JPH08316837A - Double integration system a/d conversion method and its device - Google Patents
Double integration system a/d conversion method and its deviceInfo
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- JPH08316837A JPH08316837A JP14827095A JP14827095A JPH08316837A JP H08316837 A JPH08316837 A JP H08316837A JP 14827095 A JP14827095 A JP 14827095A JP 14827095 A JP14827095 A JP 14827095A JP H08316837 A JPH08316837 A JP H08316837A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はAD変換の技術に関し、
特に2重積分方式のAD変換の方法と装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to AD conversion technology,
In particular, the present invention relates to a double integration type AD conversion method and apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般にAD変換方式には、低速・高精度
な計数方式,中速・中精度な逐次比較方式,高速・低精
度な並列比較方式の3種類が知られているが、例えばカ
メラのオートフォーカスなどに用いられるアクティブ測
距装置におけるAD変換には、高い精度が要求されるこ
とから、低速・高精度な計数方式が賞用されている。2. Description of the Related Art Generally, three types of AD conversion methods are known: a low speed / high accuracy counting method, a medium speed / medium accuracy successive approximation method, and a high speed / low accuracy parallel comparison method. Since high accuracy is required for AD conversion in an active distance measuring device used for automatic focusing, etc., a low-speed and high-accuracy counting method has been favored.
【0003】低速・高精度な計数方式の代表例は、2重
積分方式と呼ばれるものである。従来の2重積分方式の
AD変換では、コンデンサを入力アナログ信号の値に比
例した電流で一定時間だけ充電した後、入力信号と逆極
性の基準電流で逆充電し、コンデンサの電圧が再び元の
電圧に戻るまでに要した逆充電時間をカウンタでカウン
トする。ここでコンデンサを入力アナログ信号の値に比
例した電流で充電することを「第1積分」と呼び、逆極
性の基準電流で逆充電することを「逆積分」あるいは
「第2積分」と呼ぶことがある。A typical example of a low-speed, high-precision counting method is called a double integration method. In the conventional AD conversion of the double integration method, the capacitor is charged with a current proportional to the value of the input analog signal for a certain period of time, and then reversely charged with a reference current having a polarity opposite to that of the input signal, and the voltage of the capacitor is restored to the original value. The counter charges the reverse charge time required to return to the voltage. Here, charging the capacitor with a current proportional to the value of the input analog signal is called "first integration", and reverse charging with a reference current of opposite polarity is called "inverse integration" or "second integration". There is.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】例えば、カウント用の
クロックを64KHzとすると、8ビット出力のAD変
換の場合、第2積分の最大時間は4ms{(1/64K
Hz)×28 }となる。従って、第1積分の時間を同じ
く4msとすると、最大の入力アナログ信号のAD変換
には8msの時間がかかる。他方、微小な入力アナログ
信号の場合、第2積分の時間はごく僅かで済むため、A
D変換時間は第1積分時間にほぼ等しい4msとなる。
即ち、従来の方式では、入力アナログ信号の大きさによ
ってAD変換時間に大きなバラツキが生じ、使い勝手が
良くないという問題点があった。なお、第2積分に用い
る基準電流を大きくして第2積分時間の最大値を短縮す
る方法は、誤差の増大を招くと共に、大きな基準電流を
流さなければならないので回路設計上困難を伴う。For example, when the clock for counting is 64 KHz, the maximum time of the second integration is 4 ms {(1 / 64K
Hz) × 2 8 }. Therefore, if the first integration time is also set to 4 ms, it takes 8 ms to AD-convert the maximum input analog signal. On the other hand, in the case of a minute input analog signal, the time of the second integration is very short, so A
The D conversion time is 4 ms, which is almost equal to the first integration time.
That is, the conventional method has a problem that the AD conversion time greatly varies depending on the size of the input analog signal, and the usability is not good. Note that the method of increasing the reference current used for the second integration to shorten the maximum value of the second integration time causes an increase in error and requires a large reference current to flow, which causes difficulty in circuit design.
【0005】そこで本発明の目的は、入力アナログ信号
の大きさによるAD変換時間のバラツキを抑えた2重積
分方式AD変換方法および装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a double integration type AD conversion method and apparatus in which variations in AD conversion time due to the size of an input analog signal are suppressed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、第1積分の終了を待たずに第2積分を開
始する。これにより、第2積分の最大終了時刻が早めら
れて最大入力アナログ信号時のAD変換時間を短縮で
き、入力アナログ信号の大きさによるAD変換時間のバ
ラツキを小さくすることができる。In order to achieve the above object, the present invention starts the second integration without waiting for the end of the first integration. As a result, the maximum end time of the second integration is advanced, the AD conversion time at the time of the maximum input analog signal can be shortened, and the variation in the AD conversion time due to the size of the input analog signal can be reduced.
