JPH0583007B2 - - Google Patents

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JPH0583007B2
JPH0583007B2 JP60092018A JP9201885A JPH0583007B2 JP H0583007 B2 JPH0583007 B2 JP H0583007B2 JP 60092018 A JP60092018 A JP 60092018A JP 9201885 A JP9201885 A JP 9201885A JP H0583007 B2 JPH0583007 B2 JP H0583007B2
Authority
JP
Japan
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integrator
output
comparator
voltage
capacitor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60092018A
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English (en)
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JPS61251235A (ja
Inventor
Kazufumi Naito
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Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to NZ215959A priority patent/NZ215959A/en
Priority to US06/856,963 priority patent/US4739305A/en
Priority to EP86303253A priority patent/EP0200533B1/en
Priority to DE8686303253T priority patent/DE3687997T2/de
Priority to AU56788/86A priority patent/AU583617B2/en
Publication of JPS61251235A publication Critical patent/JPS61251235A/ja
Priority to AU30997/89A priority patent/AU3099789A/en
Publication of JPH0583007B2 publication Critical patent/JPH0583007B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二重積分型A−D変換器に関する。
(従来技術) 高精度が要求される電子秤には、アナログ信号
をデジタル信号に変換する変換器(以下A−D変
換器という)として、二重積分型A−D変換器が
用いられている。
このようなA−D変換器の未知入力積分時間を
コンピユータで自由に変更できるようにしたもの
としては、第10図のような構成のものが提案さ
れている。図において、Aはバツフア、Bは積分
器、Cは比較器、Dはゼロクロス検出器、Eはフ
リツプフロツプ、Fはカウンタ、GはCPUであ
る。
次に、この回路の動作を第11図のタイミング
チヤートにより説明する。
時刻t1でCPUから積分開始のスタートパルスが
出力されると、インバータHで反転された出力信
号によりカウンタFをクリアすると共に、スイツ
チS1をオンにして未知入力電圧VINをバツフアA
を介して積分器Bに入力し、未知入力電圧を積分
を開始する[波形ロ]。同時に、フリツプフロツ
プEがセツトされて、Q端子よりパルスが出力さ
れる[波形ハ]。なお、このフリツプフロツプE
は、入力パルスのHからLへの立ち下がりでセツ
ト、リセツトされる構成となつている。
未知入力電圧積分時間が終了する、時刻t2
CPUよりのスタートパルスがオフになり[波形
イ]、スイツチS1をオフ、スイツチS2をオンし、
基準電圧VrefをバツフアAを介して積分器Bに
入力する。このときカウントをスタートする。積
分器Bからは、基準電圧逆積分モードの出力が得
られる。
ところで、二重積分型A−D変換器は、積分器
を含む系のオフセツトを補正するため、補正回路
が設けられるが、この補正回路は、積分器の出力
側に接続した比較器の出力を、その前段の積分器
に負帰還する構成であるので、時刻t3でカウント
をストツプして、積分器のオフセツト補正モード
に入ると、比較器の出力は“H”と“L”の状態
