JPH0662642U - Ａｄ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】アナログ回路部２に入力される信号が最低位で
あるときのＡＤ変換回路１２の求めたディジタルデータ
の値と設計上求められるディジタルデータの最低値との
差をオフセット量として求め、またアナログ回路部２に
対する入力信号が最高位であるときのＡＤ変換回路１２
の求めたディジタルデータの値と設計上求められるディ
ジタルデータの最高値との差に対し、前記オフセット量
の補正を行って、ゲイン誤差を算出し、オフセット量が
予め定めた許容範囲を超えるときオフセット異常と見な
し、ゲイン誤差が予め定めた許容範囲を超えるときゲイ
ン異常と見なす。 【効果】ＡＤ変換装置自体が、補正のために求めたオフ
セット量およびゲイン誤差が許容範囲を超えるか否かに
よってＡＤ変換装置の異常監視を行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えばシステムバスに接続され、アナログの電圧信号または電流 信号をディジタルデータに変換するＡＤ変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、例えばシステムバスに各種ボードを接続して構成されるコンピュー タにおいて、アナログの電圧信号または電流信号を入力して、何らかの処理を行 うシステムでは、システムバスに対しＡＤ変換ボードが接続される。このような ＡＤ変換ボードには、入力信号を一定ゲインでそのレベルを変換するレベル変換 回路と、そのレベル変換された信号をサンプリングしホールドするサンプルホー ルド回路と、ホールドされた電圧信号をディジタルデータに変換するＡＤ変換回 路が設けられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このような従来のＡＤ変換装置においては、一般に、レベル変換回 路とサンプルホールド回路などのアナログ回路部やＡＤ変換回路内のアナログ回 路部の特性によって、アナログ信号対ディジタルデータの特性ラインにオフセッ トが生じたり、前記特性ラインの傾きに誤差（ゲイン誤差）が生じる。そのため 、従来より、このようなＡＤ変換装置を用い、アナログ信号の入力を行い、得ら れたディジタルデータをもとに何らかの処理を行う場合、調整モードにおいて前 記オフセット誤差とゲイン誤差を予め求めておき、前記オフセット誤差の補正お よび前記ゲイン誤差の補正を行って、正しいディジタルデータを得るようにして いる。

【０００４】 ところが何らかの原因でレベル変換回路の不良などによりオフセット誤差が異 常に増大したり、その回路の実装ミスによって、ゲイン誤差が異常に増大するな ど、各種不具合が生じたとしても、これを検知する手段がなく、ＡＤ変換装置を 用いたシステム全体の動作不良などが現れて初めてＡＤ変換装置の不良に気付く ことになる。このような不都合を防止するためには、従来はホスト側でＡＤ変換 装置のオフセットおよびゲインの補正値を読み出してその監視を行うか、または ＡＤ変換装置のオフセットおよびゲインの補正値をモニタリングする装置を別途 接続しなければならなかった。

【０００５】 この考案の目的は、ＡＤ変換装置におけるアナログ回路部の誤動作などによる 異常状態を自身で検知して、システム全体の異常動作を未然に防止し得るように したＡＤ変換装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、入力信号であるアナログの電圧信号または電流信号を入力して一 定ゲインでレベルを変換するレベル変換回路と、このレベル変換回路の出力信号 をサンプリングしホールドするサンプルホールド回路と、このサンプルホールド 回路のホールド電圧をディジタルデータに変換するＡＤ変換回路とを備えたＡＤ 変換装置において、 レベル変換回路に対する入力信号が最低位であるときのＡＤ変換回路の求めた ディジタルデータの値と設計上求められるディジタルデータの最低値との差をオ フセット量として求めるオフセット量算出手段と、 前記レベル変換回路に対する入力信号が最高位であるときのＡＤ変換回路の求 めたディジタルデータの値と設計上求められるディジタルデータの最高値との差 に対して前記オフセット量の補正を行って求めた最高値ディジタルデータのずれ 量からゲイン誤差を求めるゲイン誤差算出手段と、 前記オフセット量が予め定めた許容範囲を超えるか否かを判定するオフセット 異常判定手段と、 前記ゲイン誤差が予め定めた許容範囲を超えるか否かを判定するゲイン異常判 定手段と、 前記オフセット異常判定手段または前記ゲイン異常判定手段が異常状態である ことを判定したとき異常報知信号を出力する異常報知手段、 とを設けたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

