JPH06334528A - ディジタル−アナログ電圧変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ディジタル制御機器におけるマイクロプロセッ
サ内部ディジタル量をアナログ電圧に変換して出力し、
マイクロプロセッサとインターフェイスとの絶縁を図る
絶縁回路部を簡素化し、マイクロプロセッサ内部のディ
ジタル量をアナログ電圧に変換するディジタル−アナロ
グ電圧変換回路の提供。 【構成】マイクロプロッセサ１内部のディジタル量を所
定の期間でカウントすることにより前記ディジタル量に
比例した幅を持つパルス信号を発生させ、前記パルス信
号により正，負の基準電源８Ａ，８Ｂをそれぞれアナロ
グスイッチ９Ａ，９Ｂによってオン，オフすることによ
り前記パルス信号のパルス幅に比例した電圧を発生さ
せ、該電圧を所定の時定数を持ったフィルタ部１０を通
過させることにより、マイクロプロセッサ１内部のディ
ジタル量に相当するアナログ電圧が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル制御機器の
内部状態の観測，制御を行うため、ディジタル量をアナ
ログ電圧に変換して出力するディジタル−アナログ電圧
変換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のディジタル−アナログ変換
回路の回路構成を示す図であり、１はマイクロプロセッ
サ、１５はディジタル／アナログ変換器（以下において
はＤ／Ａ変換器と呼ぶ）、１６は絶縁変換器である。マ
イクロプロセッサ１のデータバスにＤ／Ａ変換器１５を
設け、Ｄ／Ａ変換器１５によって変換されたアナログ信
号を絶縁変換器１６を介して図示していないインターフ
ェイスへ導き外部へ出力していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の回路構成では、
マイクロプロセッサ１のディジタル量をＤ／Ａ変換器１
５によってアナログ信号に変換してインターフェイスへ
出力している。ここで、マイクロプロセッサ１が外部の
ノイズによって誤動作するのを防止するため、Ｄ／Ａ変
換器１５とインターフェイスとの間に絶縁変換器１６を
設ける必要があり、この絶縁変換器１６が高価であるた
めコストの上昇を招いていた。

【０００４】また、Ｄ／Ａ変換器１５を駆動するために
は、マイクロプロセッサ１と同様に動作電源が必要とな
り、さらに正負の電圧を持つインターフェイス電源が必
要となる。動作電源についてはマイクロプロセッサ１と
共用することができる。前記インターフェイスには一般
に正負の電圧を持つインターフェイス電源が設けられて
いるが、該インターフェイスとＤ／Ａ変換器１５とは絶
縁変換器１６によって絶縁されているため、Ｄ／Ａ変換
器１５のインターフェイス電源に前記インターフェイス
のインターフェイス電源を用いることができない。そこ
でＤ／Ａ変換器１５に正負の電圧を持つインターフェイ
ス電源を別に設ける必要があり、これもコストの上昇を
招く要因となる。

【０００５】また、アナログ出力回路を増設してアナロ
グ出力回路の多チャンネル化を図る場合には、Ｄ／Ａ変
換器１５および絶縁変換器１６を増設したアナログ出力
回路のチャンネル数だけ追加しなければならないため回
路素子数が増加し、コストの増大を招くという問題があ
った。本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであり、マイクロプロセッサとインターフェイス
との絶縁を図る絶縁回路部を簡素化し、マイクロプロセ
ッサ内部のディジタル量をアナログ電圧に変換するディ
ジタル−アナログ電圧変換回路の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、マイクロプロセッサ内部のディ
ジタル量を所定の期間でカウントし、該カウント量に比
例した幅を持つパルス信号を発生させる。また、正の基
準電圧を出力する直流電源と、負の基準電圧を出力する
直流電源と、前記２つの直流電源それぞれの出力をオン
・オフするスイッチング素子と、適当な時定数を持つフ
ィルタとを設ける。

【０００７】そして前記パルス信号を前記スイッチング
素子に入力し、前記パルス幅に相当する期間前記直流電
源出力をオン・オフして前記フィルタに導き、該フィル
タより前記パルス幅に比例した電圧を発生させる。