を繰り返す発振状態となる[波形ホ]。
このような発振状態が生じると、積分モードを
切換え制御するフリツプフロツプには比較器出力
を直接に入力することはできないので(フリツプ
フロツプのリセツト、セツト端子が同時にアクテ
イブになるおそれがある)、比較器の出力段に、
マルチバイブレータ、論理回路等からなるゼロク
ロス検出器Dを設けて、時刻t3で一発パルスを出
力させ、これを積分器のモード切換え制御用のフ
リツプフロツプに入力するようにしていた[波形
ト]。
これによつて、フリツプフロツプEはリセツト
され、Q端子からの出力パルスはゼロクロス信号
として、CPUに入力される[波形ト]。
(従来技術の問題点) このように、従来の二重積分型A−D変換器
は、複雑な回路構成のゼロクロス検出器を必要と
し、部品点数が増大し、コストアツプになるとい
う問題があつた。
また、オフセツトモードにおいては、積分器の
入力レベルは、その前段バツフアのオフセツト電
圧相当値ではないので、積分器の他方の入力側に
接続されるオフセツト補正電圧をチヤージするコ
ンデンサCoには、バツフア、積分器、比較器か
らなる系全体のオフセツト電圧は正確にチヤージ
されないという問題があつた。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し、
ゼロクロス検出器を簡単な回路構成とすると共
に、系全体のオフセツト電圧が積分器の入力側に
接続したコンデンサにチヤージされるようにし
て、特性を改善した二重積分型A−D変換器を提
供するものである。
(発明の概要) 本発明の二重積分型A−D変換器は、次のよう
に構成される。即ち、未知入力電圧と、基準電圧
のいずれかの信号が一方端子に入力される積分器
と、積分器の出力端に接続され、所定値を閾値と
して該積分器の出力電圧を判別すると共に、出力
段にはコレクタとエミツタのそれぞれに外部電源
を接続自在な出力トランジスタを配設した比較器
と、前記出力トランジスタのコレクタと積分器の
他方端子の間に比較器出力を負帰還せしめる、オ
フセツト補正モードでオンするスイツチと抵抗R
0の直列回路と積分器の他方端子と接地間に接続
されたコンデンサC0とで構成されるオフセツト
補正回路と、比較器の出力パルスで、積分器の動
作モードを積分モードからオフセツト補正モード
に切換えるフリツプフロツプと、逆積分時間を計
測するカウンタと、を具備し、逆積分モードにお
ける積分器出力のゼロクロス時点で比較器の出力
の反転でフリツプフロツプをリセツトし、該リセ
ツト信号によりカウンタの動作をストツプすると
共に、前記スイツチをオンして積分器をオフセツ
ト補正モードに移行させ、積分器から比較器に至
る全体のオフセツト電圧を前記コンデンサC0に
チヤージする動作中において前記オフセツト補正
回路のコンデンサのチヤージ電圧を平滑化するた
めの積分回路として、前記外部電源と比較器の出
力トランジスタのコレタ間に接続された抵抗Rc
と、該出力トランジスタのコレクタと積分器の前
記コンデンサC0が接続された入力端子間に接続
されたコンデンサCc(ただし、Co≫Cc)とを設
けたことを特徴とするものである。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明す
る。第1図は本発明の二重積分型A−D変換器を
電子秤に用いた例の回路図である。この例におい
ては、ロードセルJにより検出される重量信号を
前段増幅器Kを介してローパスフイルタLより出
力して、二重積分型A−D変換器の未知入力電圧
としている。
本発明の二重積分型A−D変換器は、第10図
に示した従来例のものとは、次の点で相違してい
る。
(1) 比較器は、所定値を閾値として、積分器Bの
出力値の大小を判別すると共に、出力側にはコ
レクタとエミツタに対してそれぞれ外部の所望
の電圧を接続できるようにした、いわゆるオー
プンコレクタ接続の出力トランジスタを備えた
ものを使用し、比較器のノンインバータ端子の
電圧が前記閾値(接地電圧)よりも大きいとき
にはその出力電圧が+V1であり、閾値よりも
低いときにはその出力電圧は−V2となる。
(2) オフセツト補正回路に、一方の電源+V1
出力トランジスタのコレクタ間に接続された抵
抗Rcと、該コレクタと積分器のコンデンサC
0が接続された入力端子間に接続されたコンデ
ンサCcからなる積分回路(ローパスフイルタ)
を付加して、オフセツト補正モード時に比較器
からパルスが出力されるように、Rc,Ccの定
数を設定している。
(3) オフセツト補正モードでは、積分器の入力レ
ベルがその前段のバツフアのオフセツト電圧値
或はグランドレベルとなるようにして、その前
段のバツフアから比較器に到るまでの系全体の