【0007】但し、第2積分を開始させるタイミングや
入力アナログ信号の大きさによっては、第1積分の期間
中に第2電流による逆充電によってコンデンサの電圧が
元の電圧まで戻ってしまうことがある。そこで、そのよ
うな場合には逆充電を一時的に中断し、その後、コンデ
ンサが再び充電され始めたことを条件に第2積分を再開
する。従って、第2積分は間欠的に実施されることがあ
り、その場合の第2積分時間は各々の累積時間である。However, depending on the timing of starting the second integration and the size of the input analog signal, the voltage of the capacitor may return to the original voltage due to the reverse charging by the second current during the period of the first integration. . Therefore, in such a case, the reverse charging is temporarily interrupted, and then the second integration is restarted on condition that the capacitor starts to be charged again. Therefore, the second integration may be performed intermittently, and the second integration time in that case is the cumulative time of each.
【0008】また、第2積分の中断後、コンデンサが再
び充電され始めた直後に第2積分を再開すると、また直
ぐに第2積分を中断しなければならない事態となり、入
力アナログ信号が微小な場合、第2積分の中断,再開が
頻繁に発生し、誤差の原因となる。そこで、第2積分の
再開は、所定周期で発生する第2積分開始判定タイミン
グ信号に同期して行う。If the second integration is restarted immediately after the capacitor starts to be charged again after the second integration is interrupted, the second integration must be immediately interrupted again. When the input analog signal is very small, The interruption and resumption of the second integration frequently occur, which causes an error. Therefore, the second integration is restarted in synchronization with the second integration start determination timing signal that occurs in a predetermined cycle.
【0009】以上のような2重積分方式AD変換方法を
実施する2重積分方式AD装置は、AD変換起動信号と
クロックとを入力とし、AD変換起動信号のオン時点か
ら時間Tにわたって第1積分期間信号をオンにすると共
に、AD変換起動信号のオン時点から時間T/N(Nは
正の整数)経過する毎に第2積分開始判定タイミング信
号を発生するタイミング信号発生回路と、コンデンサ
と、前記第1積分期間信号のオン期間中、入力アナログ
信号の値に比例した第1電流で前記コンデンサを充電す
る充電部と、前記コンデンサが基準電圧からみて充電状
態にあるか、逆充電状態にあるかを監視し、充電状態に
あることを条件に前記第2積分開始判定タイミング信号
に同期して第2積分期間信号をオンにすると共に、前記
コンデンサが逆充電状態になった時点で前記第2積分期
間信号をオフにする第2積分期間信号発生部と、前記第
2積分期間信号のオン期間中、前記第1電流と逆極性で
一定値の第2電流によって前記コンデンサを逆充電する
逆充電部と、前記第2積分期間信号のオン期間中、前記
クロックをカウントするカウンタとを備えている。A double integration AD device for implementing the above double integration AD conversion method receives an AD conversion start signal and a clock as input, and performs a first integration over a time T from the time when the AD conversion start signal is turned on. A period signal is turned on, and a timing signal generation circuit that generates a second integration start determination timing signal every time time T / N (N is a positive integer) has elapsed from the time when the AD conversion start signal was turned on, a capacitor, During the ON period of the first integration period signal, a charging unit that charges the capacitor with a first current proportional to the value of the input analog signal, and the capacitor is in a charging state or a reverse charging state as viewed from a reference voltage. Whether or not the capacitor is in a charged state, the second integration period signal is turned on in synchronization with the second integration start determination timing signal, and the capacitor is reversely charged. A second integration period signal generation unit that turns off the second integration period signal when the state becomes a state, and a second current having a constant value and a constant value during the ON period of the second integration period signal. And a counter for counting the clock during the ON period of the second integration period signal.
【0010】また、本発明の好ましい実施例において
は、前記第2積分期間信号発生部は、前記コンデンサの
電圧を基準電圧と比較することにより、基準電圧からみ
て前記コンデンサが充電状態にあるか、逆充電状態にあ
るかを判定する比較器と、該比較器の判定信号を前記第
2積分開始判定タイミング信号に同期して保持し、且
つ、該保持した判定信号を前記比較器の判定信号が充電
状態から逆充電状態の判定に切り換わった時点でリセッ
トするラッチと、該ラッチの出力信号と前記比較器の判
定信号との論理積条件信号を前記クロックに同期して保
持し、保持した信号を第2積分期間信号として出力する
フリップフロップとから構成されている。Further, in a preferred embodiment of the present invention, the second integration period signal generator compares the voltage of the capacitor with a reference voltage to determine whether the capacitor is in a charged state as viewed from the reference voltage. A comparator for judging whether or not the battery is in a reverse charge state, holding a judgment signal of the comparator in synchronization with the second integration start judgment timing signal, and holding the held judgment signal by the judgment signal of the comparator. A latch that is reset at the time of switching from the charge state to the determination of the reverse charge state, and a logical product condition signal of the output signal of the latch and the determination signal of the comparator, which is held in synchronization with the clock, and the held signal Is output as the second integration period signal.