この考案のＡＤ変換装置では、レベル変換回路はアナログ信号である電圧信号 または電流信号を入力して一定ゲインで所定のレベルに変換し、サンプルホール ド回路はレベル変換された信号をサンプリングおよびホールドし、ＡＤ変換回路 はそのホールド電圧をディジタルデータに変換する。オフセット量算出手段はレ ベル変換回路に対する入力信号が最低位であるときのＡＤ変換回路の求めたディ ジタルデータの値と、設計上求められる（すなわち、レベル変換回路の特性とＡ Ｄ変換回路の特性により設計上定まる）ディジタルデータの最低値との差をオフ セット量として求める。ゲイン誤差算出手段はレベル変換回路に対する入力信号 が最高位であるときのＡＤ変換回路の求めたディジタルデータの値と設計上求め られる（すなわち、レベル変換回路の特性とＡＤ変換回路の特性により設計上定 まる）ディジタルデータの最高値との差に対し、前記オフセット量の補正を行っ て、その最高値ディジタルデータのずれ量からゲイン誤差として求める。そして 、オフセット異常判定手段は求められたオフセット量が許容範囲を超えるときオ フセット異常と判定し、ゲイン異常判定手段は求められたゲインが許容範囲を超 えるときゲイン異常と判定し、異常報知手段はそのいずれかが異常状態であると き異常報知信号を出力する。

【０００８】 以上のように作用するため、前記オフセット量とゲイン誤差の双方が予め定め た範囲を超えないときは、レベル変換回路、サンプルホールド回路およびＡＤ変 換回路は正常であるものと見なすことができ、前記オフセット量の補正およびゲ イン誤差の補正を行うことによって、正確なディジタルデータを得ることができ る。逆に、レベル変換回路、サンプルホールド回路またはＡＤ変換回路のいずれ かが異常状態となれば異常報知信号が出力されるため、このことからＡＤ変換装 置の異常状態を直接把握できるようになる。

【０００９】

【実施例】 この考案の実施例であるＡＤ変換装置の構成をブロック図として図１に示す。

【００１０】 図１において信号源１は電圧または電流の信号源であり、被測定対象である変量 をＤＣ電圧またはＤＣ電流の信号に変換するトランスデューサなどの出力に相当 する。アナログ回路部２において入力アンプ１０は入力信号を一定ゲインで増幅 し、サンプルホールド回路１１はタイミング制御信号（不図示）によりサンプリ ングを行いホールドする。ディジタル回路部３においてＡＤ変換回路１２はサン プルホールド回路１１のホールド電圧をディジタルデータに変換する。ＣＰＵ１ ３はメモリ１４内のＲＯＭに予め書き込まれたプログラムを実行して全体をＡＤ 変換装置として機能させる。メモリ１４内のＲＡＭにはＡＤ変換された結果のデ ィジタルデータおよびオフセット量およびゲイン誤差などを記憶する。ＣＴＣ１ ５は基本カウンタであり、ＡＤ変換を行う時間間隔に応じてＣＰＵ１３に割り込 みをかける。表示器１７はオフセットエラー表示およびゲインエラー表示を行う ２つのＬＥＤを含む。システムバスインタフェース１８はシステムバスとディジ タル回路部３内のローカルバスとの間でインタフェース制御を行う。周辺インタ フェース１６は表示器１７と信号源１に接続されていて、ＣＰＵ１３は周辺イン タフェース１６を介して表示器１７の点灯制御を行い、また調整モードにおいて 信号源１の制御を行って、入力アンプ１０に対する入力信号を最低位または最高 位に切り替える。

