JPS58173917A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPS58173917A
JPS58173917A JP5549882A JP5549882A JPS58173917A JP S58173917 A JPS58173917 A JP S58173917A JP 5549882 A JP5549882 A JP 5549882A JP 5549882 A JP5549882 A JP 5549882A JP S58173917 A JPS58173917 A JP S58173917A
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analog
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JP5549882A
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JPS6348456B2 (ja
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Yasuo Shimizu
安雄 清水
Yoshimi Yamada
義美 山田
Kenji Konuma
小沼 賢二
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/48Servo-type converters

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、入力のアナログ信号に対し、変換開始から追
従するまでの時間を少なくできる比較追従型A/D変換
器に関するものである。
(背景技術) 従来の比較追従型A/D変換器を第1図に示す。
1は変換されるべきアナログ信号、2はクロック信号、
3は電圧比較器、4は電圧比較器3の出力信号、5ハU
PZDOwNカウンタ、7 ハD/A 変換器、6は7
のD/A変換器により変換された出力、8はD/A変換
器7に与える基単電圧発生回路、9はディジタル変換出
力端子で構成されている。
電圧比較器3では、常にアナログ信号1と1)/A変換
器7の出力6とが比較されており、アナログ信号1がD
/A変換器出力6より大きくなると゛UP/DOWNカ
ウンタ5ヲUP(又ハDOwN)カウントし、逆にアナ
ログ信号1がD/A変換器出力6より小さくなるとDO
WN(又はUP)カウントを行い、結果的にアナログ信
号1をD/A変換器7を介してUP/DOWNカウンタ
が比較追従して、そのカウンタの計数値がディジタル出
力となるよう動作する。
以上のように、この方式ではクロックの数を1つずつ計
数するので、第3図の破線Bの直線のごとく、変換を開
始してからアナログ人力Aに追従するまでnビットのカ
ウンタの場合1〜2nクロツク必要となり、ビット数が
増加するに従い追従するまでの時間の最大値は指数的に
長くなる欠点があった。またこの欠点は、いくつかの電
圧の異なるアナログ信号を一定時間ずつ切り替えて、A
/D変換しようとする場合、切り替え後新しく入力され
たアナログ信号にUP/ DOWNカウンタが追従する
までに時間がかかり、アナログ入力信号の切替周期が短
い場合には、UP/DOWNカウンタが追従する前に別
なアナログ信号に切り替わってしまい、正確なA/D変
換かでざなくなるという致命的な欠点ともなる。
(発明の課題)5.。
本発明の目的は、これらの欠点を除去するため、A/1
〕変換開始からUP/DOWNカウンタがアナログ入力
信号に追従するまでの時間を短縮したもので、その特徴
は、アップ/ダウンカウンタと、該カウンタの出力をア
ナログ電圧に変換するD/Aコンバータと、該カウンタ
の出力に接続されディジタル出力を与える出力端子と、
入力端子のアナログ電圧と前記D/Aコンバータの出力
のアナログ電圧を比較しその結果により前記カウンタを
制御する電圧比較器と、前記カウンタの歩進のためのク
ロック信号を提供する手段とを有するA/D変換器にお
いて、前記電圧比較器の出力が反転したことを検出する
反転検出器と、該反転検出器の出力に従って前記クロッ
ク信号の前記カウンタへの入力ビット位置を切り替える
クロック切替回路が具備されるごときA/D変換器にあ
る。
(発明の構成及び作用) 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、1
0は電圧比較器3の出力が反転したことを検出し、信号
線11に論理I+ 1 ++を出力する反転検出器、1
2はスイッチ、6手段13及び14を有し、信号線11
に論理“′1″が出力されるときクロック信号を後述す
る上位UP/DOWNカウンタ18I5に供給し、信号
線11に論理“°0″が出力されているときクロック信