【0011】[0011]
【作用】AD変換起動信号がオンになると、タイミング
信号発生回路は時間T(例えば4ms)にわたって第1
積分期間信号をオンにする。これにより、充電部は入力
アナログ信号に比例した第1電流でコンデンサの充電を
開始する。またAD変換起動信号がオンになると、その
オン後からT/N(例えばN=16の場合、250μ
s)の時間が経過する毎にタイミング信号発生回路は第
2積分開始判定タイミング信号を発生する。When the AD conversion start signal is turned on, the timing signal generating circuit keeps the first signal for the time T (for example, 4 ms).
Turn on the integration period signal. As a result, the charging unit starts charging the capacitor with the first current proportional to the input analog signal. Further, when the AD conversion start signal is turned on, T / N (for example, when N = 16, 250 μ
The timing signal generation circuit generates the second integration start determination timing signal each time the time s) elapses.
【0012】第2積分期間信号発生部は、コンデンサが
基準電圧からみて充電状態にあるか、逆充電状態にある
かを比較器により監視しており、充電状態にあることを
条件に第2積分開始判定タイミング信号に同期して第2
積分期間信号をオンにする。即ち、比較器の判定信号を
ラッチに保持し、このラッチの出力信号と比較器の判定
信号との論理積条件信号をクロックに同期してフリップ
フロップにセットすることにより、第2積分期間信号を
オンにする。これにより、第1積分と並行して、逆充電
部が第2電流によってコンデンサの逆充電を開始すると
共に、カウンタがクロックの計数を開始する。The second integration period signal generator monitors by a comparator whether the capacitor is in a charged state or a reverse charged state with respect to the reference voltage, and the second integrated period is provided on the condition that the capacitor is in a charged state. Second in synchronization with the start determination timing signal
Turn on the integration period signal. That is, the second integration period signal is set by holding the judgment signal of the comparator in the latch and setting the logical product condition signal of the output signal of the latch and the judgment signal of the comparator in the flip-flop in synchronization with the clock. turn on. As a result, in parallel with the first integration, the reverse charging unit starts reverse charging of the capacitor with the second current, and the counter starts counting clocks.
【0013】最大の入力アナログ信号時に充電部が発生
する第1電流と逆充電部の第2電流とが等しいとする
と、最大入力アナログ信号のAD変換時、第1電流と第
2電流とが相殺されるので、第2積分開始時点のコンデ
ンサの電圧は第1積分の終了時点まで保たれ、第1積分
の終了後、T/Nを経過した時点でコンデンサの電圧が
元の電圧に復帰する。この場合、第2積分はT時間連続
して行われることになる。Assuming that the first current generated by the charging section at the maximum input analog signal is equal to the second current of the reverse charging section, the first current and the second current cancel each other during AD conversion of the maximum input analog signal. Therefore, the voltage of the capacitor at the start of the second integration is maintained until the end of the first integration, and the voltage of the capacitor returns to the original voltage when T / N has elapsed after the end of the first integration. In this case, the second integration is continuously performed for T time.
【0014】他方、入力アナログ信号が小さい場合、第
1電流より第2電流の方が大きいため、第1積分の期間
中にコンデンサが元の電圧に戻り、更に第2電流によっ
て逆充電状態にされる。このような逆充電状態になる
と、その直後のクロックで第2積分期間信号発生部のフ
リップフロップがリセットされ、第2積分期間信号がオ
フになる。これにより、カウンタによるクロックの計数
が中断されると共に逆充電部による第2積分が中断さ
れ、再び第1積分だけが実施される。そして、コンデン
サが再び充電状態になると、第2積分開始判定タイミン
グ信号に同期して第2積分期間信号発生部のフリップフ
ロップがセットされ、第2積分期間信号がオンになり、
再び逆充電部による第2積分が再開され、カウンタもク
ロックの計数を再開する。On the other hand, when the input analog signal is small, the second current is larger than the first current, so that the capacitor returns to the original voltage during the first integration period, and the second current causes the reverse charging state. It In such a reverse charging state, the flip-flop of the second integration period signal generator is reset by the clock immediately after that, and the second integration period signal is turned off. As a result, the counting of the clock by the counter is interrupted, the second integration by the reverse charging unit is interrupted, and only the first integration is performed again. Then, when the capacitor is charged again, the flip-flop of the second integration period signal generator is set in synchronization with the second integration start determination timing signal, and the second integration period signal is turned on,
The second integration by the reverse charging unit is restarted again, and the counter also restarts counting clocks.
【0015】[0015]
【実施例】図1を参照すると、本発明の一実施例の2重
積分方式AD変換装置は、タイミング信号発生回路1
と、積分用のコンデンサ2と、充電部3と、逆充電部4
と、第2積分期間信号発生部5と、アンドゲート6と、
カウンタ7と、ノアゲート8とから構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a double integration type AD converter according to an embodiment of the present invention comprises a timing signal generating circuit 1
, Integrating capacitor 2, charging section 3, and reverse charging section 4
A second integration period signal generator 5, an AND gate 6,
It is composed of a counter 7 and a NOR gate 8.
