JPH08159752A - 積分回路 - Google Patents

積分回路

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JPH08159752A
JPH08159752A JP31938194A JP31938194A JPH08159752A JP H08159752 A JPH08159752 A JP H08159752A JP 31938194 A JP31938194 A JP 31938194A JP 31938194 A JP31938194 A JP 31938194A JP H08159752 A JPH08159752 A JP H08159752A
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JP
Japan
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offset
voltage
integrating circuit
operational amplifier
circuit
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JP31938194A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Maeda
一幸 前田
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 記憶したオフセット電圧が変動することを無
くし、より高精度にする。 【構成】 積分回路のオペアンプ3のオフセット値をデ
ィジタル値によって記憶するキャンセル手段1,2を設
け、積分回路のオフセット電圧であるアナログ電圧を公
知のAD変換によりディジタル値に変換し、そのディジ
タル値をRAMや電気的に書換え可能なROMやフリッ
プフロップ等の記憶素子に記憶させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等のアクティブ
タイプの測距装置等に用いられる積分回路に改良に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の積分回路の構成を示す回路
図であり、図中、23はオペアンプで、入力段にはFE
T(電圧効果型トランジスタ)等を用い、入力バイアス
電流を無くす構造になっている。22は抵抗値Rを持つ
抵抗で、入力電圧ViNを以下の関係より電流Iに交換す
る。
【0003】 I=ViN/R ……(1) 21はコンデンサである。ここで、前述の電流IをT秒
間積分した時のオペアンプ23の出力電圧ViNT は、 ViNT =(I×T)/C ……(2) となり、上記(1),(2)式より ViNT = −{(ViN×I)/(R×C)} ……(3) と表せる。
【0004】この様に抵抗RとコンデンサCとオペアン
プ23により、入力電圧ViNを積分する積分回路を構成
している。この例では、「T/(R×C)」が積分アン
プのゲインとなる。
【0005】ところが、オペアンプ23に入力バイアス
電流が有ると、入力バイアス電流を積分してしまい、誤
積分する。そこで先程述べた様に、入力段にFET等を
用いて入力バイアス電流を無くしている。しかしなが
ら、FETを使うと、VTHのバラツキが大きい為、オペ
アンプ23のオフセットVOFFSETが大きくなってしま
う。つまり、 I={(ViN−VOFFSET)/R} ……(4) ViNT ={(ViN−VOFFSET)/(R×C)}×T ……(5) となる。
【0006】ここで、ViN =VRef が無信号のとき、 ViNT =(VOFFSET×T)/(R×C) ……(6) となるので、入力信号「ViN=0」でもオペアンプ23
にオフセット電圧VOFFSETが有ると、積分ゲイン倍だけ
誤積分され、正しい積分ができなくなってしまう。そこ
で、図4の様にオフセットをキャンセルする公知の回路
が有る。
【0007】図4において、21,22,23は図3の
それと同じであり、次にオフセットキャンセル回路の構
成を説明する。
【0008】24はコンパレータ、25はFET等で構
成されるアナログスイッチ、26はオフセットを記憶す
るコンデンサ、27はマイコン等で構成される制御回路
であり、これらによりオフセットキャンセル回路を構成
している。
【0009】ここで、オフセットキャンセル動作につい
て説明する。
【0010】オフセットキャンセル時、制御回路27は
アナログスイッチ25をONする信号を出す。コンパレ
−タ24はオペアンプ23の出力である積分出力ViNT
と基準電圧VREF を比較し、この結果が「ViNT >V
Ref 」ならば“L(ローレベルの信号を意味する)”を
出力し、「ViNT ≦VRef 」ならば“H(ハイレベルの
信号を意味する)”を出力する。なお、オペアンプ23
