JPH07244089A - 計測器 - Google Patents
計測器Info
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- JPH07244089A JPH07244089A JP3439294A JP3439294A JPH07244089A JP H07244089 A JPH07244089 A JP H07244089A JP 3439294 A JP3439294 A JP 3439294A JP 3439294 A JP3439294 A JP 3439294A JP H07244089 A JPH07244089 A JP H07244089A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低価格低精度のＡＤコンバータを使用して高
精度の計測を経済的に行うことができる計測器を提供す
る。 【構成】 センサ１からの入力信号を入力インタフェー
ス１２を介して加算器１９の一方の入力に入力し、該加
算器１９の他方の入力に抵抗１７，１８からなる抵抗分
圧器２０を介してマイコン１４のＤＡコンバータ１６か
ら階段状に変化するステップ信号を入力し、加算器１９
の出力信号をＡＤコンバータ１３に供給し、前記ステッ
プ信号の各ステップ毎に前記ＡＤコンバータ１３の出力
信号を積算し、この積算結果の平均値を入力信号のレベ
ルとして出力する。
精度の計測を経済的に行うことができる計測器を提供す
る。 【構成】 センサ１からの入力信号を入力インタフェー
ス１２を介して加算器１９の一方の入力に入力し、該加
算器１９の他方の入力に抵抗１７，１８からなる抵抗分
圧器２０を介してマイコン１４のＤＡコンバータ１６か
ら階段状に変化するステップ信号を入力し、加算器１９
の出力信号をＡＤコンバータ１３に供給し、前記ステッ
プ信号の各ステップ毎に前記ＡＤコンバータ１３の出力
信号を積算し、この積算結果の平均値を入力信号のレベ
ルとして出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ−ディジタル
変換器（以下、ＡＤコンバータと略称する）を用いて入
力信号のレベルを計測する計測器に関し、更に詳しく
は、低精度のＡＤコンバータを使用して、高精度の計測
を行うことができる計測器に関する。
変換器（以下、ＡＤコンバータと略称する）を用いて入
力信号のレベルを計測する計測器に関し、更に詳しく
は、低精度のＡＤコンバータを使用して、高精度の計測
を行うことができる計測器に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の計測器は、例えば商用電源の交
流電圧や電流を計測したり、または温度センサ等のよう
に出力信号の変化が比較的緩やかなセンサ等から出力さ
れる直流電圧等を計測するのに使用することができる。
流電圧や電流を計測したり、または温度センサ等のよう
に出力信号の変化が比較的緩やかなセンサ等から出力さ
れる直流電圧等を計測するのに使用することができる。
【０００３】この種の計測器としては、従来、例えば図
５に示すような構成を有するものがある。この計測器
は、例えば温度センサまたは交流電圧センサ等であるセ
ンサ１からの計測データを計測するものであり、このセ
ンサ１は例えば０〜５Ｖまたは１〜５Ｖといった直流電
圧、または４〜２０ｍＡといった交流電流のアナログ信
号を出力する。
５に示すような構成を有するものがある。この計測器
は、例えば温度センサまたは交流電圧センサ等であるセ
ンサ１からの計測データを計測するものであり、このセ
ンサ１は例えば０〜５Ｖまたは１〜５Ｖといった直流電
圧、または４〜２０ｍＡといった交流電流のアナログ信
号を出力する。
【０００４】このセンサ１から出力されたアナログ信号
は、入力インタフェース２を介してＡＤコンバータ３に
供給されて、ディジタル信号に変換され、ＣＰＵ４に供
給される。
は、入力インタフェース２を介してＡＤコンバータ３に
供給されて、ディジタル信号に変換され、ＣＰＵ４に供
給される。
【０００５】このような回路構成の計測器において、デ
ータの計測精度はセンサ１の精度とＡＤコンバータ３の
変換精度に依存している。例えば、センサ１にいくら高
精度のものを使用しても、ＡＤコンバータ３の精度が悪
い場合には、全体の精度は向上しない。例えば、分解能
が８ビットのＡＤコンバータでは、入力信号を１／２５
６までしか分解できないので、これだけではおよそ０．
５％程度の変換誤差を避けることはできない。
ータの計測精度はセンサ１の精度とＡＤコンバータ３の
変換精度に依存している。例えば、センサ１にいくら高
精度のものを使用しても、ＡＤコンバータ３の精度が悪
い場合には、全体の精度は向上しない。例えば、分解能
が８ビットのＡＤコンバータでは、入力信号を１／２５
６までしか分解できないので、これだけではおよそ０．
５％程度の変換誤差を避けることはできない。
【０００６】このため、高精度の計測器では、例えば１
２ビットクラスの分解能を有するＡＤコンバータを使用
することになるが、このクラスのＡＤコンバータは高価
であるので、計測器全体の価格を増大してしまう。
２ビットクラスの分解能を有するＡＤコンバータを使用
することになるが、このクラスのＡＤコンバータは高価
であるので、計測器全体の価格を増大してしまう。
【０００７】また、最近、所謂ワンチップマイコンには