オフセツト電圧が、積分器の入力側に接続され
たオフセツト補正電圧をチヤージするコンデン
サCoにチヤージされるようにしている。なお、
コンデンサの容量は、Co≫Ccに設定する。
次に、本発明による二重積分型A−D変換器の
オフセツト補正モード時の動作を、第2図のタイ
ミングチヤートにより説明する。なお、第10
図、第11図の従来例と同一の動作については説
明を省略する。
積分器Bに入力される未知入力電圧が(+)極
性の場合には、積分モードにおける比較器の出力
は、+V1に保持されている。そして、積分器出力
のゼロクロス時点では比較器は反転して出力はほ
ぼ−V2となり、これによりフリツプフロツプE
がパルスホの立下りでリセツトされて、Q端子よ
りパルストが出力され、カウンタFの動作がスト
ツプし、オフセツト補正回路のスイツチS3が閉じ
て、オフセツト補正モードに移行する。オフセツ
ト補正モードに移行すると、比較器Cの出力がほ
ぼ−V2であるところに、RoCoの積分回路が形成
されるので、積分器のノンインバータ端子側の電
位は漸次降下し始める。その後、その電位が積分
器のインバータ端子の電位、即ち、バツフアAの
オフセツト電圧相当の電位より少しでも下がる
と、積分器Bの出力は漸次減少し、これにより比
較器Cのオペアンプが反転してその出力段のトラ
ンジスタTrがオフとなる。すると、電流は+V1
側からRcCc回路を介してRoCoに流れる。しかし
ながら、RoCO≫RcCcに設定してあるので、積
分器のノンインバータ端子の電位は徐々にしか上
昇しない。そして、その電位が積分器のインバー
タ端子の電位よりも僅かでも超えると、再び積分
器出力は漸次増加し、比較器の出力段にあるトラ
ンジスタTrは直ちにオンとなつて、比較器の出
力はほぼ−V2に保持される[波形ホ]。
以後、このような動作を繰り返しながら、比較
器出力は、オフセツト補正モードの間、ほぼ+
V1と−V2の中間レベルに保持され、コンデンサ
Coの端子間電圧は、バツフアAから比較器Cに
到るまでの系全体のオフセツト電圧相当値に保持
される。
第3図は、上記実施例のスイツチング動作を示
す回路図である。未知入力電圧積分期間には、第
3図aに示すように、スイツチS1,S5をオン、ス
イツチS2,S3,S4,S6をオフにする。次に、基準
電圧逆積分期間には、第3図bに示すように、ス
イツチS1をオフ、スイツチS2をオンにし、残りの
スイツチS3〜S6は、第3図aと同様にしておく。
オフセツト電圧補正期間には、第3図cに示すよ
うに、スイツチS1,S2をオフにしてスイツチS4
オンし、バツフアをグランドレベルに保持し、ス
イツチS5をオフ、S6をオン、S3をオンにして、オ
フセツト補正回路を作動させる。
第4図は、未知入力電圧を(−)極性にした場
合の回路構成である。
この実施例では、積分モードにおける比較器の
出力は“L”レベルに保持されるので、比較器の
出力段にインバータH3を付加して、フリツプフ
ロツプEのリセツト端子に対する動作レベルが第
1の実施例のものと等しくなるようにしている。
なお、スイツチS1〜S6は、電子スイツチで表示し
ている。
第2の実施例も第1の実施例とほぼ同様の動作
となるが、第2図のタイムチヤートにおいて、
ホ,ヘの部分の波形が第5図のように異なつてい
る。
以下、第2の実施例の動作について説明する。
未知入力電圧が(−)極性のときには、積分モ
ードにおける比較器出力は、ほぼ−V2レベルと
なつている。そして、基準電圧による逆積分が終
了すると、比較器を構成するオペアンプが反転し
て、その出力段のトランジスタTrがオフとなる。
そうすると、電流は+V1側からRcCcCoを介して
流れて比較器の出力レベルが漸次上昇する。そし
て、その出力が所定の値を超えた時点で、インバ
ータHの出力が“H”レベルから“L”レベルに
反転し、その立ち上がりでフリツプフロツプEが
リセツトされ、カウンタがストツプしてオフセツ
ト補正モードに移行する。
オフセツト補正モードに移行すると、新たに、
RoCoの積分回路が形成されるので、“H”レベ
ルに保持された比較器の出力により、積分器のノ
ンインバータ端子の電位が漸次上昇する。そし
て、その電位が積分器のインバータ端子の電位を
僅かでも超えると、積分器出力が漸次増加し、そ
れにより比較器も反転して、その出力がほぼ−
V2レベルになる。
それ以後は、第1実施例の場合と同様な動作を
繰り返して、比較器出力がほぼ+V1と−V2の中
間レベルに保持されると共に、コンデンサCoの
端子間電圧は、系全体のオフセツト電圧に保持さ
れる。
第6図〜第9図は、それぞれ本発明の異なる実
施例の回路図であり、積分器の入力側の接続を変
えているが、比較器の極性及びオフセツト補正回