のオフセット電圧VOFFSETはこの反転入力端子への入力
(−入力)と非反転入力端子への入力(+入力)との間
で、以下のような関係があるものとする。
【0011】 VOFFSET=(+入力)−(−入力) ……(7) ここで、「ViNT >VRef 」(VOFFSETが−)だと、V
iNT →−入力→R→ViNと電流が流れる。このとき、コ
ンパレータ24は“L”となるので、オフセット記憶用
コンデンサ26は−方向に充電され、この充電に伴って
オペアンプ23の+入力の電圧が下がる。すると、積分
出力ViNT も下がる。そして、オフセット電圧VOFFSET
がコンデンサ26に記憶された時、入力電圧ViNとオペ
アンプ23の−入力の電圧が等しくなるところで安定す
る。この様にして積分回路のオフセットがキャンセルさ
れる。そして、積分動作の時は制御手段27よりアナロ
グスイッチ25がOFFする信号が出力され、コンデン
サ26は先程のオフセット電圧を記憶することができ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、オフセット電圧を記憶するのにコンデンサ2
6を用い、アナログ的に記憶しているので、長時間積分
すると記憶した電圧が時間とともに変動してしまって誤
積分してしまう為、積分精度が落ちてしまう欠点が有っ
た。
【0013】コンデンサに記憶した電圧が時間により変
化する理由を、図5,図6を用いて詳しく説明する。図
5はコンデンサの回路図である。しかし、図5は理想の
コンデンサであって、厳密には図6の様に等価回路の様
になっている。
【0014】図6の30はコンデンサであるが、入力端
子には小さな抵抗31が接続されている。32は抵抗値
の非常に高い抵抗である。これはコンデンサの誘導体は
絶縁体だが、厳密に言うと非常に高い抵抗成分を持って
いる。コンデンサの誘電体には遅性分極が有り、これは
図6の様に33の抵抗値の高い抵抗と34の小さなコン
デンサとして表すことができる。
【0015】図5の様に、理想的なコンデンサの両端を
開放にすると、該コンデンサに記憶された電荷は逃げ道
が無いので長時間経過しても記憶された電圧は変わらな
いが、実際には図6の様な抵抗32や抵抗33とコンデ
ンサ34が有る為、コンデンサ30に記憶された電荷は
逃げてしまい、記憶された電圧が変わってしまう。
【0016】(発明の目的)本発明の第1の目的は、記
憶したオフセット電圧が変動することを無くし、より高
精度にすることのできる積分回路を提供することであ
る。
【0017】本発明の第2の目的は、より正確にオペア
ンプのオフセットを記憶し、精度の高いものにすること
のできる積分回路を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1記載の本発明は、積分回路のオペア
ンプのオフセット値をディジタル値によって記憶するキ
ャンセル手段を設け、積分回路のオフセット電圧である
アナログ電圧を公知のAD変換によりディジタル値に変
換し、そのディジタル値をRAMや電気的に書換え可能
なROMやフリップフロップ等の記憶素子に記憶させる
ようにしている。
【0019】また、上記第2の目的を達成するために、
請求項2記載の本発明は、該積分回路のオフセット値を
キャンセルする際に、オペアンプのゲインを上げるゲイ
ン可変手段を設け、オフセット値のキャンセル時には、
積分回路のゲインを上げ、オフセットにより積分される
電圧を大きくし、オフセットの差によるエラーを大きく
してオフセットを検出し易くするようにしている。
【0020】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
【0021】図1は本発明の一実施例における積分回路
の構成を示す回路図であり、1はマイコンやハードロジ
ック等で構成される回路の制御回路である。2はDAコ
ンバータで、制御回路1より発生するディジタル信号に
基づいてアナログ電圧を発生する。3はオペアンプで、
+入力(非反転入力端子)にはDAコンバータ2が接続
され、−入力(反転入力端子)と出力の間には電流Iを
積分する手段であるところのコンデンサ7,8(それぞ
れの容量をC1 ,C2 とする)が接続されている。4は
入力電圧を電流Iに変換する抵抗値Rを持つ抵抗であ
る。
【0022】通常この種の回路はいきなり積分回路とし
て使用されることはなく、例えばアクティブタイプの測
距装置において、受光信号を積分して測距情報を得るも
のに使用される場合、センサ信号を電圧に変換し、その
信号を増幅するアンプ(図1の12)等が有り、その先
にこの種の積分回路が接続されている。
【0023】11はインバータである。12はアンプで
あり、その出力側に前記抵抗4が接続されており、その
接続点をViNとする。5,6はアナログスイッチであ
る。
【0024】アナログスイッチ5,6がONするとコン
デンサ7と8が並列に接続されて、静電容量が増す。こ