ＡＤコンバータを内蔵しているものが多くあり、この内
蔵のＡＤコンバータを使用すれば、ＡＤコンバータにか
かる費用および回路を構成するスペースはほとんど無視
できるようになるが、ワンチップマイコンに内蔵されて
いるＡＤコンバータの分解能は一般に８〜１０ビット程
度であり、それ以上の分解能はマイコンのチップ構成
上、作ることが困難である。特に、安価な８ビットのワ
ンチップマイコンに内蔵されたＡＤコンバータの精度は
ＣＰＵのデータ処理ビット幅に合わせて８ビットとなる
ものがほとんどである。
ＡＤコンバータを内蔵しているものが多くあり、この内
蔵のＡＤコンバータを使用すれば、ＡＤコンバータにか
かる費用および回路を構成するスペースはほとんど無視
できるようになるが、ワンチップマイコンに内蔵されて
いるＡＤコンバータの分解能は一般に８〜１０ビット程
度であり、それ以上の分解能はマイコンのチップ構成
上、作ることが困難である。特に、安価な８ビットのワ
ンチップマイコンに内蔵されたＡＤコンバータの精度は
ＣＰＵのデータ処理ビット幅に合わせて８ビットとなる
ものがほとんどである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】例えば、８ビットの安
価なマイコンに内蔵されているような安価で低精度の例
えば８ビットのＡＤコンバータを使用して、例えば１２
ビットのような高精度のＡＤ変換を行い、高精度の計測
を行うことができる低価格高精度の計測器が要望されて
いる。
価なマイコンに内蔵されているような安価で低精度の例
えば８ビットのＡＤコンバータを使用して、例えば１２
ビットのような高精度のＡＤ変換を行い、高精度の計測
を行うことができる低価格高精度の計測器が要望されて
いる。
【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、低価格低精度のＡＤコンバー
タを使用して高精度の計測を経済的に行うことができる
計測器を提供することにある。
その目的とするところは、低価格低精度のＡＤコンバー
タを使用して高精度の計測を経済的に行うことができる
計測器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の計測器は、アナログ−ディジタル変換器を
用いて入力信号のレベルを計測する計測器であって、前
記アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当する
信号レベルを最大値として徐々に変化する傾斜信号を発
生する傾斜信号発生手段と、前記入力信号と前記傾斜信
号を加算する加算器と、該加算器から出力される和信号
を前記アナログ−ディジタル変換器に供給し、該アナロ
グ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて前記入力信
号のレベルを算出するレベル算出手段とを有することを
要旨とする。
め、本発明の計測器は、アナログ−ディジタル変換器を
用いて入力信号のレベルを計測する計測器であって、前
記アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当する
信号レベルを最大値として徐々に変化する傾斜信号を発
生する傾斜信号発生手段と、前記入力信号と前記傾斜信
号を加算する加算器と、該加算器から出力される和信号
を前記アナログ−ディジタル変換器に供給し、該アナロ
グ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて前記入力信
号のレベルを算出するレベル算出手段とを有することを
要旨とする。
【００１１】また、本発明の計測器は、前記に加えて、
前記レベル算出手段に、前記和信号が前記アナログ−デ
ィジタル変換器の任意の変換値を通過するまでの時間に
基づいて前記入力信号のレベルを算出する手段を有する
ことを要旨とする。
前記レベル算出手段に、前記和信号が前記アナログ−デ
ィジタル変換器の任意の変換値を通過するまでの時間に
基づいて前記入力信号のレベルを算出する手段を有する
ことを要旨とする。
【００１２】更に、本発明の計測器は、アナログ−ディ
ジタル変換器を用いて入力信号のレベルを計測する計測
器であって、前記アナログ−ディジタル変換器の最小分
解能に相当する信号レベルを最大値として階段状に変化
するステップ信号を発生するステップ信号発生手段と、
前記入力信号と前記ステップ信号を加算する加算器と、
該加算器から出力される和信号を前記アナログ−ディジ
タル変換器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の
出力信号に基づいて前記入力信号のレベルを算出するレ
ベル算出手段とを有することを要旨とする。
ジタル変換器を用いて入力信号のレベルを計測する計測
器であって、前記アナログ−ディジタル変換器の最小分
解能に相当する信号レベルを最大値として階段状に変化
するステップ信号を発生するステップ信号発生手段と、
前記入力信号と前記ステップ信号を加算する加算器と、
該加算器から出力される和信号を前記アナログ−ディジ
タル変換器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の
出力信号に基づいて前記入力信号のレベルを算出するレ
ベル算出手段とを有することを要旨とする。
【００１３】また更に、本発明の計測器は、前記に加え
