JPS5815980B2 - アナログ・ディジタル変換器 - Google Patents
アナログ・ディジタル変換器Info
- Publication number
- JPS5815980B2 JPS5815980B2 JP7471378A JP7471378A JPS5815980B2 JP S5815980 B2 JPS5815980 B2 JP S5815980B2 JP 7471378 A JP7471378 A JP 7471378A JP 7471378 A JP7471378 A JP 7471378A JP S5815980 B2 JPS5815980 B2 JP S5815980B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- comparator
- voltage
- integrating capacitor
- analog
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アナログの信号電圧をランプ電圧と比較して
得た時間幅をクロックパルスで計数してディジタル信号
に変換する方式のアナログ・ディジタル変換器に関する
。
得た時間幅をクロックパルスで計数してディジタル信号
に変換する方式のアナログ・ディジタル変換器に関する
。
この方式のアナログ・ディジタル変換器は、他の方式の
ものに比して全体構成が簡単であるが、分解能を上げる
につれて変換時間が遅くなるため、低速用として多く使
用されている。
ものに比して全体構成が簡単であるが、分解能を上げる
につれて変換時間が遅くなるため、低速用として多く使
用されている。
すなわら、計数時にクロックパルスの周期τ以内の分解
能を持てないため、アナログ電圧F2sをεの分解能で
変換するにはτ・勾の変換時間が必要となり、例 E
i えばτ−17μSのとき−を0.01%の分解能ε で得ようとすると変換時間が170m5もかかつてしま
う。
能を持てないため、アナログ電圧F2sをεの分解能で
変換するにはτ・勾の変換時間が必要となり、例 E
i えばτ−17μSのとき−を0.01%の分解能ε で得ようとすると変換時間が170m5もかかつてしま
う。
本発明は、演算増幅器の帰還回路に積分コンデンサと抵
抗の直列回路を接続し、演算増幅器の入力に加える定電
流の大きさを、演算増幅器の出力とアナログ信号電圧と
の比較結果に応じて切換可能に構成することによって、
高速かつ高分解能なアナログ・ディジタル変換器を簡単
な構成で実現したものである。
抗の直列回路を接続し、演算増幅器の入力に加える定電
流の大きさを、演算増幅器の出力とアナログ信号電圧と
の比較結果に応じて切換可能に構成することによって、
高速かつ高分解能なアナログ・ディジタル変換器を簡単
な構成で実現したものである。
第1図は本発明変換器の一実施例を示す接続図である。
図において、1はアナログ信号電圧Eiが加わる端子、
2はランプ電圧発生回路で、演算増幅器のOPlと、そ
の帰還回路に接続される積分コンデンサCと抵抗R1の
直列回路と、定電流源■1.■2と、スイッチSo、S
l、S2とからなっている。
2はランプ電圧発生回路で、演算増幅器のOPlと、そ
の帰還回路に接続される積分コンデンサCと抵抗R1の
直列回路と、定電流源■1.■2と、スイッチSo、S
l、S2とからなっている。
3は比較器で、演算増幅器OP2からなり、入力信号電
圧Eiとランプ電圧Esとを比較し、EsがEiに達す
ると出力Eoが反転するものである。
圧Eiとランプ電圧Esとを比較し、EsがEiに達す
ると出力Eoが反転するものである。
4はマイクロコンピュータ等のディジクル制御回路で、
比較器3の出力を監視し、スイッチSo、Sl、S2の
オンオフを内部のクロックパルスCPに同期して制御す
る機能と、Slがオンとなっている時間およびS2がオ
ンとなっている時間をクロックパルスCPで計数し、か
つ演算しディジタル信号に変換する機能を有している。
比較器3の出力を監視し、スイッチSo、Sl、S2の
オンオフを内部のクロックパルスCPに同期して制御す
る機能と、Slがオンとなっている時間およびS2がオ
ンとなっている時間をクロックパルスCPで計数し、か
つ演算しディジタル信号に変換する機能を有している。
なおスイッチSo〜S2としては高速、高精度な電子ス
イッチが用いられる。
イッチが用いられる。
このように構成した本発明変換器の動作を第2図のタイ
ムチャートを参照して以下に説明する。
ムチャートを参照して以下に説明する。
まず、制御回路4からの指令でスイッチSoがオンとな
り、積分コンデンサCの電荷がリセットされ、ランプ電
圧発生回路2の出力Esは零となる。
り、積分コンデンサCの電荷がリセットされ、ランプ電
圧発生回路2の出力Esは零となる。
次に制御回路4の指令で81がオンになると、定電流源
11からの一定電流11が演算増幅器OP1の入力に加
わり、積分コンデンサCを充電する。
11からの一定電流11が演算増幅器OP1の入力に加
わり、積分コンデンサCを充電する。
これによってランプ電圧発生回路2の出力端には、抵抗
R1に生ずる電圧降下11R1と、一定電流11の大き
さに対応した傾刺角で増大する電圧とが加算され、第2