【0016】タイミング信号発生回路1は、AD変換起
動信号RとクロックCLとを入力し、第1積分期間信号
と第2積分開始判定タイミング信号とを発生する。本実
施例では、クロックCLは64KHzであり、タイミン
グ信号発生回路1は、AD変換起動信号Rがオンとなっ
た時点より256クロック数相当の時間である4msの
期間だけ第1積分期間信号をオンにする。また、AD変
換起動信号Rがオンとなった後、16クロック数相当の
時間である250μsが経過する毎に第2積分開始判定
タイミング信号を発生する。The timing signal generation circuit 1 receives the AD conversion start signal R and the clock CL and generates a first integration period signal and a second integration start determination timing signal. In this embodiment, the clock CL is 64 KHz, and the timing signal generation circuit 1 turns on the first integration period signal for a period of 4 ms which is a time period corresponding to 256 clocks from the time when the AD conversion start signal R is turned on. To Further, after the AD conversion start signal R is turned on, the second integration start determination timing signal is generated every time 250 μs, which is a time corresponding to 16 clocks, elapses.
【0017】積分用のコンデンサ2には二つの充電部
3,4が接続されている。一方は第1積分を受け持つ充
電部3であり、第1積分期間信号がオンになっている期
間中、入力アナログ信号に比例した第1電流でコンデン
サ2を充電する。他方は第2積分を受け持つ逆充電部4
であり、第2積分期間信号発生部5から発生する第2積
分期間信号がオンになっている期間中、前記第1電流と
逆極性で一定値の第2電流でコンデンサ2を逆充電す
る。なお、コンデンサ2はAD変換起動信号がオンとな
る前には、基準電圧に等しい電圧に初期設定されている
ものである。Two charging units 3 and 4 are connected to the integrating capacitor 2. One is a charging unit 3 which is in charge of the first integration, and charges the capacitor 2 with a first current proportional to the input analog signal during the period when the first integration period signal is on. The other is the reverse charging unit 4 which is in charge of the second integration.
Thus, during the period in which the second integration period signal generated from the second integration period signal generator 5 is on, the capacitor 2 is reversely charged by the second current having a constant value and a polarity opposite to that of the first current. The capacitor 2 is initially set to a voltage equal to the reference voltage before the AD conversion start signal is turned on.
【0018】第2積分期間信号発生部5は、コンデンサ
2が基準電圧Vrefからみて充電状態にあるか、逆充
電状態にあるかを監視し、充電状態にあることを条件に
第2積分開始判定タイミング信号に同期して第2積分期
間信号をオンにする。また、その後、コンデンサCが逆
充電状態になった場合には直ちに第2積分期間信号をオ
フにし、コンデンサCが再び充電状態になったら第2積
分開始判定タイミング信号に同期して第2積分期間信号
をオンにするといった動作を繰り返す。The second integration period signal generator 5 monitors whether the capacitor 2 is in a charged state or a reverse charged state with respect to the reference voltage Vref, and determines whether the capacitor 2 is in a charged state, the second integration start determination. The second integration period signal is turned on in synchronization with the timing signal. Further, thereafter, when the capacitor C is in the reverse charging state, the second integration period signal is immediately turned off, and when the capacitor C is in the charging state again, the second integration period is synchronized with the second integration start determination timing signal. The operation of turning on the signal is repeated.
【0019】本実施例では、第2積分期間信号発生部5
は、コンデンサ2の電圧を基準電圧Vrefと比較し、
コンデンサ2の電圧が基準電圧Vrefより低ければ
“1”を出力し、そうでなければ“0”を出力する比較
器51と、比較器51の出力を第2積分開始判定タイミ
ング信号に同期して保持するラッチ52と、ラッチ52
の出力と比較器51の出力との論理積をとるアンドゲー
ト53と、アンドゲート53の出力をクロックCLに同
期して保持するD型フリップフロップ54とで構成さ
れ、D型フリップフロップ54の出力が第2積分期間信
号となる。この第2積分期間信号は前述した逆充電部4
に供給されると共に、アンドゲート6の一方の入力に供
給される。なお、AD変換起動信号Rのオン時点で、ラ
ッチ52およびD型フリップフロップ54がリセットさ
れ、第2積分期間信号がオフ状態に初期設定される。ま
たラッチ52は、比較器51の出力が“1”から“0”
に変化した時点でも“0”にリセットされる。In the present embodiment, the second integration period signal generator 5
Compares the voltage of the capacitor 2 with the reference voltage Vref,
When the voltage of the capacitor 2 is lower than the reference voltage Vref, "1" is output, and otherwise, "0" is output, and the output of the comparator 51 is synchronized with the second integration start determination timing signal. Latch 52 for holding and latch 52
Of the AND gate and the output of the comparator 51, and a D-type flip-flop 54 that holds the output of the AND gate 53 in synchronization with the clock CL. The output of the D-type flip-flop 54. Becomes the second integration period signal. This second integration period signal is applied to the reverse charging unit 4 described above.