【００１１】 次に、図１に示したＣＰＵ１３が行うオフセット補正、ゲイン補正、オフセッ ト異常判定およびゲイン異常判定の例について図２〜図６をもとに説明する。

【００１２】 図２〜図６において、各図の縦軸は図１に示したアナログ回路部２に入力され るアナログ入力電圧、横軸は図１に示したＡＤ変換回路１２の求めたディジタル 変換値である。図２において直線Ｐは設計上のアナログ信号対ディジタルデータ の特性ラインである。このような特性となるように設計した場合、実際の特性が 直線Ｒで示すものであれば、アナログ入力電圧が最低位（０〔Ｖ〕）であるとき の設計上のディジタル変換値Ｄｏｐが０であるのに対し、ＡＤ変換回路により得 られた実際のディジタル変換値Ｄｏｒが２０であるので、オフセット量は＋２０ として求める。この実際の特性ラインＲに対しオフセット補正を行って、破線Ｒ ’で示す位置に平行移動した場合、アナログ入力電圧が最高位（５〔Ｖ〕）であ るときの設計上のディジタル変換値Ｄｇｐが２００であるのに対し、実際のディ ジタル変換値Ｄｇｒは１８０であり、オフセット補正後の値Ｄｇは１６０となる 。従ってゲイン誤差は２００／１６０＝１．２５として求める。従って、得られ たディジタル変換値に対しオフセット量（＋２０）を減じてオフセット補正を行 い、これに対しさらにゲイン誤差（１．２５）を乗じることによってゲイン補正 を行う。

【００１３】 オフセット異常判定は次のようにして行う。図３において直線Ｐは設計上のア ナログ信号対ディジタルデータの特性ラインであり、直線Ｐ１，Ｐ２はオフセッ ト量の許容範囲を示す。この例ではアナログ入力電圧が０〔Ｖ〕であるときのデ ィジタル変換値が許容範囲−Ｍｏ（−２０）〜＋Ｍｏ（＋２０）の範囲にあると きオフセット量は正常と見なし、例えば図４に示すようにこの範囲から外れた場 合にはオフセット異常と見なす。図４において直線Ｒは実際の特性ラインであり 、アナログ入力電圧が０〔Ｖ〕であるときのディジタル変換値は＋６０であって 前記許容範囲を超えている。

【００１４】 ゲイン異常の判定は次のようにして行う。図５においてＰは設計上の特性ライ ンＰ３，Ｐ４はオフセット補正後のゲイン誤差の許容範囲を示す。オフセット補 正後の現実の特性ラインがこの範囲内に含まれていれば正常と見なし、例えば図 ６に示すように範囲外となる場合にはゲイン異常と見なす。図６において実際の 特性ラインＲのオフセット量（＋２０）の補正を行えば、アナログ入力電圧が５ 〔Ｖ〕であるときのディジタル変換値Ｄｇは１００−２０＝８０となって、許容 範囲Ｄｇｐ−Ｍｇ（１８０）〜Ｄｇｐ＋Ｍｇ（２２０）の範囲外となる。

【００１５】 次に、ＡＤ変換装置の処理手順をフローチャートとして図７および図８に示す 。

【００１６】 図７は割り込み処理の処理手順を示す。ＡＤ変換を行うべきタイミングとなれ ば図１に示したＣＴＣ１５がＣＰＵ１３に対し割り込みをかけ、これにより図７ に示す処理を行う。まず入力信号のサンプリングを行い、ＡＤ変換回路の求めた データＤを読み取る（ｎ１→ｎ２）。その後、このデータＤに対しオフセット量 Ａｏを加算することによってオフセット補正を行う（ｎ３）。続いてオフセット 補正後のデータＤに対しゲイン誤差Ａｇを乗じることによってゲイン補正を行う （ｎ４）。なお、このオフセット量Ａｏとゲイン誤差Ａｇは後述する処理によっ て求める。このようにして求めた正確なディジタルデータをメモリの所定領域に 記憶する（ｎ５）。

