JPS5873231A - Ad変換装置 - Google Patents

Ad変換装置

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JPS5873231A
JPS5873231A JP56172643A JP17264381A JPS5873231A JP S5873231 A JPS5873231 A JP S5873231A JP 56172643 A JP56172643 A JP 56172643A JP 17264381 A JP17264381 A JP 17264381A JP S5873231 A JPS5873231 A JP S5873231A
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Kenji Nakamura
健次 中村
Shigeru Ideno
出野 滋
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1071Measuring or testing
    • HELECTRICITY
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    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/48Servo-type converters

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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】 この発明はアナログ信号をデジタル信号に変換するAD
変換装置に関する。
アナログ信号をデジタル量に変換するAD変換器は、こ
れまで種々のものが提案され実施されているが、一般に
微小信号値から比較的大なる信号値までのアナログ量を
デジタル量に変換するには分解能の゛高いAD変換器が
必要である。しかし分解能が増加すると増加に比例して
変換時間が長くなるので、変換時間を長くしないで分解
能を増加するためには各ビット当りの変換時間(クロッ
ク速度)を速くしなければならず、さらにそれに伴ない
AD変換器のすべての要素を高速化しなければならずこ
れには限界がある。
それゆえにこの発明の目的は、変換処理時間を落すこと
なく分解能の高い高精度のAD変換装置を提供するにあ
る。
以上の目的を達成するためにこの発明のAD変換装置は
、AD変換器の入力信号が一定範囲に入るように、DA
変換器と、このDA変換器出力と入力信号のアナログ量
の引き算を行なう引き算器と、引算されたアナログ量を
増幅して前記ADi換器に加える増幅器と、前記AD変
換器入力が一定範囲に入るようにモニタしDA変変換器
大入力制御する回路とを備えるとともに、DA変換器出
力の単位ビット変化に対応するAD変換器出力の変化値
を較正されたDAA換値として記°宜する手段と、この
記憶手段に記憶されている較正されたDAA換値と前記
DA変換器制御入力を乗算し、さらに前記AD変換器の
測定毎のAD変換出力を加算する演算手段をも備え、演
算手段の演算結果を入力信号に対するAD変換出力値と
して導出するようにしている。
以下図面に示す実施例を参照してこの発明の詳細な説明
する。
第1図はこの発明の一実施例を示すAD変換装置の回路
ブロック図である。図においてアナログ引締、器1は入
力に被測定信号としての入力信号AとDA変換器2の出
力Bi大入力受けるように構成しており、その出力端に
は入力信号Aと信号Bの引算値が出力される。引算器1
の出力はさらに増幅器乙に接続されている。増幅器乙の
増幅度は256(8ビット分)となるように選定されて
いる。増幅器6の出力端は12ビツト構成のAD変換器
40入力端に接続されるとともに比1咬器5・6の入力
端にそれぞれ接続されている。比T7V1.器5・6は
AD変換器4の入力をモニタする回路であって増幅器6
の出力りがAD変換器4のスケール内にあるときは比較
器5・6の出力F、Gはいずれもローレベルとなり、も
し増幅器5の出力四号りが、AD変換器4のフルスケー
ルよリモアンダスケールの場合比較器5の出力Fがハ仁
レベルとなり、信号りがAD変換器4のフルスケールよ
りもオーバヌケールする場合は比較器6の出力FGがハ
イレベ/L/なるように構成されている。比較器5・6
の出力端はアップダウンカウンタ7の入力端に接続され
ている。アップダウンカウンタ7は制御回路8よりの信
号aにより、比較器5・6よりの信号Fあるいは信号G
のハイレベルに応じて。
クロックパルスbをダウンカウント、あるいはアップカ
ウントするように構成されている。アップダウンカウン
タ7の出力端はDA変換器2の入力端に接続されている
。DA変換器2は10ビツトで構成されており、アップ
ダウンカランタフのカウントデジタIV直に応じたアナ
ログ信号値Bを出力して引算器1に加え、増幅器5の出
力信号りがAD変換器4のフルスケール内に入るように
補正する。
AD変換器4の出力端はレジスタ9・10に接続される
とともに、加算器14にも接続されている。レジスタ9
・10はDA変換器2を較正するのに使用されるレジス
タであって、DA変換器2の出力を信号Hの1ビット分
だけ変化させるときのAD変換器4の変化前後の出力を
記憶するレジスタである。レジスタ9・10はさらに引
算器11に接続されている。引算器11はJ−Iの引算
を行ない、その結果値をレジスタ12に記憶するように
構成されている。このレジスタ12にはDA変換器2の
入力を1ビット分変化させた場合のAD変換器4出力へ
の影響度合、すなわち較正されたDAA換値をデジタル
値で記憶している。レジスタ12の出力しは掛算器13
の入力の一端に加えられるように接続されている。捷た
アツブタウンカウンタノの出力Hも掛算器15の入力の
他端に加えられるように接続されている。捌算器13は