て、前記レベル算出手段に、前記ステップ信号の各ステ
ップ毎に前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号を
積算し、この積算結果の平均値を前記入力信号のレベル
として出力する積算平均化手段を有することを要旨とす
る。
て、前記レベル算出手段に、前記ステップ信号の各ステ
ップ毎に前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号を
積算し、この積算結果の平均値を前記入力信号のレベル
として出力する積算平均化手段を有することを要旨とす
る。
【００１４】本発明の計測器は、前記に加えて、前記入
力信号が交流信号である場合、前記ステップ信号発生手
段が前記交流信号の各サイクル毎に前記ステップ信号を
発生する手段を有し、前記レベル算出手段が前記交流信
号の所定の位相角毎に前記アナログ−ディジタル変換器
の出力信号を積算し、この積算結果の平均値を前記入力
信号のレベルとして出力する積算平均化手段を有するこ
とを要旨とする。
力信号が交流信号である場合、前記ステップ信号発生手
段が前記交流信号の各サイクル毎に前記ステップ信号を
発生する手段を有し、前記レベル算出手段が前記交流信
号の所定の位相角毎に前記アナログ−ディジタル変換器
の出力信号を積算し、この積算結果の平均値を前記入力
信号のレベルとして出力する積算平均化手段を有するこ
とを要旨とする。
【００１５】また、本発明の計測器は、前記に加えて、
前記ステップ信号発生手段が前記ステップ信号を前記最
小分解能に相当する信号レベルの半分の信号レベルから
前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて
変化させる手段を有することを要旨とする。
前記ステップ信号発生手段が前記ステップ信号を前記最
小分解能に相当する信号レベルの半分の信号レベルから
前記アナログ−ディジタル変換器の出力信号に基づいて
変化させる手段を有することを要旨とする。
【００１６】
【作用】本発明の計測器では、アナログ−ディジタル変
換器の最小分解能に相当する信号レベルを最大値として
徐々に変化する傾斜信号を発生し、該傾斜信号を入力信
号に加算し、その和信号をアナログ−ディジタル変換器
に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の出力信号に
基づいて入力信号のレベルを算出している。
換器の最小分解能に相当する信号レベルを最大値として
徐々に変化する傾斜信号を発生し、該傾斜信号を入力信
号に加算し、その和信号をアナログ−ディジタル変換器
に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の出力信号に
基づいて入力信号のレベルを算出している。
【００１７】また、本発明の計測器では、前記和信号が
アナログ−ディジタル変換器の任意の変換値を通過する
までの時間に基づいて入力信号のレベルを算出してい
る。
アナログ−ディジタル変換器の任意の変換値を通過する
までの時間に基づいて入力信号のレベルを算出してい
る。
【００１８】更に、本発明の計測器では、アナログ−デ
ィジタル変換器の最小分解能に相当する信号レベルを最
大値として階段状に変化するステップ信号を発生し、該
ステップ信号を入力信号に加算し、その和信号をアナロ
グ−ディジタル変換器に供給し、該アナログ−ディジタ
ル変換器の出力信号に基づいて入力信号のレベルを算出
している。
ィジタル変換器の最小分解能に相当する信号レベルを最
大値として階段状に変化するステップ信号を発生し、該
ステップ信号を入力信号に加算し、その和信号をアナロ
グ−ディジタル変換器に供給し、該アナログ−ディジタ
ル変換器の出力信号に基づいて入力信号のレベルを算出
している。
【００１９】また更に、本発明の計測器では、前記ステ
ップ信号の各ステップ毎に前記アナログ−ディジタル変
換器の出力信号を積算し、この積算結果の平均値を入力
信号のレベルとして出力している。
ップ信号の各ステップ毎に前記アナログ−ディジタル変
換器の出力信号を積算し、この積算結果の平均値を入力
信号のレベルとして出力している。
【００２０】本発明の計測器では、入力信号が交流信号
である場合、該交流信号の各サイクル毎にステップ信号
を発生して入力信号に加算し、その和信号をアナログ−
ディジタル変換器に供給し、交流信号の所定の位相角毎
にアナログ−ディジタル変換器の出力信号を積算し、こ
の積算結果の平均値を入力信号のレベルとして出力して
いる。
である場合、該交流信号の各サイクル毎にステップ信号
を発生して入力信号に加算し、その和信号をアナログ−
ディジタル変換器に供給し、交流信号の所定の位相角毎
にアナログ−ディジタル変換器の出力信号を積算し、こ
の積算結果の平均値を入力信号のレベルとして出力して
いる。
【００２１】また、本発明の計測器では、前記ステップ
信号をアナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当
する信号レベルの半分の信号レベルからアナログ−ディ
ジタル変換器の出力信号に基づいて変化させている。
信号をアナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当
する信号レベルの半分の信号レベルからアナログ−ディ
ジタル変換器の出力信号に基づいて変化させている。