図に示すようなランプ電圧Esが生ずる。
R1に生ずる電圧降下11R1と、一定電流11の大き
さに対応した傾刺角で増大する電圧とが加算され、第2
図に示すようなランプ電圧Esが生ずる。
比較器3はランプ電圧Esとアナログ信号電圧Eiを比
較しながら、その結果を制御回路4に伝達している。
較しながら、その結果を制御回路4に伝達している。
そしてEsがEiに達し比較器3の出力が反転すると、
制御回路4はスイッチs1をオフにする。
制御回路4はスイッチs1をオフにする。
このときスイッチs1のオンオフは制御回路4のクロッ
クパルスCPに同期して行うので、第3図の拡大図に示
すように、Ei=Esになる点がPoのように2つのク
ロックの間にある場合には、スイッチS1をオフにする
タイミングは22点までずれる。
クパルスCPに同期して行うので、第3図の拡大図に示
すように、Ei=Esになる点がPoのように2つのク
ロックの間にある場合には、スイッチS1をオフにする
タイミングは22点までずれる。
そのため入力信号電圧Eiには関係なく、22点におい
て積分コンデンサCの充電は止まり、EsはEs1の点
まで変化する。
て積分コンデンサCの充電は止まり、EsはEs1の点
まで変化する。
したがって、Slがオンとなっている期間すなわら一定
電流11が流れている時間をtlとすると、Es1は次
式で与えられる。
電流11が流れている時間をtlとすると、Es1は次
式で与えられる。
” ’ (1)
Es1=てt。
比較器出力はP1点で反転し、22点で再び反転する。
次に制御回路4の指令でスイッチS2がオンになると、
定電流源■2からの一定電流12が演算増幅器OP1の
入力に加わり、積分コンデンサCを再び充電する。
定電流源■2からの一定電流12が演算増幅器OP1の
入力に加わり、積分コンデンサCを再び充電する。
これによってランプ電圧Esは第2図に示ように一定電
流12の大きさに対応した傾斜角で増大する。
流12の大きさに対応した傾斜角で増大する。
その結果Es二Eiになると比較器3の出力が反転し、
制御回路4はスイッチS2をオフにする。
制御回路4はスイッチS2をオフにする。
よって、S2がオンとなっている期間すなわら一定電流
12が流れている時間をt2とすると、次式の関係が得
られる。
12が流れている時間をt2とすると、次式の関係が得
られる。
2
Ei −Es −t + i R(2)1−02
21 (1)式と(2)式から Ei=K(nt1+t2)+△E(3) 1ま ただし K−− 1 n=−7− 12 △E””12R1 (3)式において、tl、t2は制御回路4で計数され
ており、K、n、△Eは常に一定であるので、制御回路
4で(3)式の演算を行えば、アナログ信号電圧Esに
比例したディジタル信号Doが得られる。
21 (1)式と(2)式から Ei=K(nt1+t2)+△E(3) 1ま ただし K−− 1 n=−7− 12 △E””12R1 (3)式において、tl、t2は制御回路4で計数され
ており、K、n、△Eは常に一定であるので、制御回路
4で(3)式の演算を行えば、アナログ信号電圧Esに
比例したディジタル信号Doが得られる。
このように本発明によれば、ランプ電圧Esをアナログ
信号電圧Eiの近くまではその傾斜角を大きくして短時
間で接近させ、その後、傾斜角を小さくすることによっ
てアナログ信号電圧Eiとの比較を高精度で行っている
ので、高速かつ高分解能のアナログ・ディジタル変換を
行うことができる。
信号電圧Eiの近くまではその傾斜角を大きくして短時
間で接近させ、その後、傾斜角を小さくすることによっ
てアナログ信号電圧Eiとの比較を高精度で行っている
ので、高速かつ高分解能のアナログ・ディジタル変換を
行うことができる。
例えば、(3)式において、τ−17μSのとき、11
が流れている区間のの分解能をC〜255(28−1)
とし、11/1□二256とすれば、最大8.7msで
、0.0015%の分解能でディジタル信号に変換でき
る。
が流れている区間のの分解能をC〜255(28−1)
とし、11/1□二256とすれば、最大8.7msで
、0.0015%の分解能でディジタル信号に変換でき
る。
なお、第1図の実施例において、ランプ電圧Esの傾斜
角を変えるのに、はじめに積分コンデンサCに一定電流
i1+i2を与えておき、次にi、または12を与える
ようにしてもよい。
角を変えるのに、はじめに積分コンデンサCに一定電流
i1+i2を与えておき、次にi、または12を与える
ようにしてもよい。
また上述では、ランプ電圧Bsを2段階に切換える場合
を例示したが、ランプ電圧を3段階、4段階と切換える
回数を多くすれば、さらに変換時間を短縮できる。
を例示したが、ランプ電圧を3段階、4段階と切換える
回数を多くすれば、さらに変換時間を短縮できる。
例えば3段階に切換える場合の関係は次式で与えられる
。
。
第4図は本発明変換器の他の実施例を示す接続図で、第
1図の実施例と異るところは、一般にランプ電圧発生回
路2や比較器3を構成する演算増幅器にオフセット電圧
があり、その影響を受は第5図の点線に示すように変換
誤差を生ずるので、その影響を受けないように構成した
点である。
1図の実施例と異るところは、一般にランプ電圧発生回
路2や比較器3を構成する演算増幅器にオフセット電圧