信号りと信号Hを乗算しその@Mを加算器14に加えら
れるように構成されている。
以上のように構成される実施例回路について。
先ずDA変換器2の補正信号Bの影響度合の読取り、す
なわち較正されたDA高出力得る場合について説明する
。先ず、入力信号Aを任意の値たとえば0ボルトとし、
比較器5.乙の出力F、Gがハイレベルとならないよう
すなわち信号りがAD変換器4のフルスケール内に入る
ようにアップダウンカウンタ7の出力Hを適当な値に設
だする。
そして制御回路8よりの制御信号e、f、gによりAD
変換器4を働かせた後、レジスタ9にその出力を記憶す
る。次にアップダウンカウンタ7の出力HをMSBだけ
減少させ、この減少に対応して増幅器乙の出力信号が増
加するので制御用1洛8よりの制御信号e−f−1lで
AD変換器4の出ノJE全読みレジスタ10に記憶する
。そして次のヌテップで引算器11でレジスター0の出
力Jからレジスタ9の出力Iを減じて、J−Iをレジス
ター2に記憶する。このレジスター2の記憶内容が較正
されたDA変換値となる。
AD変換器4のフルスケールを第2図に示すM(0〜V
v)とすると、このAD変換器4が12ビツトであp、
DA変換器2が10ビツト構成しているので、DA変換
器2のMSBの変化に対してAD変換器4のフルスケー
ルに対してyの影響度を持つことになる。たとえば増幅
器3の出力りが第2図の 〔v〕よりも若干〔シ よシ
も小〕オーバスケールしている場合には、アップダウン
カウンタ7を1カウントアツプするだけで、増幅器3の
出力りは第2図のm4の領域内に位置することになる。
さて較正後に測定信号を実際にAD変換する場合当然測
定信号は入力信号Aとして引算器1に加えられる。そし
てその時の補正信号Bと引算された出力値Cが増幅器6
で増幅されAD変換器4に信号が加えられる。もしこの
信号りがAD変換器4のフルスケール内にあると、比4
Lj(f4ii 5.6の出力F、Gはいずれも口′−
レベルでありアップダウンカウンタ7のカウント内容に
も変化を生じず1咬市時と同様のmを持つ出力Hが掛算
器13に加えられる。一方AD変換器40入力信号りは
AD変換されその出力信号Eが加算器14に加えられる
加算器14では、出力信号Eと掛算器13で乗算された
LXHを加算してN=LXH+Ei測定信号のAD変換
値として導出する。
測定信号が加えられ、増幅器6の出力端に得られる信号
りがもしAD変換器4のフルスケ−/vf越えており、
アンダスケールあるいはオーバスケールする場きである
と、比較器5あるいは6はアンダヌケー/l/6るいは
オーバスケールに応じて出力信号FあるいはGとしてハ
イレベル信号を導出し、アップダウンカウンタ7をダウ
ン動作あるいはアップ動作させ、DA変換器2の出力B
を変化させる。そして信号りがAD変換器4のフルスケ
ール内に入るまでアップダウンカウンタ7の内容を変化
させる。信号りがAD変換器4のフルスケール内に入る
と比較器5・6の出力F、Gはローレベルとなるのでア
ップダウンカウンタ7のアップダウン動作は停止する。
そしてその時のアップダウンカウンタ7の出力Hが掛算
器16に加えられるので掛算器16は較正値りに信号H
を乗算し。
4?t L X Hが求められる。そして加算器14で
AD変換器4よシの出力Eに掛算器13よシの値LXH
−i加算して測定信号のAD変変換値線得る。このAD
変変換値線、AD変換器4の12ビツト。
増幅器乙の256信号(8ビツト)の拡大によシフ0ビ
ツトのものが得られる。
なお上記実施例において、AD変換器4の出力E12ビ
ットに対して第3図に示すように、較正動作によってレ
ジスタ12に記憶されるLは約10ビツトであシ、この
場合の較正変換誤差はLSDの次下位ビットに存在する
。今たとえばアップダウンカウンタ7の出力Hが仮に2
であるとするとLXHは全体的に1ビツト上位にシフト
された形となシ、誤差ビットも1ビツト、上位に移動す
る。
しかし有効ビット長は依然として10ビツト確保される
以上のようにこの発明のA D 度侠装置によれば。
測定信号全入力してAD変換するに先立って較正された
oAg換値金肥憶しておシ、この較正1直分の上位ビッ
トが決定されているので出力Ai)変換直が多ビットで
あるにもかかわらず変換速良はAD変換器のみで決まる
ので、それだけ変換速度が速くなる。またDA変換器に
よる補正1汀号は較正されAn)変換されているので、
この装置における絶対精度が要請されるのは入力部に設
けられる引算器のみであシ、引算器の精度のみを留意す
れば全体として精度の高いAD変換装置が得られる。
また誤差の存在しないビットが上位よシ校正時の有効長
だけ常に確保される。以上よシ高速、高精度、高分解能
のAD変換装置を得ることができる。
A/D変侯変換入力を適正な職囲に仔圧するようアップ
ダウンカウント動作は測定対象が連続的に開化する一般
的な自然現象による場合きわめて少いステップで実現さ
れこれによる速度の低下は実用上無視できる。更にこの
発明によるA/I)変換114は全ビットがゼロになる
状態が存在しないがこれはA/D変換の応用としてCP
Uによるデータ処理全搬Mすれば原点座標の移動である
とみなされ実用上問題はない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すAD変換装置の回路
ブロック図、第2図は第1図実施例におけるAD変換器
に対するDA変換器の補正の影響度合を示す図、第β図
は第1図実施例ておける誤差ビットの移動を示す図であ
る。 1:アナログ引算器、  2:DA変換器。 3:増幅器、  4:AD変換器、 5・6:比較器、
  7:アップダウンカウンタ。 8:制倚回路、  9・10拳12:レジスタ。 11:デジタル引算器、  16:デジタ/L/掛算器
、  14:デジタル加算器。 特許出願人     株式会社島津製作所代理人  弁
理士  中 村 茂 信 第1 図 δ 第2昭