【００２２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の一実施例に係わる計測器の回路構
成を示すブロック図である。同図に示す計測器１５は、
例えば８ビットのＡＤコンバータ１３および８ビットの
ディジタル−アナログ変換器（以下、ＤＡコンバータと
略称する）１６を内蔵する８ビットのワンチップマイコ
ン１４を使用して、センサ１からの入力信号のレベルを
計測しようとするものであり、センサ１からの入力信号
は入力インタフェース（ＩＦ）１２を介して加算器１９
の一方の入力に供給されている。
る。図１は、本発明の一実施例に係わる計測器の回路構
成を示すブロック図である。同図に示す計測器１５は、
例えば８ビットのＡＤコンバータ１３および８ビットの
ディジタル−アナログ変換器（以下、ＤＡコンバータと
略称する）１６を内蔵する８ビットのワンチップマイコ
ン１４を使用して、センサ１からの入力信号のレベルを
計測しようとするものであり、センサ１からの入力信号
は入力インタフェース（ＩＦ）１２を介して加算器１９
の一方の入力に供給されている。
【００２３】加算器１９の他方の入力には、マイコン１
４に内蔵されているＤＡコンバータ１６の出力信号が抵
抗１７，１８からなる抵抗分圧器２０によって分圧され
た分圧信号が供給されている。
４に内蔵されているＤＡコンバータ１６の出力信号が抵
抗１７，１８からなる抵抗分圧器２０によって分圧され
た分圧信号が供給されている。
【００２４】前記抵抗分圧器２０を構成する抵抗１７，
１８の抵抗値は、該抵抗分圧器２０の分圧比が例えば
８：１に設定されるとともに、またＤＡコンバータ１６
の出力信号はディジタル信号で０から７までの８段階に
相当するステップ信号が階段状に徐々に増大するもので
あり、この階段状に増大するステップ信号が抵抗分圧器
２０を介して加算器１９に入力されるようになってい
る。なお、この場合、ＡＤコンバータ１３およびＤＡコ
ンバータ１６はマイコン１４に内蔵されているものであ
るため、両者の分解能は同じであるものとしている。
１８の抵抗値は、該抵抗分圧器２０の分圧比が例えば
８：１に設定されるとともに、またＤＡコンバータ１６
の出力信号はディジタル信号で０から７までの８段階に
相当するステップ信号が階段状に徐々に増大するもので
あり、この階段状に増大するステップ信号が抵抗分圧器
２０を介して加算器１９に入力されるようになってい
る。なお、この場合、ＡＤコンバータ１３およびＤＡコ
ンバータ１６はマイコン１４に内蔵されているものであ
るため、両者の分解能は同じであるものとしている。
【００２５】図２を参照して、更に詳細に説明すると、
図２に示すグラフにおいて横軸は時間であり、縦軸は電
圧軸であるが、この縦軸における数字１，２，３，・・
・はＡＤコンバータ１３の出力信号が１，２，３，・・
・となるＡＤコンバータ１３の変換しきい値を示してい
るものであり、例えば５ＶのフルスケールのＡＤコンバ
ータ１３で分解能が８ビットの場合には、この変換しき
い値の１は５Ｖの１／２５６Ｖ、すなわち約１９．５ｍ
Ｖに相当し、２は約３９ｍＶに相当する。
図２に示すグラフにおいて横軸は時間であり、縦軸は電
圧軸であるが、この縦軸における数字１，２，３，・・
・はＡＤコンバータ１３の出力信号が１，２，３，・・
・となるＡＤコンバータ１３の変換しきい値を示してい
るものであり、例えば５ＶのフルスケールのＡＤコンバ
ータ１３で分解能が８ビットの場合には、この変換しき
い値の１は５Ｖの１／２５６Ｖ、すなわち約１９．５ｍ
Ｖに相当し、２は約３９ｍＶに相当する。
【００２６】また、図２のグラフで横方向の太線で示す
入力信号、すなわち加算器１９に供給される入力信号
は、変換しきい値の１と２の間にあり、約２７ｍＶであ
る。５Ｖフルスケールで８ビットのＡＤコンバータ１３
では、上述したように、入力信号を約１９．５ｍＶの刻
みでしか判別できないので、この入力信号をそのままＡ
Ｄコンバータ１３に入力すれば、ＡＤコンバータ１３の
出力信号、すなわち変換値は、１となる。
入力信号、すなわち加算器１９に供給される入力信号
は、変換しきい値の１と２の間にあり、約２７ｍＶであ
る。５Ｖフルスケールで８ビットのＡＤコンバータ１３
では、上述したように、入力信号を約１９．５ｍＶの刻
みでしか判別できないので、この入力信号をそのままＡ
Ｄコンバータ１３に入力すれば、ＡＤコンバータ１３の
出力信号、すなわち変換値は、１となる。
【００２７】しかしながら、本実施例では、図１に示す
ように、入力信号は加算器１９に入力され、ここで加算
器１９の他方の入力に供給される階段状のステップ信号
と加算される。この階段状のステップ信号は、図２に示
すように、ＡＤコンバータ１３の最小分解能である１
９．５ｍＶの電圧を例えば８段階に分割し、０Ｖから１
９．５ｍＶの１／８ずつ階段状に増大する信号である。
ように、入力信号は加算器１９に入力され、ここで加算
器１９の他方の入力に供給される階段状のステップ信号
と加算される。この階段状のステップ信号は、図２に示
すように、ＡＤコンバータ１３の最小分解能である１
９．５ｍＶの電圧を例えば８段階に分割し、０Ｖから１
９．５ｍＶの１／８ずつ階段状に増大する信号である。
【００２８】このようなステップ信号が加算器１９にお
いて入力信号に加算されるものであるため、加算器１９
の出力信号は太線で示す入力信号の上に太線で示す加算
器の出力信号のようになる。
いて入力信号に加算されるものであるため、加算器１９