があり、その影響を受は第5図の点線に示すように変換
誤差を生ずるので、その影響を受けないように構成した
点である。
すなわら、演算増幅器OP1の入力に演算増幅器OP2
の出力を抵抗R2とスイッチSoを介して接続し、かつ
比較器3の一方の入力端子にスイッチS3を介してアナ
ログ信号電圧Biを加えるとともに、スイッチS4と介
して基準電圧(0■)を加えるようにした点である。
の出力を抵抗R2とスイッチSoを介して接続し、かつ
比較器3の一方の入力端子にスイッチS3を介してアナ
ログ信号電圧Biを加えるとともに、スイッチS4と介
して基準電圧(0■)を加えるようにした点である。
このように構成した本発明の動作を第5図を参照して以
下に説明する。
下に説明する。
まず、制御回路4はSo 、 S4をオンにし、Sl、
S2.S3をオフにする。
S2.S3をオフにする。
その結果比較器3の一方の入力端子Hには基準電圧(0
■)が加えられ、OPlの入力には比較器3の出力Eo
が加えられる。
■)が加えられ、OPlの入力には比較器3の出力Eo
が加えられる。
そして、OPl、OF2のゲインが充分に大きいので、
安定状態ではランプ電圧Esは、比較器2のオフセット
電圧を■2とすれば、Es−■2
(4) となる。
安定状態ではランプ電圧Esは、比較器2のオフセット
電圧を■2とすれば、Es−■2
(4) となる。
したがって、積分コンデンサCにホールドされる電圧E
cは、OPlのオフセット電圧をVlとすれば、次式に
示すように■2とVlの差になる。
cは、OPlのオフセット電圧をVlとすれば、次式に
示すように■2とVlの差になる。
EC=Es−■1−■2−■1 (5)次に
スイッチSo 、 S4をオフにし、Sl、s3をオン
にし、かつS2をオフのままとすると、積分コンデンサ
Cは一定電流11により第5図の実線に示すようにEs
=Ei +V2になるまで充電される。
スイッチSo 、 S4をオフにし、Sl、s3をオン
にし、かつS2をオフのままとすると、積分コンデンサ
Cは一定電流11により第5図の実線に示すようにEs
=Ei +V2になるまで充電される。
次いで、Slをオフに、S2をオンにすると、積分コン
デンサCは一定電流12によりE s ”’ E h
+ V 2になるまで再び充電される。
デンサCは一定電流12によりE s ”’ E h
+ V 2になるまで再び充電される。
11+12が流れている時間をtl + t2とすれば
、次式の関係が成立する。
、次式の関係が成立する。
l。
Ei +V2−−+ 、t 1←12t2+12R1+
■1+EC(6)C よって、(5) 、 (6)式より Ei=K(nt1+12)+△E(7) が成立し、オフセラ+4電圧■1.■2の影響を受けず
、変換誤差のない高精度なアナログ・ディジタル変換が
できる。
■1+EC(6)C よって、(5) 、 (6)式より Ei=K(nt1+12)+△E(7) が成立し、オフセラ+4電圧■1.■2の影響を受けず
、変換誤差のない高精度なアナログ・ディジタル変換が
できる。
なお第4図の実施例では、積分コンデンサCをリセット
するとき基準電圧をO■として、演算増幅器OP1.O
P2のオフセット電圧を積分コンデンサにホールドさせ
る場合を示したが、第6図に示すように基準電圧を一△
Eとすれば、(8)式の如く積分コンデン、すCが、O
Pl、OF2のオフセットを圧V1.■2と一定電圧△
Eをホールドし、EC−■2−■1−△E(8) アナログ信号電圧Eiとtl、t2の関係は、El −
K(n t t + t2) (9)
となり、制御回路4の液算が簡単になる。
するとき基準電圧をO■として、演算増幅器OP1.O
P2のオフセット電圧を積分コンデンサにホールドさせ
る場合を示したが、第6図に示すように基準電圧を一△
Eとすれば、(8)式の如く積分コンデン、すCが、O
Pl、OF2のオフセットを圧V1.■2と一定電圧△
Eをホールドし、EC−■2−■1−△E(8) アナログ信号電圧Eiとtl、t2の関係は、El −
K(n t t + t2) (9)
となり、制御回路4の液算が簡単になる。
以上説明したように本発明においては、ランプ電圧発生
回路として、演算増幅器の帰還回路に積分コンデンサと
抵抗の直列回路を接続し、積分コンデンサに加える一定
電流の大きさを切換えるようにしているので、簡単な構
成で高速かつ高分解能のアナログ・ディジタル変換器が
実現できる。
回路として、演算増幅器の帰還回路に積分コンデンサと
抵抗の直列回路を接続し、積分コンデンサに加える一定
電流の大きさを切換えるようにしているので、簡単な構
成で高速かつ高分解能のアナログ・ディジタル変換器が
実現できる。
第1図は本発明変換器の一実施例を示す接続図、第2図
および第3図はその動作説明のためのタイムチャート、
第4図は本発明変換器の他の実施例を示す接続図、第5
図はその動作説明のためのタイムチャート、第6図は本
発明変換器の他の実施例の接続図である。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・ランプ電圧発
生回路、3・・・・・・比較器、4・・・・・・ディジ
タル制御回路、OPl。 OF2・・・・・・演算増幅器、C・・・・・・積分コ
