JPH071868B2 - アナログ−ディジタル変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，アナログ−ディジタル変換装置の特に微小
信号の分解能に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は，従来のアナログ−ディジタル変換装置の概念
図である。図において(1)はA/Dコンバータである。

次に動作について説明する。入力アナログ信号（11）が
A/Dコンバータ(1)のIN側に入力されると,A/Dコンバータ
(1)はディジタル信号（12）に変換しOUT側に出力する。
第２図（ａ）（破線）はA/Dコンバータの理想的入出力
特性，第２図（ａ）実線は現実上の入出力特性である。

ところで,A/Dコンバータ(1)の入出力特性は理想的には
第２図（ａ）の破線で示す如く直線性を持つ。しかし実
際には，第２図（ａ）の実線で示す如く入力信号レベル
が微小時不感帯を持っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のアナログ−ディジタル変換装置は以上のようにA/
Dコンバータ(1)単体に第２図（ａ）実線で示す入出力特
性があるため，微小入力アナログ信号（11）をディジタ
ル信号（12）に変換できないという課題があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたので，
大入力アナログ信号からの微小入力アナログ信号までデ
ィジタル信号に変換できるようにすることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るアナログ−ディジタル変換装置は，従来
どおり入力アナログ信号をA/D変換するだけでなく，微
小入力時のA/Dコンバータの不感帯領域を避けるために
入力信号を増幅しA/D変換するラインを追加し，この２
つのディジタル信号を入力信号レベルに応じて重み付け
して合成したものである。

〔作 用〕

この発明においては，微小入力時のA/Dコンバータの不
感帯領域が狭帯域となることによって，微小入力から大
入力まで高範囲にわたる高精度なA/D変換が提供され得
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すものである。第１図
において，(1)はアナログ信号（11）をA/D変換しディジ
タル粗信号（13）を生成する第１のA/Dコンバータ，(2)
は上記入力アナログ信号（11）をＮ倍に増幅しアナログ
精信号（21）を生成する増幅器，(3)はこのアナログ精
信号（21）をA/D変換し第２図（ｂ）に示すディジタル
Ｎ倍信号（31）を生成する第２のA/Dコンバータ，(4)は
このディジタル倍信号（31）を1/N倍にしディジタル精
信号（41）を生成する第１の乗算器，(5)は上記ディジ
タルＮ倍信号（31）から重み付け関数を発生させる重み
付け関数発生器，(6)はディジタルＮ倍信号（31）を自
乗し第２図（Ｃ）に示すX²関数を生成する第２の乗算
器，(7)は乗算器(6)の出力を単位定数IIから減算し第２
図（ｄ）に示すII−X²関数を生成する減算器，(8)はこ
の減算器(7)の出力とディジタル精信号（41）を乗算し
重み付き精信号（81）を生成する第３の乗算器，(9)は
乗算器(6)の出力とディジタル粗信号（13）を乗算し重
み付き粗信号（91）を生成する第４の乗算器，(10)は乗
算器(8)と乗算器(9)の出力を加算しディジタル信号（1
2）を生成する加算器である。

次に動作につて説明する。第２図（ａ）の実線に示すと
おりA/Dコンバータ(1)には不感帯が存在する。この範囲
を±D,このときの入力電圧範囲を±x₁［Ｖ］とする。増
幅器(2)にてＮ倍された入力アナログ信号（11）はA/Dコ
ンバータ(3)で変換後，第２図（ｂ）に示すとおり不感
帯範囲±Ｄに相当する入力電圧は±x₂［Ｖ］となる。こ
こにおいて， x₂＝1/N×x₁ ［Ｖ］ が成り立つ。

したがって，乗算器(4)にて1/N倍されたディジタル精信
号（41）の不感帯領域は±1/N×Ｄとなることは明らか
である。なお，第２図（ｂ）におけるx₃［Ｖ］は，ディ
ジタルＮ倍信号（31）が出力の飽和により最大となると
きの入力電圧を表わしている。

次に重み付け関数発生器(5)の動作について説明する。
乗算器(6)にて入力信号であるディジタルＮ倍信号（3
1）を自乗し，第２図（Ｃ）に示すX²関数を生成する。
第２図（ｃ）においてIIは本関数の単位定数であり，乗
算器(8)，乗算器(9)の演算結果はII×ｘ＝ｘとなるもの
とする。また，x₄は かつx₁＜x₄＜x₃を満たす定数である。以上のような定数
を用いて，減算器(7)にて第２図（ｄ）に示すII−X²関
数が生成される。

ディジタル精信号（41），及びディジタル粗信号（13）
はこのII−X²，X²関数と乗算器(8)，乗算器(9)と各々乗
算され加算器(10)にて加算されディジタル信号（12）と
して合成される。

以上により，第２図（ｅ）に示すとおり，不感帯範囲は
入力電圧±x₂（＝±1/N×x₁）に狭まりx₂〜x₁の範囲はI
I−X²関数に比例する曲線で近似され，さらにx₁以上の
範囲ではA/Dコンバータ(1)の入出力特性となる。

〔発明の効果〕

この発明は，以上のように微小入力時のA/Dコンバータ
の不感帯領域を避けるために入力信号を増幅しA/D変換
するラインを追加したので，不感帯領域が狭帯域となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概観図，第２図
（ａ）はA/Dコンバータ(1)の理想上（破線），現実上
（実線）の入出力特性を示す図，第２図（ｂ）は入力ア
ナログ信号対ディジタルＮ倍信号の入出力特性を示す
図，第２図（ｃ）は乗算器(6)の出力X²を示す図，第２
図（ｄ）は減算器(7)の出力II−X²を示す図，第２図
（ｅ）はこの発明におけるアナログ−ディジタル変換装
置の理想上（破線），現実上（実線）入出力特性を示す
図，第３図は従来のアナログ−ディジタル変換装置を示
す概観図である。 図において，(1)，(3)は第1,第２のA/Dコンバータ，(2)
は増幅器，(4)，(6)，(8)，(9)は第1,第2,第3,第４の乗
算器，(5)は重み付け関数発生器，(7)は減算器，(10)は
加算器，（11）は入力アナログ信号，（12）はディジタ
ル信号，（13）はディジタル粗信号，（21）はアナログ
精信号，（31）はディジタルＮ倍信号，（41）はディジ
タル精信号，（81）は重み付き精信号，（91）は重み付
き粗信号である。 なお，図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示してある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ信号をA/D変換し、ディジタル粗
   信号を生成する第１のA/Dコンバータと、上記アナログ
   信号をＮ倍に増幅し、アナログ精信号を生成する増幅器
   と、上記増幅器からの出力信号をA/D変換し、ディジタ
   ルＮ倍信号を生成する第２のA/Dコンバータと、上記デ
   ィジタルＮ倍信号を1/N倍し、ディジタル精信号を生成
   する第１の乗算器と、上記ディジタルＮ倍信号を自乗
   し、X²関数を生成する第２の乗算器、上記第２の乗算器
   の出力信号とX²関数の単位定数IIとからII−X²関数を生
   成する減算器とを有する重み付け関数発生器と、上記第
   １の乗算器の出力信号と上記減算器の出力信号とを乗算
   し、重み付き精信号を生成する第３の乗算器と、上記第
   １のA/D変換器の出力信号と上記第２の乗算器の出力信
   号とを乗算し、重み付き粗信号を生成する第４の乗算器
   と、上記第３の乗算器の出力信号と上記第４の乗算器の
   出力信号とを加算する加算器とを備えたアナログ−ディ
   ジタル変換装置。