の出力信号は太線で示す入力信号の上に太線で示す加算
器の出力信号のようになる。
【００２９】上述したように太線で示す加算器１９のス
テップ状の出力信号は、図２に示すように、最初入力信
号と同じレベルにあったものが徐々に上昇して、途中で
ＡＤコンバータ１３の変換しきい値の２を越えるように
なっているので、このステップ状の加算器１９の出力信
号を図１に示すようにＡＤコンバータ１３に入力した場
合には、ＡＤコンバータ１３の出力信号、すなわち変換
値は、図２に示すように、「１１１１２２２」のように
８段階のステップ信号に合わせて変化する。このＡＤコ
ンバータ１３の出力信号「１１１１２２２」を加算して
平均すると、１．３７５となる。この１．３７５は、ア
ナログ電圧に変換すると、５Ｖ×１．３７５／２５６＝
２６．９ｍＶとなり、実際の入力信号の２７ｍＶにほぼ
等しい電圧であることが分かる。
テップ状の出力信号は、図２に示すように、最初入力信
号と同じレベルにあったものが徐々に上昇して、途中で
ＡＤコンバータ１３の変換しきい値の２を越えるように
なっているので、このステップ状の加算器１９の出力信
号を図１に示すようにＡＤコンバータ１３に入力した場
合には、ＡＤコンバータ１３の出力信号、すなわち変換
値は、図２に示すように、「１１１１２２２」のように
８段階のステップ信号に合わせて変化する。このＡＤコ
ンバータ１３の出力信号「１１１１２２２」を加算して
平均すると、１．３７５となる。この１．３７５は、ア
ナログ電圧に変換すると、５Ｖ×１．３７５／２５６＝
２６．９ｍＶとなり、実際の入力信号の２７ｍＶにほぼ
等しい電圧であることが分かる。
【００３０】すなわち、加算器１９の他方の入力に供給
される階段状に変化するステップ信号は、ＡＤコンバー
タ１３の最小分解能に相当する電圧を最大値とし、この
電圧を８分割して１／８ずつ階段状に変化するようにし
たものであるが、これは抵抗１７，１８からなる抵抗分
圧器２０の分圧比を８：１にするとともに、ＡＤコンバ
ータ１３と同じ最小分解能を有するＤＡコンバータ１６
の出力信号をステップ信号の階段状の変化に合わせて、
０，１，２，・・・，６，７と変化させ、このＤＡコン
バータ１６の出力信号を前記抵抗分圧器２０を介するこ
とにより得られ、これが加算器１９の他方の入力に供給
されることになる。
される階段状に変化するステップ信号は、ＡＤコンバー
タ１３の最小分解能に相当する電圧を最大値とし、この
電圧を８分割して１／８ずつ階段状に変化するようにし
たものであるが、これは抵抗１７，１８からなる抵抗分
圧器２０の分圧比を８：１にするとともに、ＡＤコンバ
ータ１３と同じ最小分解能を有するＤＡコンバータ１６
の出力信号をステップ信号の階段状の変化に合わせて、
０，１，２，・・・，６，７と変化させ、このＤＡコン
バータ１６の出力信号を前記抵抗分圧器２０を介するこ
とにより得られ、これが加算器１９の他方の入力に供給
されることになる。
【００３１】上述したように、ＡＤコンバータ１３の最
小分解能を８分割して得られた階段状に変化するステッ
プ信号を加算器１９において入力信号に加算し、この加
算結果をＡＤコンバータ１３に供給し、該ＡＤコンバー
タ１３の出力信号をステップ信号毎に積算平均すること
により、分解能、すなわち精度を向上することができる
のである。上述したように、８分割した場合には、分解
能として３ビット相当の向上が得られたことになり、８
ビットのＡＤコンバータ１３と合わせて、１１ビットの
ＡＤコンバータに相当する精度が得られたことになる。
小分解能を８分割して得られた階段状に変化するステッ
プ信号を加算器１９において入力信号に加算し、この加
算結果をＡＤコンバータ１３に供給し、該ＡＤコンバー
タ１３の出力信号をステップ信号毎に積算平均すること
により、分解能、すなわち精度を向上することができる
のである。上述したように、８分割した場合には、分解
能として３ビット相当の向上が得られたことになり、８
ビットのＡＤコンバータ１３と合わせて、１１ビットの
ＡＤコンバータに相当する精度が得られたことになる。
【００３２】また、抵抗分圧器２０を構成する抵抗１
７，１８の分圧比を１６：１とするとともに、ＤＡコン
バータ１６の出力を０，１，２，・・・，１４，１５の
ように１つずつ上昇していくことにより、１６段階に分
割された階段状のステップ信号が発生するが、このステ
ップ信号を同様に加算器１９に供給し、ＡＤコンバータ
１３の出力をステップ信号毎に積算して平均することに
より、分解能として４ビット相当の向上を得ることがで
き、マイコン１４に内蔵した８ビットのＡＤコンバータ
１３で１２ビットのＡＤコンバータに相当する精度を得
ることができる。
７，１８の分圧比を１６：１とするとともに、ＤＡコン
バータ１６の出力を０，１，２，・・・，１４，１５の
ように１つずつ上昇していくことにより、１６段階に分
割された階段状のステップ信号が発生するが、このステ
ップ信号を同様に加算器１９に供給し、ＡＤコンバータ
１３の出力をステップ信号毎に積算して平均することに
より、分解能として４ビット相当の向上を得ることがで
き、マイコン１４に内蔵した８ビットのＡＤコンバータ
１３で１２ビットのＡＤコンバータに相当する精度を得
ることができる。
【００３３】なお、上記実施例では、ＡＤコンバータ１
３およびＤＡコンバータ１６はマイコン１４に内蔵され
ているものを利用し、両コンバータ１３，１６は同じ最