号を後述する下位UP/DOWNカウンタ18aに供給
するクロック切替回路、15は下位UP / DO’W
Nカウンタ]8aのキャリー出力線、16は上位UI)
/i)O’WNカウンタ18bのクロック入力線、17
はA/D変換開始用信号の入力端子、18aは入力端子
17から入力されたA/D変換開始用信号により設定器
1.9 aの設定値がプリセットされる下位UP/I)
OWNカウンタ、]、8bは入力端子17から入力され
たA/D変換開始用信号により設定器1.9bの設定値
がプリセットされる上位[JP/DOWNカウンタであ
る。
第2図の実施例の具体的動作について説明する。
アナログ入力端子1にアナログ入力信号が入り、A/D
変換が開始されるときに、A/D変換開始信号端子17
にパルス状のA/D変換開始信号が入力される。このA
/I)変換開始信号は、反転検出器10をリセット状態
にし、更にUP/])OWNカウンタ18a、18bを
それぞれ設定器19a、19bの設定値にセットする。
セット後UP/DOWNカウンタ18a。
18bは、このセットされた値からUP/DOWNを開
始する。前記UP/DOWNカウンタ18a、18bに
セットされる値は任意であるが、一般的には、該カウン
タの可変範囲の中間の値をセラトスる方が、アナログ入
力信号の最大値、最小値に対して追従するまでの時間を
短縮できるので有益である。反転検出器10がリセット
状態になると、スイッチ手段13 、14は実線で示し
た方向にスイッチされる。なお、スイッチ手段13 、
14は、AND又はORのゲート回路によっても簡単に
実現される。このスイッチ状態において、クロック入力
端子2から入力されるクロック信号は、UP/DOWN
カウンタ18aには入力されず、TJP/DO’WNカ
ウンタ18bに直接入力される。従って、UP /DO
WNカウンタ18aはカウンタ動作をせず、’UP/D
OWNカウンタ18bのみクロック信号によりUP/D
OWNカウント動作をする。次に反転検出器が後述する
方法等で、アナログ入力端子1からの信号にD/A変換
器7の出力が追従したことを検出した場合、出力はセッ
ト状態となり、スイッチ手段13.14は破線、で示し
た方向にスイッチされる。このスイッチ状態では、クロ
ック端子2から入力されるクロック信号はUP/DOW
Nカウンタ18aニ入力サレ、′U1)ZDOwNカウ
ンタ18bのクロック入力線】6には、げP/I)OW
Nカウンタ18aのキャリー出力線15が接続され、第
1図で示されたUP/DOWNカウンタ5と同じ動作を
行う。
ここで、UP/DOWNカウンタ18aを最小ビット側
としてmビット、UP/DOWNカウンタ18bを最大
ビット側としてnビットとする。従って本A/D変換器
は、i =m −1−nビットの変換器となる。ここで
、反転検出器10の出力がリセット状態のとき、すなわ
ち、スイッチ手段1.3 、 ]、4が実線方向にスイ
ッチされているときと、反転検出器10がセット状態の
とき、すなわちスイッチ手段13 、14が破線方向に
スイッチされているときの、UP/I)OWNカウンタ
】81〕のalloからフルビットになるまでのカウン
トの速さを比較すると、反転検出器10がリセット状態
のとき2nクロツクでフルビフ:トになるのに対し、セ
ント状態のときは2n+mクロック必要となり、カウン
ト速度は、反転検出器10がリセット状態のときの方が
2m倍速くなる。すなわち、D/A変換器7の出力で見
ると、出力電圧の変化も反転検出器10のリセット状態
の方が2m倍速いととを意味し、アナログ入力信号に対
しD/A変換器7の出力が、非常に短時間で追従できる
方法を与える。しかし、追従性が速くなったこととは逆
に、下位のUP/DOWNカウンタ1.8 aの動作を
無視し、クロック入力をUP/DOWNカウンタ51)
に入力したことにより、1ビット当りのD/A変換器の
変化量は2m倍持つ。従って、第1図に示したような従
来の回路と同等な変換精度を持たせるためには、D/A
変換器7の出力がアナログ入力信号に追従したことを検
出して、クロック信号なtJP/DOWNカウンタ5a
に入力した状態、すなわちスイッチ手段13゜14が破
線の状態にしてやればよい。ここに反転検出器10の必
要性が生ずるが、この検出方法について一例を示す。 
  □ A、/D変換の開始時、端子17−より入力されるA/
D変換開始信号により追従検出回路10がリセット状態
になり、D/A変換器7の出力は高速(7) 入力 でアナロ′?イ号を追い始めることは前述した通りであ
る。ここで、D/A変換器7の出力がアナログ入力信号
に追いつき更に追いこすと、電圧比較器3の出力は反転
し、UP/DO’WNカウンタ18bもUPからDOW
N又はDOWNからUPへと反転する。
従って、D/A変換器7の出力もこれに応じて反対方向
に変化し、再度アナログ入力信号をクロスし、電圧比較
