JPH0779163A - D/a変換回路 - Google Patents

D/a変換回路

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JPH0779163A
JPH0779163A JP22081693A JP22081693A JPH0779163A JP H0779163 A JPH0779163 A JP H0779163A JP 22081693 A JP22081693 A JP 22081693A JP 22081693 A JP22081693 A JP 22081693A JP H0779163 A JPH0779163 A JP H0779163A
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Kenji Asanuma
謙治 浅沼
Eiichi Nabeta
栄一 鍋田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分解能を落とすことなく、リップルを低減さ
せる。 【構成】 パルス幅(PWM)変調とローパスフィルタ
とを利用してD/A変換を行なうに当たり、ラッチ回路
3に与えられるディジタル入力設定値を上位mビット,
下位nビットに分割し、+n選択ロジック6A、加算器
7A,7B,7Cおよびセレクタ8Aなどを用いてラッ
チ回路3からの上位mビットを、下位nビットに応じて
周期的に変化させることにより、分解能は一定値に保持
したままリップルだけを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばディジタル処
理装置を備えた発信器を含むプロセス機器において、計
測値等をディジタル処理したディジタルデータを4〜2
0mAのアナログ電流値に変換し、これを上位のコント
ローラ等に伝送する計測システムなどに用いて好適なD
/A(ディジタル/アナログ)変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のD/A変換回路としては
ラダー形,重み形などと呼ばれるものが一般的に良く知
られている。しかし、上記のようなプロセス機器ではそ
の消費電力(電流)が極めて少ないことが要求され、こ
のような観点からパルス幅変調(PWMとも略称する)
を利用したD/A変換回路が用いられている。
【0003】図8にかかる原理にもとづく従来のD/A
変換回路例を示す。同図において、1はマイクロコンピ
ュータ(マイコンともいう)などの処理装置、2はカウ
ンタ、3はラッチ回路、4はコンパレータ、5はローパ
スフィルタ(LPF)である。
【0004】このような構成において、マイコン1から
のディジタル量(設定値)はラッチ回路3にラッチされ
る一方、カウンタ2はクロック信号を順次カウントす
る。両者の値はコンパレータ4において比較され、カウ
ンタ2の出力がラッチ回路3の出力よりも大きいときに
はハイレベル(H)の信号を、また、小さいときはロー
レベル(L)の信号をそれぞれ出力する。この出力はL
PF5において平滑化され、アナログ量として出力され
る。
【0005】いま、例えばクロック周波数を例えば3.
6864MHzとすると、PWM波形の周期は図9
(イ)に示すように、約17.8mSとなる。これに対
し、マイコン1からのディジタル設定値を43691と
すると、この場合のコンパレータ4の出力は図9(イ)
のような波形となる。これを複数周期分示したのが図9
(ロ)であり、同(ハ)はこれをLPF5にて平滑化し
た波形を示している。ここで、図9(イ)の波形は信号
のハイレベル,ローレベルの関係が図8の動作と逆にな
っているが、これは反転型のLPFを使用したためであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路には、図9(ハ)のアナログ出力波形にも示すよう
に出力波形のリップルが大きいという問題がある。これ
には、LPFに関し、(1)そのカットオフ周波数を低
下させる、(2)その次数を上げるなどの方法が考えら
れるが、(1)では応答遅れが生じる、(2)では回路
が複雑になるだけでなく消費電流が増大し、さらには位
相遅れが生じるなどの難点がある。
【0007】一方、PWM周期を短くすべく、(3)ク
ロックを高速化する、(4)カウンタ,ラッチ回路のビ
ット数を減少させるなどの方法も考えられるが、(3)
では消費電流が増大し、(4)では分解能が低下するな
どの問題が生じる。したがって、この発明の課題は消費
電流を増やすことなく、かつ分解能を低下させることな
く、リップルを低減させることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、(m+n)ビットのディジタル
入力設定値と、クロック信号をカウントする(n+m)
ビットのカウンタの出力とを比較してパルス幅変調(P
WM)信号を得、これを平滑化してアナログ信号を得る
D/A変換回路において、前記ディジタル入力設定値を
上位mビット,下位nビットに分割し、この上位mビッ
トで決まる値を下位nビットに従って周期的に変化させ
る補正回路を設け、この補正回路出力と前記カウンタか
らの下位mビットとを比較してPWM信号を得ることを
特徴としている。
【0009】
【作用】ディジタル入力設定値を上位mビット,下位n
ビットに分割し、上位mビットで定まるPWM信号のパ
ルス幅を、下位nビットに従って周期的に補正すること
により、分解能を落とすことなくPWM信号の周波数を
上げ、その結果リップルを低減させる。
【0010】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示すブロック図
で、図8に示すものに対し+n選択ロジック回路(単に
ロジック回路ともいう)6A、+1加算器7A,+2加
算器7B,+3加算器7Cおよび4入力1出力(4→
1)のセレクタ8Aなどを付加して構成される。また、
ここでは16ビットのカウンタ2の上位2ビット(C1
5,C14)をロジック回路6Aへ、下位14(C13
〜C0)ビットをコンパレータ4へそれぞれ与えるもの
とし、また、16ビットのラッチ回路3の上位14ビッ
ト(L15〜L2)を直接、或いは+1加算器7A,+
2加算器7B,+3加算器7Cを介してセレクタ8A
へ、下位2ビット(L1,L0)をロジック回路6Aへ
与えるものとしている。
【0011】ロジック回路6Aはカウンタ2とラッチ回
路3の各ビットC15,C14およびL1,L0の値に
応じて図2に示すように「00」,「01」,「10」
および「11」の信号を出力し、セレクタ8Aに与え
る。セレクタ8Aはロジック回路6Aからの出力が「0
0」のときは入力「A」、つまりラッチ回路3からの上
位14ビット(L15〜L2)を選択し、「01」のと