小分解能を有するものとして説明し、これにより前記階
段状に変化するステップ信号を発生していたものである
が、この階段状に変化するステップ信号を発生する方法
は、上述した方法に限定されるものでなく、ＤＡコンバ
ータ１６がＡＤコンバータ１３と同じマイコン１４に内
蔵しているものでなく、ＤＡコンバータ１６が全く独立
したものである場合には、抵抗１７，１８からなる抵抗
分圧器２０の分圧比とＤＡコンバータ１６の出力信号と
を上述したように対応させる必要は全くなく、ＤＡコン
バータ１６は単にＡＤコンバータ１３の最小分解能に相
当する電圧レベルを最大値として階段状に徐々に増大す
るステップ信号を発生するように構成させればよいもの
である。
３およびＤＡコンバータ１６はマイコン１４に内蔵され
ているものを利用し、両コンバータ１３，１６は同じ最
小分解能を有するものとして説明し、これにより前記階
段状に変化するステップ信号を発生していたものである
が、この階段状に変化するステップ信号を発生する方法
は、上述した方法に限定されるものでなく、ＤＡコンバ
ータ１６がＡＤコンバータ１３と同じマイコン１４に内
蔵しているものでなく、ＤＡコンバータ１６が全く独立
したものである場合には、抵抗１７，１８からなる抵抗
分圧器２０の分圧比とＤＡコンバータ１６の出力信号と
を上述したように対応させる必要は全くなく、ＤＡコン
バータ１６は単にＡＤコンバータ１３の最小分解能に相
当する電圧レベルを最大値として階段状に徐々に増大す
るステップ信号を発生するように構成させればよいもの
である。
【００３４】前記実施例は、センサ１から供給される入
力信号が直流の場合であったが、該入力信号が交流の場
合には、図３に示すように、交流の１サイクル毎に前記
ステップ信号を階段状に１ステップずつ上昇していっ
て、これを交流入力信号の各サイクルに加算し、この積
算結果を前記実施例と同様に平均化すればよいことにな
る。すなわち、ステップ信号が８段階のものである場合
には、交流入力信号が８サイクル入力され、この８サイ
クルの各々でステップ信号が加算された後、平均化する
ことにより、分解能を向上することができる。
力信号が直流の場合であったが、該入力信号が交流の場
合には、図３に示すように、交流の１サイクル毎に前記
ステップ信号を階段状に１ステップずつ上昇していっ
て、これを交流入力信号の各サイクルに加算し、この積
算結果を前記実施例と同様に平均化すればよいことにな
る。すなわち、ステップ信号が８段階のものである場合
には、交流入力信号が８サイクル入力され、この８サイ
クルの各々でステップ信号が加算された後、平均化する
ことにより、分解能を向上することができる。
【００３５】また、前記実施例では、階段状に変化する
ステップ信号を０Ｖから最小分解能に相当する最大電圧
レベルまで変化させ、このように変化するステップ信号
を入力信号に加算しているが、このようにステップ信号
を最大電圧レベルまで変化させなくても、例えば図２に
おいて太線で示す入力信号を加えられたステップ信号が
ＡＤコンバータの変換しきい値の２を越えた場合には該
ステップ信号の出力を停止するようにすることもでき
る。これは、入力信号を加えられたステップ信号がＡＤ
コンバータの変換しきい値の２を越えた場合には以降の
値はすべて２であることは自明であるからである。な
お、この処理はＡＤコンバータの出力信号を監視し、こ
の出力信号が変化した時、すなわち上記例では１から２
に変化した時にステップ信号の発生を停止すればよいも
のである。
ステップ信号を０Ｖから最小分解能に相当する最大電圧
レベルまで変化させ、このように変化するステップ信号
を入力信号に加算しているが、このようにステップ信号
を最大電圧レベルまで変化させなくても、例えば図２に
おいて太線で示す入力信号を加えられたステップ信号が
ＡＤコンバータの変換しきい値の２を越えた場合には該
ステップ信号の出力を停止するようにすることもでき
る。これは、入力信号を加えられたステップ信号がＡＤ
コンバータの変換しきい値の２を越えた場合には以降の
値はすべて２であることは自明であるからである。な
お、この処理はＡＤコンバータの出力信号を監視し、こ
の出力信号が変化した時、すなわち上記例では１から２
に変化した時にステップ信号の発生を停止すればよいも
のである。
【００３６】更に、上記実施例では、前記加算器１９の
他方の入力に供給されるステップ信号を階段状に徐々に
変化させるようにしているが、これに限定されるもので
なく、例えばソフトウェアにおける２分割探索と同じア
ルゴリズムで、ＤＡコンバータ１６の出力値として、ま
ず中央値（上記実施例のように８分割の場合には、４）
を出力し、これに対する加算平均化処理によりＡＤコン
バータ１３の変換値が変化するかどうかを調べ、この結
果に基づいて変換値が変化しない場合には、更にＤＡコ
ンバータ１６から４と７との間の中央値として６を出力
して調べるというような方法でも可能である。このよう
な方法を使用した場合には、分割数が１６，３２と細か
くなっても、処理時間はあまり長くならないという利点
がある。
他方の入力に供給されるステップ信号を階段状に徐々に
変化させるようにしているが、これに限定されるもので
なく、例えばソフトウェアにおける２分割探索と同じア
ルゴリズムで、ＤＡコンバータ１６の出力値として、ま
ず中央値（上記実施例のように８分割の場合には、４）
を出力し、これに対する加算平均化処理によりＡＤコン
バータ１３の変換値が変化するかどうかを調べ、この結