ンデンサ、R1t R2・・・・・・抵抗、So〜S5
・・・・・・スイッチ、11゜■2・・・・・・定電流
源。
および第3図はその動作説明のためのタイムチャート、
第4図は本発明変換器の他の実施例を示す接続図、第5
図はその動作説明のためのタイムチャート、第6図は本
発明変換器の他の実施例の接続図である。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・ランプ電圧発
生回路、3・・・・・・比較器、4・・・・・・ディジ
タル制御回路、OPl。 OF2・・・・・・演算増幅器、C・・・・・・積分コ
ンデンサ、R1t R2・・・・・・抵抗、So〜S5
・・・・・・スイッチ、11゜■2・・・・・・定電流
源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 定電流が入力に与えられる演算増幅器の帰還回路に
積分コンデンサと抵抗の直列回路を接続するとともに、
定電流の大きさを切換可能にしたランプ電圧発生回路と
、このランプ電圧発生回路の出力電圧とアナログ信号電
圧とを比較する比較器と、この比較器の出力を監視しク
ロックパルスと同期して前記ランプ電圧発生回路の電流
の大きさの切換えを制御すると吉もに、異なった大きさ
の電流が流れている期間毎にそれぞれの時間幅をクロッ
クパルスに基づき計数し、かつこれら計数値にそれぞれ
対応する前記電流の大きさに応じた値を乗じた後加算し
、さらに前記抵抗の値に関連した一定値を加算してディ
ジクル信号を得るディジクル制御回路とを具備したアナ
ログ・ディジタル変換器。 2 積分コンデンサをリセットするとき比較器出力から
演算増幅器の入力へ帰還をかけて、リセット動作を行う
とともにランプ電圧発生回路や比較器のオフセット電圧
を積分コンデンサにホールドさせて、前記オフセラl−
に圧の影響を除去するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のアナログ・ディジタル変換器。 3 積分コンデンサをリセットするきき比較器出力から
演算増幅器の入力へ帰還をかけ、かつ比較器の入力に積
分コンデンサと直列に接続された抵抗の値に関連した負
の一定電圧を加えて、リセット動作を行うとともにラン
プ電圧発生回路や比較器のオフセラ)!圧と前記質の一
定電圧との和を積分コンデンサにホールドさせて、前記
オフセットを圧の影響を除去し、かつディジタル制御回
路で計数値にそれぞれ対応する電流の大きさに応じた値
を乗じた後加最してディジタル信号を得るようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアナログ・
ディジクル変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7471378A JPS5815980B2 (ja) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | アナログ・ディジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7471378A JPS5815980B2 (ja) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | アナログ・ディジタル変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS551760A JPS551760A (en) | 1980-01-08 |
JPS5815980B2 true JPS5815980B2 (ja) | 1983-03-29 |
Family
ID=13555128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7471378A Expired JPS5815980B2 (ja) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | アナログ・ディジタル変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5815980B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6251665U (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | ||
JPH0142939Y2 (ja) * | 1983-02-25 | 1989-12-14 |
-
1978
- 1978-06-20 JP JP7471378A patent/JPS5815980B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0142939Y2 (ja) * | 1983-02-25 | 1989-12-14 | ||
JPS6251665U (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS551760A (en) | 1980-01-08 |
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