の積分回路のゲインをGINT とすると、 GINT =−VOUT /ViN =−{T/(C×R)} ……(8) で表される。ここで、Tは積分時間であり、Cはオペア
ンプ3の−入力と出力の間に接続されるコンデンサの容
量である。よって、前記アナログスイッチ5と6がOF
Fの時には「C=C2 」となり、上記の(8)式は GINT =−T/(C2 ×R) ……(9) となる。また、アナログスイッチ5と6がONした時に
は、Cは「C1 +C2 」となり、上記(8)式は以下の
(10)式の様になり、積分ゲインを下げることができ
る。
【0025】 GINT =−T{(C1 +C2 )×R} ……(10) つまり、アナログスイッチ5と6をコントロールするこ
とにより、積分ゲインGINT を可変することができる。
このことは、オフセットキャンセル時のみ積分ゲインG
INT を大きくして、オフセットエラーを大きくして検出
し易くすることが可能となる。
【0026】9はコンパレータであり、前記の積分回路
の出力電圧ViNT と基準電圧VRefと比較し、その結果
を制御回路1へ入力している。10はアナログスイッチ
であり、インバータ11と共に積分回路のオフセットを
キャンセルする際に使用されるもので、その動作を2図
のタイミングチャートを用いて説明する。
【0027】図2において、Aは積分回路のオフセット
キャンセルをしている期間である。この時、制御回路1
からの信号ATZRが“H”になると、コンデンサ8
(C1)の両端に接続されたアナログスイッチ10がO
Nし、コンデンサ8の電荷を放電する。“H”の信号A
TZRはインバータ11にも入力され、該インバータ1
1からは逆位相の信号/ATZR(“L”の信号ATZ
R)が出力される為、アナログスイッチ5,6が共にO
FFし、コンデンサ8が切り離される。よって、積分回
路のコンデンサは7(C2 )のみとなる。
【0028】ここで、容量が、「C1 ≫C2 」とするこ
とにより、積分回路のゲインは大きくなる。これは、オ
ートオフセットキャンセル時には積分回路のゲインを大
きくすることにより、オフセットにより積分される電圧
を大きくし、オフセットの差によるエラーを大きくして
オフセットを検出し易くする為である。
【0029】次に、制御回路1はD/Aコンバータ2を
制御する信号のディジタルデータによりD/Aコンバー
タ2の出力DAOUT を基準電圧VRef 付近にする。オペ
アンプ3の+入力にはD/Aコンバータ2の出力電圧D
OUT が印加されているので、基準電圧VRef に近い電
圧が入力される。
【0030】 (DAOUT +VOFFSET)>ViN ……(11) 上記(11)式の様に、オペアンプ3の+入力とオペア
ンプ3のオフセット電圧を足した電圧VOFFSETが入力電
圧ViNより高い時、VOUT →C2 →R→ViNと電流が流
れるので、出力電圧VOUT は“H”となる。出力電圧V
OUT が“H”か“L”かはコンパレータ9の出力CMP
で検出でき、制御回路1は出力電圧VOUT が“H”なら
ば、D/Aコンバータ2のデータを1つ下げ、又出力電
圧VOUTが“L”ならば、D/Aコンバータ2を1つ上
げる。
【0031】図2の例では出力電圧VOUT が“H”なの
で、D/Aコンバータ2のデータは1つダウンする。す
ると、電圧DAOUT が少し下がる。そうして「(DA
OUT +VOFFSET)<ViN」となるまで繰り返される。
【0032】VOFFSETは積分回路のオフセット電圧で、
オペアンプ23のセットとコンパレータ9のオフセット
と、ViNに接続されたアンプ12のオフセット分も足し
合わせたものである。「(DAOUT +VOFFSET)<
iN」となったところで、ViN→R→C2 →VOUT と電
流が流れ、出力電圧VOUT は“H”レベルから“L”レ
ベルになる。それを検知した所で、D/Aコンバータ2
のディジタルデータはそのままにする。
【0033】次に、図2のBの期間において、制御回路
1が信号ATZRを“L”にしてアナログスイッチ10
をOFFし、アナログスイッチ5,6をONすることに
より、積分回路のコンデンサは8(C1 )と7(C2
が並列に接続されたこととなり、積分アンプのゲインを
元に戻すと共に、先程のオートオフセットキャンセル終
了時、コンデンサ7に充電された電圧は0になる(「C
1 ≫C2 」でコンデンサ8の電圧は0の為)。この時の
DAOUT の電圧は、「ViN+VOFFSET」となっている。
【0034】図2のTの期間は、積分回路が積分する時
間である。ViNは信号入力である。通常は不図示のアン
プ等の出力が接続されており、図2のAとBの間は無信
号となっている。図2のTの期間になると、ViNには積
分したい信号が印加される。T秒後の積分回路出力のV
iNT は、次式の様になる。
【0035】 ViNT =ViN×T/{(C1 +C2 )×R} ……(12) 本実施例によれば、積分回路のオフセット電圧をディジ