果に基づいて変換値が変化しない場合には、更にＤＡコ
ンバータ１６から４と７との間の中央値として６を出力
して調べるというような方法でも可能である。このよう
な方法を使用した場合には、分割数が１６，３２と細か
くなっても、処理時間はあまり長くならないという利点
がある。
【００３７】また、上記実施例は、加算器１９の他方の
入力に供給される信号として階段状に変化するステップ
信号を利用しているが、これに限定されるものでなく、
図４に示すように連続的に変化する傾斜信号３１を利用
することもできる。この傾斜信号３１は図示のように０
Ｖから最小分解能に相当する電圧レベルまで連続的に増
大変化するものである。このような傾斜信号は例えば鋸
歯状波発生器により出力することができる。
入力に供給される信号として階段状に変化するステップ
信号を利用しているが、これに限定されるものでなく、
図４に示すように連続的に変化する傾斜信号３１を利用
することもできる。この傾斜信号３１は図示のように０
Ｖから最小分解能に相当する電圧レベルまで連続的に増
大変化するものである。このような傾斜信号は例えば鋸
歯状波発生器により出力することができる。
【００３８】そして、このような傾斜信号を加算器１９
に供給して、入力信号に加算すれば、図４において太線
で示す加算器出力信号が得られる。従って、この加算器
出力信号をＡＤコンバータに入力し、このＡＤコンバー
タの変換値が変化する時点ｔo を検出し、この変化時点
ｔo に基づいて下記に示すような演算処理を行うことに
より、ＡＤコンバータの出力を補正した精度の高い計測
値を得ることができる。
に供給して、入力信号に加算すれば、図４において太線
で示す加算器出力信号が得られる。従って、この加算器
出力信号をＡＤコンバータに入力し、このＡＤコンバー
タの変換値が変化する時点ｔo を検出し、この変化時点
ｔo に基づいて下記に示すような演算処理を行うことに
より、ＡＤコンバータの出力を補正した精度の高い計測
値を得ることができる。
【００３９】すなわち、図４に示すように、傾斜信号の
周期をｔd とし、入力信号の最小分解能レベル以下の電
圧をｖo とすれば、次式の関係が成立する。 １／ｔd ＝（１−ｖo ）／ｔo この式から前記電圧ｖo は次式のようになる。 ｖo ＝１−ｔo ／ｔd 従って、このように変化時点ｔo と傾斜信号の周期ｔd
とに基づいて最小分解能レベル以下の電圧ｖo を算出
し、この値をＡＤコンバータの出力信号に加算すること
により入力信号に対する更に高精度な値を得ることがで
きる。
周期をｔd とし、入力信号の最小分解能レベル以下の電
圧をｖo とすれば、次式の関係が成立する。 １／ｔd ＝（１−ｖo ）／ｔo この式から前記電圧ｖo は次式のようになる。 ｖo ＝１−ｔo ／ｔd 従って、このように変化時点ｔo と傾斜信号の周期ｔd
とに基づいて最小分解能レベル以下の電圧ｖo を算出
し、この値をＡＤコンバータの出力信号に加算すること
により入力信号に対する更に高精度な値を得ることがで
きる。
【００４０】なお、上述した各実施例では、階段状に変
化するステップ信号および連続的に変化する傾斜信号
は、両者とも０Ｖ等の低レベルから高レベルに増大する
信号として示しているが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、逆に高レベルから低レベルに変化するような
信号でも同様に適用することができる。
化するステップ信号および連続的に変化する傾斜信号
は、両者とも０Ｖ等の低レベルから高レベルに増大する
信号として示しているが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、逆に高レベルから低レベルに変化するような
信号でも同様に適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当する信
号レベルを最大値として徐々に変化する傾斜信号または
階段状に変化するステップ信号を発生し、該信号を入力
信号に加算し、その和信号をアナログ−ディジタル変換
器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の出力信号
に基づいて入力信号のレベルを算出しているので、低価
格低精度のアナログ−ディジタル変換器を使用して、高
精度の計測を経済的に行うことができる。
アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当する信
号レベルを最大値として徐々に変化する傾斜信号または
階段状に変化するステップ信号を発生し、該信号を入力
信号に加算し、その和信号をアナログ−ディジタル変換
器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の出力信号
に基づいて入力信号のレベルを算出しているので、低価
格低精度のアナログ−ディジタル変換器を使用して、高
精度の計測を経済的に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例に係わる計測器の回路構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図１に示す計測器の作用を示す説明図である。
【図３】入力信号が交流信号の場合の波形図である。
【図４】加算器において入力信号に加えられる信号とし