【０００８】

【作用】ディジタル量に比例したパルス幅を持つパルス
を発生させ、このパルス期間だけ２つの直流電源出力を
交互にオン・オフすることによって前記フィルタの入力
側にパルス幅に比例した電圧が現れ、該フィルタからは
プロセッサ内部のディジタル量に相当するアナログ電圧
が出力される。

【０００９】

【実施例】本発明によるディジタル−アナログ電圧変換
器の実施例を図１に示す。図１において１はマイクロプ
ロセッサ、２は高周波発振器、３は基準周期発生器、４
はＰＷＭ発生器、５は電圧変換器、６は増幅器である。
図３に示すように、電圧変換器５にはＰＷＭ発生器４と
の絶縁を図るフォトカプラ７、正および負の基準電圧を
出力する基準電源８Ａ，８Ｂ、該基準電源の出力をオ
ン，オフするアナログスイッチ９Ａ，９Ｂ、抵抗Ｒ，コ
ンデンサＣからなるフィルタ部１０が、また増幅器６に
は抵抗ｒ，コンデンサｃからなるフィルタ部１１が設け
られている。ここで、基準電源８Ａ，８Ｂは図示してい
ないインターフェイスに設けられている正負の電圧を持
ったインターフェイス電源を共用することが可能であ
る。

【００１０】また、図２，図４は本実施例を説明するた
めの波形比較図である。高周波発振器２は、図２（ａ）
の如く、あらかじめ定められた周波数のクロックパルス
を出力し、基準周期発生器３は高周波発振器２より出力
されるクロックパルスを一定数カウントすると、前記ク
ロックパルスと同じ幅のパルスを基準周期パルスとして
出力し、再びカウントを開始する。よって、基準周期発
生器３からは図２（ｂ）に示す基準周期パルスが出力さ
れる。

【００１１】ＰＷＭ発生器４には、高周波発振器２の出
力であるクロックパルス，基準周期発生器３の出力であ
る基準周期パルスおよびマイクロプロセッサ１の出力が
それぞれ導かれており、基準周期パルスの入力と同時
に、マイクロプロセッサ１より出力されるディジタル量
がカウント値Ｘ₁ としてプリセットされる。そして、図
２（ｃ）の如く高周波発振器２の出力するクロック信号
に従って前記カウント値Ｘ₁ よりダウンカウントが行わ
れ、カウント値が零になった時点でカウント動作を停止
する。この後、次の基準周期パルスがＰＷＭ発生器４に
入力されるとマイクロプロセッサ１より出力されるディ
ジタル量がカウント値Ｘ₂ としてＰＷＭ発生器４にプリ
セットされ、前記クロック信号に従ってダウンカウント
が行われる。

【００１２】ＰＷＭ発生器４は、図２（ｄ）の如く、前
記カウント動作中は論理Ｌ信号を出力し、カウント動作
停止中は論理Ｈ信号を出力する。従って、マイクロプロ
セッサ１より出力されるディジタル量が変化すると、該
ディジタル量に基づくカウント値Ｘが変化する。前記カ
ウント値Ｘが変化することでＰＷＭ発生器４でのダウン
カウントに要する時間が変化するため、ＰＷＭ発生器４
より出力される論理Ｌ信号および論理Ｈ信号の出力時
間、即ち、図４（ａ）の如くＰＷＭ発生器４より出力さ
れるパルスの幅が変化し、マイクロプロセッサ１より出
力されるディジタル量に比例したパルス幅を持つパルス
信号が生成される。

【００１３】次に、前記パルス信号を電圧変換器５内の
フォトカプラ７へ導くことにより、マイクロプロセッサ
１側と電圧変換器５側との絶縁を図る。そして、前記パ
ルス信号に基づき、正，負の基準電源８Ａ，８Ｂに接続
したアナログスイッチ９Ａ，９Ｂのうち、ＰＷＭ発生器
４より論理Ｈ信号が出力されているときは、図２（ｅ）
の如く、アナログスイッチ９Ｂのみをオンし、また、Ｐ
ＷＭ発生器４より論理Ｌ信号が出力されているときは、
図２（ｆ）の如く、アナログスイッチ９Ａのみをオンす
る。