And to one input of the AND gate 6. Note that when the AD conversion activation signal R is turned on, the latch 52 and the D-type flip-flop 54 are reset, and the second integration period signal is initialized to the off state. The latch 52 outputs the output of the comparator 51 from “1” to “0”.
Even when it changes to, it is reset to "0".
【0020】アンドゲート6の他方の入力にはクロック
CLが供給されており、一方の入力に供給されている第
2積分期間信号がオンになっている期間中、クロックC
Lを通過させて、カウンタ7に出力する。カウンタ7
は、アンドゲート6から出力されたクロックCLをカウ
ントする。なお、カウンタ7はAD変換起動信号Rのオ
ン時に0にリセットされる。The clock CL is supplied to the other input of the AND gate 6, and the clock C is supplied while the second integration period signal supplied to one input is on.
L is passed and output to the counter 7. Counter 7
Counts the clock CL output from the AND gate 6. The counter 7 is reset to 0 when the AD conversion start signal R is turned on.
【0021】ノアゲート8は、AD変換の終了を判定す
るゲートであり、第1積分期間信号がオフとなった後、
第2積分期間信号がオフとなったタイミングで、AD変
換終了信号を出力する。このAD変換終了信号は図示し
ない後段の回路に供給され、後段の回路ではこのAD変
換終了信号が入力された時点でカウンタ7のカウント値
を読み出し、AD変換結果を得る。The NOR gate 8 is a gate for determining the end of AD conversion, and after the first integration period signal is turned off,
The AD conversion end signal is output at the timing when the second integration period signal is turned off. This AD conversion end signal is supplied to a circuit in the subsequent stage (not shown), and in the circuit in the subsequent stage, the count value of the counter 7 is read when the AD conversion end signal is input, and the AD conversion result is obtained.
【0022】次に上述のように構成された本実施例の2
重積分方式AD変換装置の動作を説明する。Next, the second embodiment of the present invention configured as described above.
The operation of the multiple integration AD converter will be described.
【0023】図2は、最大の入力アナログ信号のAD変
換時における図1の実施例の動作タイミングチャートで
ある。AD変換起動信号Rがオンになると、タイミング
信号発生回路1からの第1積分期間信号がオンになり、
充電部3によって、コンデンサ2は最大の第1電流によ
って充電されていく。AD変換起動信号Rのオン後、2
50μs経過すると、タイミング信号発生回路1から第
2積分開始判定タイミング信号が出力される。このタイ
ミングでは、図2に示すように、コンデンサCの電圧は
基準電圧Vrefより十分に低いため、比較器51の出
力が“1”となり、ラッチ52に“1”がラッチされ
る。このため、アンドゲート53の出力が“1”とな
り、D型フリップフロップ54に“1”がセットされ、
第2積分期間信号がオンになる。これにより、逆充電部
4は第2電流によってコンデンサ2の逆充電を開始し、
またアンドゲート6が開かれるためにカウンタ7はクロ
ックCLのカウントを開始する。FIG. 2 is an operation timing chart of the embodiment of FIG. 1 at the time of AD conversion of the maximum input analog signal. When the AD conversion start signal R is turned on, the first integration period signal from the timing signal generation circuit 1 is turned on,
The charging unit 3 charges the capacitor 2 with the maximum first current. 2 after turning on the AD conversion start signal R
When 50 μs has elapsed, the timing signal generation circuit 1 outputs the second integration start determination timing signal. At this timing, as shown in FIG. 2, since the voltage of the capacitor C is sufficiently lower than the reference voltage Vref, the output of the comparator 51 becomes “1” and the latch 52 latches “1”. Therefore, the output of the AND gate 53 becomes "1", and "1" is set in the D-type flip-flop 54,
The second integration period signal is turned on. As a result, the reverse charging unit 4 starts reverse charging of the capacitor 2 with the second current,
Further, since the AND gate 6 is opened, the counter 7 starts counting the clock CL.