て連続した傾斜信号を示す説明図である。
て連続した傾斜信号を示す説明図である。
【図５】従来の計測器の構成を示すブロック図である。
１ センサ １２ 入力インタフェース １３ ＡＤコンバータ １４ マイコン １５ 計測器 １６ ＤＡコンバータ １７，１８ 抵抗 １９ 加算器 ２０ 抵抗分圧器
Claims (6)
- 【請求項１】 アナログ−ディジタル変換器を用いて入
力信号のレベルを計測する計測器であって、 前記アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当す
る信号レベルを最大値として徐々に変化する傾斜信号を
発生する傾斜信号発生手段と、 前記入力信号と前記傾斜信号を加算する加算器と、 該加算器から出力される和信号を前記アナログ−ディジ
タル変換器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の
出力信号に基づいて前記入力信号のレベルを算出するレ
ベル算出手段とを有することを特徴とする計測器。 - 【請求項２】 前記レベル算出手段は、前記和信号が前
記アナログ−ディジタル変換器の任意の変換値を通過す
るまでの時間に基づいて前記入力信号のレベルを算出す
る手段を有することを特徴とする請求項１記載の計測
器。 - 【請求項３】 アナログ−ディジタル変換器を用いて入
力信号のレベルを計測する計測器であって、 前記アナログ−ディジタル変換器の最小分解能に相当す
る信号レベルを最大値として階段状に変化するステップ
信号を発生するステップ信号発生手段と、 前記入力信号と前記ステップ信号を加算する加算器と、 該加算器から出力される和信号を前記アナログ−ディジ
タル変換器に供給し、該アナログ−ディジタル変換器の
出力信号に基づいて前記入力信号のレベルを算出するレ
ベル算出手段とを有することを特徴とする計測器。 - 【請求項４】 前記レベル算出手段は、前記ステップ信
号の各ステップ毎に前記アナログ−ディジタル変換器の
出力信号を積算し、この積算結果の平均値を前記入力信
号のレベルとして出力する積算平均化手段を有すること
を特徴とする請求項３記載の計測器。 - 【請求項５】 前記入力信号が交流信号である場合、前
記ステップ信号発生手段は、前記交流信号の各サイクル
毎に前記ステップ信号を発生する手段を有し、前記レベ
ル算出手段は、前記交流信号の所定の位相角毎に前記ア
ナログ−ディジタル変換器の出力信号を積算し、この積
算結果の平均値を前記入力信号のレベルとして出力する
積算平均化手段を有することを特徴とする請求項３記載
の計測器。 - 【請求項６】 前記ステップ信号発生手段は、前記ステ
ップ信号を前記最小分解能に相当する信号レベルの半分
の信号レベルから前記アナログ−ディジタル変換器の出
力信号に基づいて変化させる手段を有することを特徴と
する請求項３記載の計測器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3439294A JPH07244089A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 計測器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3439294A JPH07244089A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 計測器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244089A true JPH07244089A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12412907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3439294A Pending JPH07244089A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 計測器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07244089A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001051202A (ja) * | 1999-06-04 | 2001-02-23 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型顕微鏡の測定パラメータ決定方法及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP3439294A patent/JPH07244089A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001051202A (ja) * | 1999-06-04 | 2001-02-23 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型顕微鏡の測定パラメータ決定方法及びコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体 |
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