【００１４】上述の如く、アナログスイッチ９Ａ，９Ｂ
をオン，オフ制御することにより、正，負の基準電源８
Ａ，８Ｂの出力である基準電圧がオン，オフ制御され、
該オン，オフ信号を電圧変換器５内のフィルタ部１０を
介して増幅器６に入力し、適当な値に増幅することによ
り、マイクロプロセッサ１が出力するディジタル量に比
例したアナログ電圧を得ることができる。このマイクロ
プロセッサ１より出力されるディジタル量に比例した大
きさのアナログ電圧波形、即ちフィルタ部１０より出力
される電圧波形を図４（ｂ）に示す。

【００１５】ここで、増幅器６より出力されるアナログ
電圧には図４（ｂ）の如くアナログスイッチ９Ａ，９Ｂ
のスイッチングに伴うリップルが含まれるが、該リップ
ルは電圧変換器５内のフィルタ部１０，増幅器６内のフ
ィルタ部１１の時定数を調整し、基準周期発生器３の基
準周期を短くすることにより実用上問題のないレベルま
で低減される。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、マイクロプロセッサよ
り出力されるディジタル量に比例した幅を持つパルスを
発生させ、該パルスを用いて基準電源より出力される基
準電圧をスイッチングすることにより、前記マイクロプ
ロセッサより出力されるディジタル量に比例したアナロ
グ電圧を得るため、従来のデータバスにＤ／Ａ変換器を
設けてアナログ信号を求めた回路に比べ、大幅にコスト
を削減することができる。そして、前記基準電源がイン
ターフェイスに設けられているインターフェイス電源と
共用できるため、新たに電源を設ける必要はなく、コス
トの上昇を招くこともない。

【００１７】また、増幅回路とマイクロプロセッサとを
絶縁する場合も、従来の高価な絶縁アンプを用いる必要
はなく、安価なフォトカプラを１出力に対して１つ設け
るだけでよい。さらに、アナログ出力を多チャンネル化
する場合にも、従来のディジタル−アナログ電圧変換回
路では高価なＤ／Ａ変換器や絶縁アンプをチャンネル数
だけ増設する必要があったのに対して、本発明において
はＰＷＭ発生器４，電圧変換器５，増幅器６を追加する
ことによってアナログ出力の多チャンネル化が達成で
き、コストの上昇を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図

【図２】本発明の実施例を説明するための波形比較図

【図３】本発明の実施例を示す図

【図４】本発明の実施例を説明するための波形比較図

【図５】ディジタル−アナログ電圧変換回路の従来例を
示す図

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ ２ 高周波発振器 ３ 基準周期発生器 ４ ＰＷＭ発生器 ５ 電圧変換器 ６ 増幅器 ７ フォトカプラ ８Ａ，８Ｂ 基準電源 ９Ａ，９Ｂ アナログスイッチ １０，１１ フィルタ部 １５ Ｄ／Ａ変換器 １６ 絶縁変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル制御機器における内部ディジタ
   ル量をアナログ電圧として出力するディジタル−アナロ
   グ電圧変換回路において、 ディジタル量をあらかじめ定めた時間幅に対する比率に
   分割した可変幅パルス信号に変換する変換手段と、正の
   基準電圧を出力する第１直流電源と、負の基準電圧を出
   力する第２直流電源と、第１直流電源の出力をオン，オ
   フする第１スイッチング手段と、第２直流電源の出力を
   オン，オフする第２スイッチング手段と、フォトカプラ
   と、所定の時定数を持つフィルタと、を備え、 前記可変幅パルス信号を前記フォトカプラを介して前記
   第１，第２スイッチング手段それぞれに入力し、該第
   １，第２スイッチング手段が前記可変幅パルス信号に基
   づいて交互にオン，オフ動作を行うことによって得られ
   るパルス状の電圧波形を共に前記フィルタへ入力し、該
   フィルタより前記可変幅パルスのパルス幅に比例した大
   きさのアナログ電圧を出力することを特徴とするディジ
   タル−アナログ電圧変換回路。