きは入力「B」、つまり+1加算器7Aからの出力,
「10」のときは入力「C」、つまり+2加算器7Bか
らの出力,「11」のときは入力「D」、つまり+3加
算器7Cからの出力をそれぞれ選択する。
【0012】したがって、セレクタ8Aからはラッチ回
路3からの上位14ビット(L15〜L2)がそのま
ま、または加算器7A,7B,7Cによりこの値に+
1,+2または+3した値が出力され、これがカウンタ
2からの下位14ビットと比較されることになる。な
お、加算器7A,7B,7Cのいずれを使用するかは、
ラッチ回路3に設定されるディジタル入力値によって定
まり、例えば、入力値を4で割ったときの余りが1か,
2か,3かによって加算器7A,7B,7Cの何れかが
使用されることになる。また、16ビットを14ビット
と2ビットに分割したが、その他の数で分割しても良い
のはいうまでもない。
【0013】以上の動作を示すのが図3で、同(イ)は
PWM出力波形、(ロ),(ハ)はカウンタの上位2ビ
ットを示している。図9と比較すれば明らかなように、
PWM周期が図9の場合の1/4(65536/4=1
6384)になっていることが分かる。そして、入力設
定値は図9の場合と同じく43691で、これは4では
割り切れず端数が3となるので、図1の+3加算器7C
によって「3」を周期的に補正するようにする。例え
ば、ここでは4周期を単位とするその第4周期毎に
「3」を加算することにより、その端数「3」を周期的
に補正し、分解能を低下させないようにしている。
【0014】図4は図1に示すローパスフィルタの特性
例を説明するためのグラフで、次数が「3」の例であ
る。つまり、クロック信号の周波数は図9の場合と同じ
く3.6864MHzであるから、PWM周波数は3.
6864MHz/216≒56.25Hzとなる。これに
対し、図1の如くした場合のPWM周波数は約225H
zとなるので、ローパスフィルタのゲインは図4からも
ほぼ明らかなように約36dB下がることになり、これ
によってリップルは凡そ1/64に低下し、リップルを
大幅に低減し得ることが分かる。
【0015】図5は図1の変形例を示すブロック図であ
る。これは、図1の+n選択ロジック6Aに代えて+1
選択ロジック6を設けるとともに、図1の+1加算器7
A,+2加算器7Bおよび+3加算器7Cに代えて+1
加算器7を1つだけ設けるようにした点が特徴で、その
他の点は図1と同様である。なお、セレクタも4入力1
出力のものが2入力1出力となっていることから、図1
に示すものとは若干異なるものとして符号8を付してい
る。
【0016】この場合の+1選択ロジック6の入出力の
関係を示すのが、図6である。すなわち、入力設定値を
図1の場合と同じく43691とすれば、これを4で割
ったときの端数は「3」であるから、これを+1加算器
7により4周期を1つの単位とする第2周期,第3周
期,第4周期でそれぞれ「1」を加算することによ
り、その端数「3」を周期的に補正し、分解能を低下さ
せないようにしている。
【0017】以上の動作を示すのが図7で、クロック信
号の周波数やPWM周期、さらには入力設定値等につい
ては図3の場合と同じである。相違する点は、図3では
4周期を1つの単位とする第4周期毎に+3を加算し
ているのに対し、ここでは,,の各周期で「+
1」するようにしている点で、こうすることにより図1
に示すものよりは簡単な構成で、しかも補正量に変動の
少ない補正を可能にしている。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、入力データを上位数
ビット,下位数ビットに分割し、上位数ビットで定まる
PWMパルス幅を、下位ビットに従って周期的に補正す
ることで、(上位数ビット+下位数ビット)の分解能を
確保するようにしたので、動作クロック周波数を上げた
り、LPFを改変することなくリップルを低減させるこ
とが可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す+n選択ロジック回路の入出力の関
係を説明するための説明図である。
【図3】図1の動作を説明するための波形図である。
【図4】ローパスフィルタの特性例を示すグラフであ
る。
【図5】図1の変形例を示すブロック図である。
【図6】図5に示す+1選択ロジック回路の入出力の関
係を説明するための説明図である。
【図7】図5の動作を説明するための波形図である。
【図8】従来例を示すブロック図である。
【図9】図8の出力波形を示す波形図である。
【符号の説明】
1…マイクロコンピュータ(マイコン)、2…カウン
タ、3…ラッチ回路、4…コンパレータ、5…ローパス
フィルタ(LPF)、6,6A…選択ロジック回路、
7,7A,7B,7C…加算器、8,8A…セレクタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (m+n)ビットのディジタル入力設定
    値と、クロック信号をカウントする(n+m)ビットの
    カウンタの出力とを比較してパルス幅変調(PWM)信
    号を得、これを平滑化してアナログ信号を得るD/A変
    換回路において、 前記ディジタル入力設定値を上位mビット,下位nビッ
    トに分割し、この上位mビットで決まる値を下位nビッ
    トに従って周期的に変化させる補正回路を設け、この補
    正回路出力と前記カウンタからの下位mビットとを比較
    してPWM信号を得ることを特徴とするD/A変換回
    路。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876267A (en) * 1996-08-19 1999-03-02 Fuji Manufacturing Co., Ltd. Blasting method and apparatus
JP2010187095A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Yokogawa Electric Corp D/a変換器
JP2010278669A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp Da変換回路
JP2012129849A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Nec Network & Sensor Systems Ltd デジタルアナログ変換装置およびその制御方法
JP2013128315A (ja) * 2013-02-18 2013-06-27 Japan Radio Co Ltd ディザ合成装置及びディザ合成方法

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