はスイッチＳ１１をオン状態とし、これにより入力 電圧Ｖinが抵抗Ｒ１１を介して積分器ＩＣ１１に入力されて積分される。続いて 制御装置は所定時間毎に規準電圧の供給を開始するが、このときに比較器ＩＣ１ ２の出力が積分器ＩＣ１１出力がマイナスであることを示す場合にはスイッチＳ １３をオン状態として＋４Ｖの規準電圧を供給させ、比較器ＩＣ１２の出力が積 分器ＩＣ１１出力がプラスを示すものである場合にはスイッチＳ１４をオン状態 として−４Ｖの規準電圧を供給させる。これらの規準電圧の供給動作は、比較器 ＩＣ１２の出力が積分器ＩＣ１１の出力が反転したことを示すまで行われ、この 間の時間が計測される。

【００２１】 制御装置は上記の動作を予め定められた入力積分時間の間繰り返し行い、入力 積分時間が終了するとスイッチＳ１１をオフ状態とする。この終了時に比較器Ｉ Ｃ１２の出力が積分器ＩＣ１１出力がマイナスを示すものである場合にはスイッ チＳ１３をオン状態として＋４Ｖの規準電圧を供給させ、比較器ＩＣ１２の出力 が、積分器ＩＣ１１出力がプラスであることを示す場合にはスイッチＳ１４をオ ン状態として−４Ｖの規準電圧を比較器ＩＣ１２の出力が積分器ＩＣ１１の出力 が反転したことを示すまで供給させ、その時間を計測する。

【００２２】 入力電圧Ｖinを示すディジタルデータは規準電圧を積分する際のスイッチとな るスイッチＳ１３とＳ１４とがオン状態とされた時間に基づいて算出されるもの で、キャリブレーション時に設定されるゼロ、フル・スケール入力時の規準値に よって校正されて表示値または演算データとして外部へ出力される。

【００２３】 ＋０．０４Ｖに保たれた規準電圧は、Ａ／Ｄコンバータの分解能を向上するた めに設けられている。制御装置は測定に高分解能が要求される場合には、入力積 分時間終了時に行われる−４Ｖに保たれた規準電圧の積分動作を積分器ＩＣ１１ の出力が反転した後にも所定時間行わせ、続いて、スイッチＳ１４をオフ状態と し、スイッチＳ１２をオン状態として＋０．０４Ｖに保たれた規準電圧による積 分動作を行わせる。＋０．０４Ｖに保たれた規準電圧による供給電流は、−４Ｖ に保たれた規準電圧による供給電流の所定倍率（１／１００）となるように設定 されており、制御装置は、この状態を積分器ＩＣ１１の出力がマイナスに反転す るまで維持させ、出力が反転するとスイッチＳ１２がオン状態とされた時間を上 記の所定倍率によって補正し、スイッチＳ１４がオン状態とされた時間から該補 正された時間を差し引いた時間に基づいて入力電圧値のディジタルデータを算出 する。

【００２４】 上記の積分動作が終了すると制御装置はスイッチＳ１５をオン状態として積分 器ＩＣ１１を初期状態として次に入力される入力電圧の積分動作に備える。

【００２５】 本実施例においては、積分器ＩＣ１１の正入力端子に接地電圧が供給されてい るので、入力電圧が０Ｖのときには積分動作が行われず、出力変動も生じないも のとなった。また、測定時に０Ｖ調整を行う必要もなくなり、測定時間が短くな った。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように入力電圧の積分動作を接地電圧を規準として行い 、また、規準電圧として異なる極性のものを設けたことにより、０Ｖ調整を行う ことなく測定することができ測定時間を短くすることができる効果がある。また 、入力電圧が０Ｖであるときの積分出力が規準電圧の変動に関わらないものとな るので、規準電圧に要求される精度を低いものとすることができ、製造コストを 低くすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の要部構成を示す回路図であ
る。

【図２】図１に示した実施例の動作を示すタイムチャー
トである。

【図３】従来例の要部構成を示す回路図である。

【図４】図３に示した従来例の動作を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

Ｖin 入力電圧 Ｓ１１〜Ｓ１５ スイッチ Ｒ１１〜Ｒ１３ 抵抗 Ｃ１１ 容量 ＩＣ１１ 積分器 ＩＣ１２ 比較器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速、または安定な測定を行うために大
   電流を供給するための規準電圧と微小電流を供給するた
   めの規準電圧とがそれぞれ設けられ、入力電圧の積分出
   力状態に応じて前記規準電圧の積分動作を行う二重積分
   型のＡ／Ｄコンバータにおいて、 入力電圧の積分動作が接地電圧を規準にして行われ、前
   記大電流を供給するための規準電圧として異なる極性の
   ものが二つ設けられ、規準電圧の積分動作は入力電圧の
   積分出力と異符号のものに対して行われることを特徴と
   するＡ／Ｄコンバータ。