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)DA変換器と、とODA変換器出力と入力信号の
    引き算を行なう引算器と、この引算器よりの信号を受け
    て増幅する増幅器と、増幅器出力を入力に受けてデジタ
    ル量に変換するAD変換器と、このAD変換器の入力が
    測定可能範囲に存在するように前記AD変換器入力を制
    御する回路と、前記DA変換器の単位ビット変化に対応
    する前記AD変換器出力の変化値を較正されたDA変換
    値として記憶する手段と、この記憶手段に記憶されてい
    る較正されたDA変換値と前記DA変換器制御入力を乗
    算し、さらに前記AD変換器の測定毎のAD変換出力を
    加算する演算手段とよシな9.前記演算手段の演算結果
    iAD変換出力値とするAD変換装置。
JP56172643A 1981-10-27 1981-10-27 Ad変換装置 Granted JPS5873231A (ja)

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US06/359,956 US4517550A (en) 1981-10-27 1982-03-19 Analog to digital conversion method and apparatus
DE19823210571 DE3210571A1 (de) 1981-10-27 1982-03-23 Analog-digitalwandler-einrichtung
GB08208437A GB2108792B (en) 1981-10-27 1982-03-23 Analog to digital conversion method and apparatus
AU82128/82A AU545850B2 (en) 1981-10-27 1982-03-30 A/d converter
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