器3の出力が再び反転する。この動作を繰り返しながら
、D/A変換器7の出力がアナログ入力を追従していく
ことは、第1図の説明でも述べた通りである。すなわち
言いかえれば、電圧比較器3が反転動作を行ったという
ことは、D/A変換器7の出力がアナログ入力信号を追
従し始めたということになり、追従検量としては、この
電圧比較器30反転動作を検出すればよい。
具体的には、エッヂトリガのクロック入力端子をもつフ
リップフロップ又はカウンタに、電圧比較器3の出力を
クロック信号として入力してやることにより簡単に実現
できる。また、電圧比較器3の出力を微分することによ
り反転動作をパルスと(8) してとり出し、このパルスでフリップフロップ等をセッ
トすることによっても実現可能である。
以上説明したように前記実施例では、A/D変換開始直
後は、アナログ入力信号に対して、その計数値がディジ
タル出力となるUP/DOWNカウンタが高速で追従で
きるよう動作し、追従後はA/D変換精度が上がるよう
に動作するので、結果的に高速高精度のA/D変換器が
得られる。
第3図は、アナログ入力信号に対して、D/A変換器出
力がどのように追従するかを具体的に示したものである
。図中において、Aは第1図及び第2図アナログ入力端
子1に入力されるアナログ入力信号を示し、Bは第1図
従来の回路におけるD/A変換器7の出力、Cは第2図
の本発明の実施例におけるD/A変換器7の出力を示す
。また、Dは信号A、B、Cの可変範囲の上限を示す。
なお本発明は前記実施例に限らず、例えば、下位TJP
/DOWNカウンタと上位UP/ DOWN カラ:/
 タにプリセットできないUP/DOWNカウンタを使
用してもよい。また、反転検出器としてカウンタをを用
いると、次のような利点が生じる。すなわち、カウンタ
を用いて、電圧比較器出力の反転が2回又はそれ以上の
回数生じたときに反転検出信号を出力するようにすると
、A/D変換開始以前の電圧比較器出力状態が保障され
ていない場合、A/D変換開始時点で発生する可能性の
ある電圧比較器出力の反転を簡単に避けることができる
。ここでカウンタとしては、フリップフロップ2ケで構
成される簡単なカウンタも含まれる。もし、フリップフ
ロップ1ケで構成したような最初の反転を検出する回路
の場合は、前記A/D変換開始時の電圧比較器の反転を
防止するため、反転検出器の動作タイミングを遅らすか
、A/D変換開始前に電圧比較器の出力を保障するよう
な対策をとることが望ましい。
(発明の効果) 本発明は、クロック信号のUP/DOWNカウンタへの
入力位置を切り替えるので、高速でかつ高精度の変換を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の比較追従型A/D変換回路のブロック図
、第2図は本発明のA/D変換回路のブロック図、第3
図はアナログ入力信号に対するD/A変換出力の追従波
形である。 図中において、1はアナログ信号入力端子、2はクロッ
ク入力端子、3は電圧比較器、5a及び5bハUP/D
O′wNカウンタ、7はD/Ai換器、9はディジタル
出力端子、10は反転検出器、]2はクロック切替回路
、13及び14はスイッチング手段、]7はA/D変換
変換回器信号端子、8 aは下位UP/DOwNカウン
タ、]81)ハ上位UPZDOWNカウンタ、19a及
び19bは設定器である。 特許出願人 沖電気工業株式会社 特許出願代理人 弁理士   山  本  恵  −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アップ/ダウンカウンタと、該カウンタの出力をアナロ
    グ電圧に変換するD/Aコンバータと、該カウンタの出
    力に接続されディジタル出力を与える出力端子と、入力
    端子のアナログ電圧と前記D/Aコンバータの出力のア
    ナログ電圧を比較しその結果により前記カウンタを制御
    する電圧比較器と、前記カウンタの歩進のためのクロッ
    ク信号を提供する手段とを有するA/D変換器において
    、前記電圧比較器の出力が反転したことを検出する反転
    検出器と、該反転検出器の出力に従って前記クロック信
    号の前記カウンタへの入力ピット位置をきりかえるクロ
    ック切替回路が具備されることを特命とするA/D変換
    器。
JP5549882A 1982-04-05 1982-04-05 A/d変換器 Granted JPS58173917A (ja)

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JPS6348456B2 JPS6348456B2 (ja) 1988-09-29

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