【0024】本実施例では、逆充電部4の第2電流の値
は、最大入力アナログ信号時の充電部3の第1電流に等
しく設定してあるため、逆充電開始後は第1電流と第2
電流とが相殺され、コンデンサCの電圧は図2に示すよ
うに一定値のまま推移する。そして、AD変換起動信号
Rのオン後、4ms経過して、タイミング信号発生回路
1からの第1積分期間信号がオフになると、逆充電部4
による逆充電だけとなり、コンデンサCの電圧は基準電
圧Vrefに向かって上昇していく。そして、コンデン
サCの電圧が基準電圧Vrefを超えた直後のクロック
CLで、比較器51の“0”の出力信号に起因して、D
型フリップフロップ54が“0”にリセットされ、第2
積分期間信号がオフとなる。これにより、逆充電が停止
すると共に、アンドゲート6が閉じられてカウンタ7の
カウント動作が停止し、また、ノゲート8からAD変換
終了信号が出力される。In the present embodiment, the value of the second current of the reverse charging section 4 is set equal to the first current of the charging section 3 at the time of the maximum input analog signal. Second
The current and the voltage cancel each other out, and the voltage of the capacitor C remains constant as shown in FIG. When the first integration period signal from the timing signal generation circuit 1 is turned off 4 ms after the AD conversion start signal R is turned on, the reverse charging unit 4 is turned on.
Due to the reverse charging only, the voltage of the capacitor C rises toward the reference voltage Vref. Then, at the clock CL immediately after the voltage of the capacitor C exceeds the reference voltage Vref, the output signal of “0” of the comparator 51 causes D
Type flip-flop 54 is reset to "0", and the second
The integration period signal turns off. As a result, the reverse charging is stopped, the AND gate 6 is closed to stop the counting operation of the counter 7, and the AD conversion end signal is output from the NOR gate 8.
【0025】図3は、入力アナログ信号が比較的小さい
場合の図1の実施例の動作タイミングチャートである。
AD変換起動信号Rがオンになると、前述と同様に充電
部3によってコンデンサ2は入力アナログ信号に比例し
た第1電流によって充電されていく。AD変換起動信号
Rのオン後、250μs経過した時点で、コンデンサC
の電圧は基準電圧Vrefより低下しているが、図2の
最大入力アナログ信号の場合に比べると、その低下の度
合いは少ない。この時点で、タイミング信号発生回路1
から第2積分開始判定タイミング信号が出力されると、
コンデンサCの電圧は基準電圧Vrefより低いため、
前述と同様に比較器51の出力が“1”となり、ラッチ
52に“1”がラッチされてアンドゲート53の出力が
“1”となり、D型フリップフロップ54に“1”がセ
ットされて第2積分期間信号がオンになる。これによ
り、逆充電部4は第2電流によってコンデンサ2の逆充
電を開始し、またカウンタ7はクロックCLのカウント
を開始する。FIG. 3 is an operation timing chart of the embodiment of FIG. 1 when the input analog signal is relatively small.
When the AD conversion start signal R is turned on, the capacitor 2 is charged by the charging unit 3 with the first current proportional to the input analog signal, as described above. When 250 μs has elapsed after the AD conversion start signal R was turned on, the capacitor C
Voltage is lower than the reference voltage Vref, but the degree of decrease is smaller than that in the case of the maximum input analog signal in FIG. At this point, the timing signal generation circuit 1
When the second integration start determination timing signal is output from
Since the voltage of the capacitor C is lower than the reference voltage Vref,
Similarly to the above, the output of the comparator 51 becomes "1", the latch 52 latches "1", the output of the AND gate 53 becomes "1", and the D-type flip-flop 54 is set to "1". The two integration period signal is turned on. As a result, the reverse charging unit 4 starts the reverse charging of the capacitor 2 with the second current, and the counter 7 starts counting the clock CL.
【0026】前述したように逆充電部4の第2電流の値
は、最大入力アナログ信号時の充電部3の第1電流に等
しく設定してあるため、入力アナログ信号が小さい場
合、第2電流の方が第1電流を上回り、コンデンサCの
電圧は図3に示すように元の電圧に向かって徐々に上昇
していく。そして、コンデンサCの電圧が基準電圧Vr
efを超えた直後のクロックCLで、比較器51の
“0”の出力信号に起因して、D型フリップフロップ5
4が“0”にリセットされ、第2積分期間信号がオフと
なる。これにより、逆充電が停止すると共にカウンタ7
のカウント動作が停止する。なお、“1”を保持してい
たラッチ52は、比較器51の出力が“1”から“0”
に変化するタイミングでリセットされ、“0”となる。As described above, the value of the second current of the reverse charging unit 4 is set equal to the first current of the charging unit 3 at the time of the maximum input analog signal. Therefore, when the input analog signal is small, the second current Is higher than the first current, and the voltage of the capacitor C gradually increases toward the original voltage as shown in FIG. Then, the voltage of the capacitor C becomes the reference voltage Vr.
At the clock CL immediately after exceeding ef, the D-type flip-flop 5 is caused by the output signal of “0” of the comparator 51.
4 is reset to "0", and the second integration period signal is turned off. As a result, the reverse charging is stopped and the counter 7
Counting operation stops. It should be noted that the latch 52 that holds “1” has the output of the comparator 51 from “1” to “0”.
It is reset at the timing of changing to and becomes "0".