路の構成は、第4図の第2の実施例と同様のもの
としている。
なお、第3図、第4図、第6図乃至第9図にお
いて、比較器を単に通常の増幅器の記号のみで表
現されているが、実際には該記号の中には第1図
に1点鎖線で囲まれて示されているような、オペ
レーシヨナル・アンプとその出力端子にオープン
コレクタ形の出力トランジスタがIC化されたか
たちで収納されているものである。
(発明の効果) 以上、本発明によれば、複雑なゼロクロス検出
器が不要ととなり、積分器の出力段にオープンコ
レクタ接続のトランジスタを有する比較器を接続
し、オフセツト補正回路に積分回路(ローパスフ
イルタ)を付加するのみでオフセツトの補正を行
なうので、回路構成が簡略化され、部品点数を削
減して、ローコスト化が図れる。
また、オフセツトモード時には、積分器の入力
レベルがその前後バツフアのオフセツト電圧値或
はグランドレベルとなるようにして、その前後の
バツフアから比較器に到るまでの系全体のオフセ
ツト電圧がオートゼロコンデンサCoにチヤージ
されるようにしたので、オフセツト補正が正確に
行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の二重積分A−D型変換器の
回路図、第2図はタイミングチヤート、第3図は
本発明の第1の実施例の動作を説明する要部回路
図、第4図は第2の実施例の動作を説明する要部
回路図、第5図は第2の実施例のタイミングチヤ
ート、第6図〜第9図は本発明の他の実施例の要
部回路図、第10図は従来例の回路図、第11図
は従来例のタイミングチヤートである。 A…バツフア、B…積分器、C…比較器、D…
ゼロクロス検出器、E…フリツプフロツプ、F…
カウンタ、G…CPU、H,H,H…インバータ、
I…アンドゲート、J…ロードセル、K…前段増
幅器、L…ローパルフイルタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 未知入力電圧と、基準電圧のいずれかの信号
    が一方端子に入力される積分器と、積分器の出力
    端に接続され、所定値を閾値として該積分器の出
    力電圧を判別すると共に、出力段にはコレクタと
    エミツタのそれぞれに外部電源を接続自在な出力
    トランジスタを配設した比較器と、前記出力トラ
    ンジスタのコレクタと積分器の他方端子の間に比
    較器出力を負帰還せしめる、オフセツト補正モー
    ドでオンするスイツチを抵抗R0の直列回路と積
    分器の他方端子と接地間に接続されたコンデンサ
    C0とで構成されるオフセツト補正回路と、比較
    器の出力パルスで、積分器の動作モードを積分モ
    ードからオフセツト補正モードに切換えるフリツ
    プフロツプと、逆積分時間を計測するカウンタ
    と、を具備し、逆積分モードにおける積分器出力
    のゼロクロス時点で比較器の出力の反転でフリツ
    プフロツプをリセツトし、該リセツト信号により
    カウンタの動作をストツプすると共に、前記スイ
    ツチをオンして積分器をオフセツト補正モードに
    移行させ、積分器から比較器に至る全体のオフセ
    ツト電圧を前記コンデンサC0にチヤージする動
    作中において前記オフセツト補正回路のコンデン
    サのチヤージ電圧を平滑化するための積分回路と
    して、前記外部電源と比較器の出力トランジスタ
    のコレクタ間に接続された抵抗Rcと、該出力ト
    ランジスタのコレクタと積分器の前記コンデンサ
    C0が接続された入力端子間に接続されたコンデ
    ンサCc(ただし、Co≫Cc)とを設けたことを特
    徴とする二重積分型A−D変換器。
JP9201885A 1985-04-29 1985-04-29 二重積分型a−d変換器 Granted JPS61251235A (ja)

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US06/856,963 US4739305A (en) 1985-04-29 1986-04-29 Double integral type A/D converter
EP86303253A EP0200533B1 (en) 1985-04-29 1986-04-29 Double integral type a/d converter
DE8686303253T DE3687997T2 (de) 1985-04-29 1986-04-29 A/d-wandler des doppelintegrationstyps.
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