【００１７】 図８はＡＤ変換装置の割り込み処理以外の処理手順を示すフローチャートであ る。まず図１に示した信号源１を制御してアナログ回路部２に対する入力信号が 最低位（前述の例では０〔Ｖ〕）となるようにし、その状態でサンプリングを行 いＡＤ変換データＤｏｒを読取る（ｎ１１→ｎ１２→ｎ１３）。続いて、このデ ータＤｏｒから設計上のディジタル変換値Ｄｏｐを減じてオフセット量Ａｏを求 める。そして、このオフセット量Ａｏが許容範囲±Ｍｏ（前述の例では±２０） 内であるか否か判定する（ｎ１４）。ここで範囲外となればオフセット異常と見 なしてオフセットエラーを示すＬＥＤを点灯させる（ｎ１５）。オフセット量Ａ ｏが前記範囲内であればオフセット量は正常と見なす。続いて入力信号が最高位 （前述の例では５〔Ｖ〕）となるように制御し、その状態でサンプリングを行い 、ＡＤ変換データＤｇｒを読み取る（ｎ１７→ｎ１８→ｎ１９）。そしてこのデ ータＤｇｒに対しオフセット量Ａｏを減じることによってオフセット補正を行い 、そのオフセット補正後のデータＤｇが許容範囲Ｄｇｐ±Ｍｇ（前述の例では１ ８０〜２２０）内であるか否か判定する（ｎ２０→ｎ２１）。範囲外となればゲ イン異常と見なして、ゲインエラーを示すＬＥＤを点灯させる（ｎ２２）。そう でなければ、設計上のディジタル変換値Ｄｇｐを前記オフセット補正後の実際の データＤｇで除することによってゲイン誤差Ａｇを算出する（ｎ２３）。以上の 処理を繰り返すことによってＡＤ変換装置の監視を行うとともにオフセット量お よびゲイン誤差を常に更新する。

【００１８】 なお、以上に述べた実施例ではオフセット異常およびゲイン異常をＬＥＤによ って報知する例を示したが、その他に、例えばシステムバスに接続されているホ スト装置に対し異常報知用のデータを与えるようにしてもよい。

【００１９】

【考案の効果】

この考案のＡＤ変換装置によれば、ホストコンピュータやモニタリング装置を 用いることなく、各部回路の故障などにより生じる異常なオフセット補正または 異常なゲイン補正の行われた異常なデータの出力を未然に防止することができ、 信頼性の高いＡＤ変換データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例であるＡＤ変換装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】実施例におけるアナログ信号対ディジタルデー
タの特性ラインとオフセット量およびゲイン誤差の関係
を示す図である。

【図３】オフセット量の許容範囲を示す図である。

【図４】オフセット異常の例を示す図である。

【図５】ゲイン誤差の許容範囲を示す図である。

【図６】ゲイン異常の例を示す図である。

【図７】ＡＤ変換装置の処理手順を示すフローチャート
である。

【図８】ＡＤ変換装置の処理手順を示すフローチャート
である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号であるアナログの電圧信号また
   は電流信号を入力して一定ゲインでレベルを変換するレ
   ベル変換回路と、このレベル変換回路の出力信号をサン
   プリングしホールドするサンプルホールド回路と、この
   サンプルホールド回路のホールド電圧をディジタルデー
   タに変換するＡＤ変換回路とを備えたＡＤ変換装置にお
   いて、 レベル変換回路に対する入力信号が最低位であるときの
   ＡＤ変換回路の求めたディジタルデータの値と設計上求
   められるディジタルデータの最低値との差をオフセット
   量として求めるオフセット量算出手段と、 前記レベル変換回路に対する入力信号が最高位であると
   きのＡＤ変換回路の求めたディジタルデータの値と設計
   上求められるディジタルデータの最高値との差に対して
   前記オフセット量の補正を行って求めた最高値ディジタ
   ルデータのずれ量からゲイン誤差を求めるゲイン誤差算
   出手段と、 前記オフセット量が予め定めた許容範囲を超えるか否か
   を判定するオフセット異常判定手段と、 前記ゲイン誤差が予め定めた許容範囲を超えるか否かを
   判定するゲイン異常判定手段と、 前記オフセット異常判定手段または前記ゲイン異常判定
   手段が異常状態であることを判定したとき異常報知信号
   を出力する異常報知手段、 とを設けたことを特徴とするＡＤ変換装置。