【0027】逆充電が停止すると、コンデンサCは再び
充電部3による充電だけになるため、図3に示すよう
に、その電圧が再び下降していく。そして、タイミング
信号発生回路1から第2積分開始判定タイミング信号が
出力された時点で、コンデンサCの電圧が基準電圧Vr
efより低ければ、比較器51の“1”の出力がラッチ
52にラッチされ、アンドゲート53の出力が“1”と
なって、直後のクロックCLに同期してD型フリップフ
ロップ54に“1”がセットされ、再び逆充電部4によ
る逆充電が再開されると共に、カウンタ7のクロックC
Lのカウントが再開される。When the reverse charging is stopped, the capacitor C is only charged by the charging section 3 again, so that the voltage thereof drops again as shown in FIG. Then, when the timing signal generation circuit 1 outputs the second integration start determination timing signal, the voltage of the capacitor C is changed to the reference voltage Vr.
If it is lower than ef, the output of "1" of the comparator 51 is latched by the latch 52, the output of the AND gate 53 becomes "1", and the output of the D-type flip-flop 54 becomes "1" in synchronization with the clock CL immediately after. Is set, the reverse charging by the reverse charging section 4 is restarted, and the clock C of the counter 7 is set.
L counting is restarted.
【0028】以上のような動作が繰り返され、AD変換
起動信号Rのオン後、4ms経過して充電部3による充
電が終了すると、逆充電部4による逆充電だけになり、
図3には示されていないが、コンデンサCの電圧が基準
電圧Vrefに向かって上昇していく。そして、コンデ
ンサCの電圧が基準電圧Vrefを超えた直後のクロッ
クCLで、比較器51の“0”の出力信号に起因して、
D型フリップフロップ54が“0”にリセットされ、第
2積分期間信号がオフとなる。これにより、逆充電が停
止すると共に、アンドゲート6が閉じられてカウンタ7
のカウント動作が停止し、また、ノアゲート8からAD
変換終了信号が出力される。When the charging by the charging section 3 is completed 4 ms after the AD conversion start signal R is turned on by repeating the above operation, only the reverse charging by the reverse charging section 4 is performed.
Although not shown in FIG. 3, the voltage of the capacitor C rises toward the reference voltage Vref. Then, at the clock CL immediately after the voltage of the capacitor C exceeds the reference voltage Vref, due to the output signal of “0” of the comparator 51,
The D-type flip-flop 54 is reset to "0" and the second integration period signal is turned off. As a result, the reverse charging is stopped, the AND gate 6 is closed, and the counter 7 is closed.
Counting operation stops, and the AD from NOR gate 8
A conversion end signal is output.
【0029】上述のように図1に示した実施例によれ
ば、最大入力アナログ信号のAD変換に要する時間は4
ms+250μsとなり、入力信号の大きさによるAD
変換時間のバラツキ幅は250μsに抑えられる。As described above, according to the embodiment shown in FIG. 1, the time required for AD conversion of the maximum input analog signal is four.
ms + 250μs, AD depending on the size of the input signal
The variation width of the conversion time can be suppressed to 250 μs.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
大入力アナログ信号のAD変換に要する時間を短縮する
ことができる共に、入力信号の大きさによるAD変換時
間のバラツキの少ない2重積分方式のAD変換が実現で
きるという効果がある。As described above, according to the present invention, the time required for AD conversion of the maximum input analog signal can be shortened, and at the same time, the double integration can be performed with less variation in AD conversion time depending on the size of the input signal. There is an effect that system AD conversion can be realized.
【図1】本発明の一実施例の2重積分方式AD変換装置
のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a double integration AD converter according to an embodiment of the present invention.
【図2】入力アナログ信号が最大値の場合の図1の実施
例の動作タイミングチャートである。FIG. 2 is an operation timing chart of the embodiment of FIG. 1 when the input analog signal has a maximum value.
【図3】入力アナログ信号が比較的小さい場合の図1の
実施例の動作タイミングチャートである。FIG. 3 is an operation timing chart of the embodiment of FIG. 1 when the input analog signal is relatively small.
1…タイミング信号発生回路 6…アンドゲー
ト 2…コンデンサ 7…カウンタ 3…充電部 8…ノアゲート 4…逆充電部 5…第2積分期間信号発生部 51…比較器 52…ラッチ 53…アンドゲート 54…D型フリップフロップDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Timing signal generating circuit 6 ... AND gate 2 ... Capacitor 7 ... Counter 3 ... Charging part 8 ... NOR gate 4 ... Reverse charging part 5 ... Second integration period signal generating part 51 ... Comparator 52 ... Latch 53 ... AND gate 54 ... D-type flip-flop
Claims (4)
力信号の値に比例した第1電流で一定時間だけ充電した
ときの前記コンデンサの電圧を基準電圧に戻すために必
要とする、前記第1電流と逆極性で一定値の第2電流に
よる前記コンデンサの逆充電時間から、前記アナログ入
力信号のAD変換結果を得るようにした2重積分方式A
D変換方法において、 前記第1電流による充電の終了を待たずに前記第2電流
による逆充電を開始するようにしたことを特徴とする2
重積分方式AD変換方法。1. The first current required to restore the voltage of the capacitor at the reference voltage to the reference voltage when the capacitor is charged with the first current proportional to the value of the analog input signal for a certain time. Double integration method A in which the AD conversion result of the analog input signal is obtained from the reverse charging time of the capacitor by the second current having a constant value with reverse polarity.