タル値により記憶する様にしている為、その電圧が時間
により変動することはなくなり、従来例で述べた積分回
路のオフセットによる誤積分を無くすことができ、より
精度の高い積分回路を提供可能となる。
【0036】また。ディジタル値はフリップフロップや
ディジタルメモリであるRAM等に記憶することができ
るので、記憶用の外付けコンデンサは不要となり、コス
トの易い積分回路にすることができる。
【0037】また、実際に信号を積分する時の積分ゲイ
ンより積分回路のオフセットキャンセル時の方の積分ゲ
インを上げることにより、オフセットキャンセル時はオ
フセットによるエラーを大きくし、より精度良く、かつ
短時間にてオフセットキャンセルを行うことが可能とな
る。
【0038】(発明と実施例の対応)本実施例におい
て、制御回路1、D/Aコンバータ2、コンパレータ9
が本発明のキャンセル手段に相当し、制御回路1、イン
バータ11、アナログスイッチ5,6が本発明のゲイン
可変手段に相当する。
【0039】以上が実施例の各構成と本発明の各構成の
対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限
定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施
例がもつ機能が達成できる構成であればどのようなもの
であってもよいことは言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
積分回路のオペアンプのオフセット値をディジタル値に
よって記憶するキャンセル手段を設け、積分回路のオフ
セット電圧であるアナログ電圧を公知のAD変換により
ディジタル値に変換し、そのディジタル値をRAMや電
気的に書換え可能なROMやフリップフロップ等の記憶
素子に記憶させるようにしている。
【0041】よって、記憶したオフセット電圧が変動す
ることを無くし、より高精度にすることが可能となる。
【0042】また、本発明によれば、該積分回路のオフ
セット値をキャンセルする際に、オペアンプのゲインを
上げるゲイン可変手段を設け、オフセット値のキャンセ
ル時には、積分回路のゲインを上げ、オフセットにより
積分される電圧を大きくし、オフセットの差によるエラ
ーを大きくしてオフセットを検出し易くするようにして
いる。
【0043】よって、より正確にオペアンプのオフセッ
トを記憶し、精度の高いものにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における積分回路の構成を示
す回路図である。
【図2】図1の動作を説明する為のタイミングチャート
である。
【図3】従来の積分回路の構成を示す回路図である。
【図4】図3の改良型である従来の積分回路を示す回路
図である。
【図5】通常のコンデンサの回路図である。
【図6】コンデンサの等価回路図である。
【符号の説明】
1 制御回路 2 DAコンバータ 3 オペアンプ 5,6,10 アナログスイッチ 7,8 コンデンサ 9 コンパレータ 11 インバータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オペアンプと、信号入力端子と前記オペ
    アンプの反転入力端子の間に配置され、電圧を電流に変
    換する変換手段と、前記オペアンプの反転入力端子とそ
    の出力端の間に配置され、前記電流を積分する積分手段
    と、該積分回路のオフセット値を記憶し、キャンセルす
    る為のキャンセル手段とを備えた積分回路において、前
    記キャンセル手段は、オフセット値をディジタル値によ
    って記憶する手段であることを特徴とする積分回路。
  2. 【請求項2】 該積分回路のオフセット値をキャンセル
    する際に、前記オペアンプのゲインを上げるゲイン可変
    手段を具備したことを特徴とする請求項1記載の積分回
    路。
  3. 【請求項3】 前記キャンセル手段は、ディジタル値を
    記憶する記憶素子を具備していることを特徴とする請求
    項1又は2記載の積分回路。
JP31938194A 1994-11-30 1994-11-30 積分回路 Pending JPH08159752A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145984A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Olympus Corp 焦点検出装置およびその制御方法
WO2017042991A1 (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 ソニー株式会社 波高値検出装置および波高値検出方法

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