In the D conversion method, reverse charging by the second current is started without waiting for completion of charging by the first current.
Multiple integration AD conversion method.
流による逆充電によって前記コンデンサの電圧が基準電
圧に戻る毎に、前記第2電流による逆充電を中断し、そ
の後、前記コンデンサの電圧が基準電圧からみて再び充
電されていることを条件に、所定周期で発生する第2積
分開始判定タイミング信号に同期して前記第2電流によ
る逆充電を再開することを特徴とする請求項1記載の2
重積分方式AD変換方法。2. The reverse charging by the second current is interrupted every time the voltage of the capacitor returns to the reference voltage by the reverse charging by the second current during the charging by the first current, and then the voltage of the capacitor is changed. The reverse charging by the second current is restarted in synchronism with a second integration start determination timing signal generated in a predetermined cycle on the condition that is charged again when viewed from the reference voltage. Of 2
Multiple integration AD conversion method.
し、AD変換起動信号のオン時点から時間Tにわたって
第1積分期間信号をオンにすると共に、AD変換起動信
号のオン時点から時間T/N(Nは正の整数)経過する
毎に第2積分開始判定タイミング信号を発生するタイミ
ング信号発生回路と、 コンデンサと、 前記第1積分期間信号のオン期間中、入力アナログ信号
の値に比例した第1電流で前記コンデンサを充電する充
電部と、 前記コンデンサが基準電圧からみて充電状態にあるか、
逆充電状態にあるかを監視し、充電状態にあることを条
件に前記第2積分開始判定タイミング信号に同期して第
2積分期間信号をオンにすると共に、前記コンデンサが
逆充電状態になった時点で前記第2積分期間信号をオフ
にする第2積分期間信号発生部と、 前記第2積分期間信号のオン期間中、前記第1電流と逆
極性で一定値の第2電流によって前記コンデンサを逆充
電する逆充電部と、 前記第2積分期間信号のオン期間中、前記クロックをカ
ウントするカウンタとを備えることを特徴とする2重積
分方式AD変換装置。3. An AD conversion start signal and a clock are input, the first integration period signal is turned on for a time T from the ON time of the AD conversion start signal, and the time T / N is passed from the ON time of the AD conversion start signal. (N is a positive integer) A timing signal generation circuit that generates a second integration start determination timing signal each time a time elapses, a capacitor, and a first signal proportional to the value of the input analog signal during the ON period of the first integration period signal. A charging unit that charges the capacitor with one current, and whether the capacitor is in a charged state as viewed from a reference voltage,
The reverse charge state is monitored, and the second integration period signal is turned on in synchronization with the second integration start determination timing signal on the condition that the charge state is present, and the capacitor is in the reverse charge state. A second integration period signal generating section for turning off the second integration period signal at a time point; and a second current having a constant value and a polarity opposite to the first current during the on period of the second integration period signal A double integration AD converter, comprising: a reverse charging section for reverse charging; and a counter for counting the clock during the ON period of the second integration period signal.
り、基準電圧からみて前記コンデンサが充電状態にある
か、逆充電状態にあるかを判定する比較器と、 該比較器の判定信号を前記第2積分開始判定タイミング
信号に同期して保持し、且つ、該保持した判定信号を前
記比較器の判定信号が充電状態から逆充電状態の判定に
切り換わった時点でリセットするラッチと、 該ラッチの出力信号と前記比較器の判定信号との論理積
条件信号を前記クロックに同期して保持し、保持した信
号を第2積分期間信号として出力するフリップフロップ
とから構成されることを特徴とする請求項3記載の2重
積分方式AD変換装置。4. The second integration period signal generator compares the voltage of the capacitor with a reference voltage to determine whether the capacitor is in a charged state or a reverse charged state as seen from the reference voltage. A comparator and a judgment signal of the comparator held in synchronization with the second integration start judgment timing signal, and the held judgment signal is used for judging whether the judgment signal of the comparator is from a charging state to a reverse charging state. A latch that resets at the time of switching and a logical product condition signal of the output signal of the latch and the determination signal of the comparator are held in synchronization with the clock, and the held signal is output as a second integration period signal. The double integration AD converter according to claim 3, wherein the AD converter comprises a flip-flop.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP14827095A JP3586314B2 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Double integration type AD converter |
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---|---|---|---|
JP14827095A JP3586314B2 (en) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | Double integration type AD converter |
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JPH08316837A true JPH08316837A (en) | 1996-11-29 |
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-
1995
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