JPS59224917A - デイジタル・アナログ変換器 - Google Patents

デイジタル・アナログ変換器

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JPS59224917A
JPS59224917A JP9991783A JP9991783A JPS59224917A JP S59224917 A JPS59224917 A JP S59224917A JP 9991783 A JP9991783 A JP 9991783A JP 9991783 A JP9991783 A JP 9991783A JP S59224917 A JPS59224917 A JP S59224917A
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digital
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circuit
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Hideo Sato
秀夫 佐藤
Kazuo Kato
和男 加藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/82Digital/analogue converters with intermediate conversion to time interval

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はディジタル・アナログ変換器(以下り−A変換
器という)に係り、特に高精度、高速化とすることがで
き、計測制御に使用するのに好適なlamp pick
off  形のD−A変換器に関するものである。
〔発明の背景〕
アナログ信号を計算機処理し、アナログ信号の制御量を
出力するにはD−A変換器を必要とし、特に構成が簡単
で、高精度、高分解能のD−A変換器を必要とするとき
は、シングルスロープA−D変換器と共通部分が多い1
%amp pickoff  形のD−A変換器が多用
されている。
第1図は従来のRamp pickoff 形のD−A
変換器の回路ブロック図で、第2図は第1図の動作波形
を示す図である。第1図において、10はカウンタで、
クロックパルスCLKを計数し、その計数値をディジタ
ルコンパレータ20に出力するとともに、その計数値で
ランプ発生回路30を制御する。ランプ発生回路10は
、基準電圧L e fとカウンタ10の計数値を入力し
、計数値が零のときは零で、計数値が2” −1(nは
D−A変換器のビット数)のときはL a f  とな
るランプ信号vra m pを出力する。また、ディジ
タルコンパレータ20は、カウンタ10の計数値と入力
ディジタル値Nとを比較し、両者が等しいときは、サン
プル・ホールド回路40にパルス信号を出力する。
サンプル・ホールド回路40は、このパルス信号でラン
プ発生回路30の出力をサンプル・ホールドし、Va 
u t を出力する。
ところで、第2図かられかるように、出力■。utは、
カウンタ10の計数値がNに等しくなった点でステップ
的に変化する。このため、サンプル・ホールド回路40
は高スルーレートを必要とするという欠点がある。
捷だ、カウンタ10の計数値とNとが等しい期間は1ク
ロツクパルスの間であるため、クロック周波数の上限が
サンプル・ホールド回路40のスルーレ−1・で制約さ
れ、高速、高精度、高分解能が得られないという欠点が
ある。
さらに、1クロツクパルスの期間にランプ波形をサンプ
リングするようにしであるため、定常状態でも最大IL
SHのリップル誤差を生ずるという欠点もある。
〔発明の目的〕
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、高速、高精度、高分解能のディジタル・アナ
ログ変換器を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、クロックパルスを計数するカウンタの
計数値に比例したランプ信号を出力するランプ発生回路
の出力とディジタル・アナログ変換器の出力とを比較し
て両者が等しいときに出力が反転するアナログコンパレ
ータと、上記カウンタの計数値と入力ディジタル値とを
比較して両者が等しいときにパルス信号を出力するディ
ジタルコンパレータからのパルス信号と上記アナログコ
ンパレータの出力とを入力し、上記ディジタルコンパレ
ータがパルス信号を発生した時点と上記アナログコンパ
レータの出力が反転した時点との時間差に比例して出力
電圧が増減してディジタル・アナログ変換出力を送出す
T−V変換回路とを備えた構成とした点にある。
〔発明の実施例〕
以下本発明を第3図、第5図、第6図に示した実施例お
よび第4図、第7図を用いて詳細に説明する。
第3図は本発明のDMA変換器の一実施例を示す回路ブ
ロック図で、第1図と同一部分は同じ符号で示し、ここ
では説明を省略する。第3図においては、ランプ発生回
路30の出力はアナログコンパレータ50の(→入力端
子に接続し、アナログコンパレータ50の(→入力端子
はT−V変換回路60の出力と接続し、T−V変換回路
60には、アナログコンパレーク50の出力とディジタ
ルコンパレータ20の出力とを入力させ、第1図のサン
プル・ホールド回路40をアナログコンパレータ50と
T−V変換回路60とに代えだ構成としである。
第4図は第3図の動作波形を示す図で、次に、第4図を
参照して第3図の動作について説明する。
第4図(a)のランプ信号■r□、は、従来と同様にカ
ウンタ10の計数値が零のときは零で、カウンタ10の
計数値が2″’ −1(nldD−A変換器のビット数
)のときはランプ発生回路30に入力させである基準電
圧vr、f  となる。まだ、アナログコンパレータ5
0の出力は、第4図(b)に示すように、ランプ信号L
 a□、と前回のD−A変換器の出力、すなわち、T−
V変換回路70の出力Vout(1−1)とが一致した
時刻TAで反転し、ディジタルコンパレータ20は、第
4図(C)に示すように、カウンタlOの計数値が入力
ディジタル値Nに一致した時刻TDでパルス信号を発生
する。T−V変換回路60は、アナログコンパレータ5
0の出力とディジタルコンパレータ2oの出力とを入力
し、第4図(d)に示しである(TD  TA)間の時
間差に比例して出力電圧が増減する。そのときのD−A
変換後の出力V。U山)は次式で示される。
Vo−t(j) =Kp (To  TA)十V。u山
−1)・・mm・(1)ここに、K、、T−V変換回路
、60の変換係数したがって、第4図(a)かられかる
ように、第3図に示すD−A変換器の応答は、K、とラ
ンプ信号Vrampの傾きKrに依存する。そして、ス
テップ応答は次式で示される。
ここで、■二〇、1,2.・・・である。これより、D
−A変換誤差εは、次式で示されることがわかる。
これより、K、/に、=1のとき誤差εは零となり、o
 <K p/K 、< 2のときは、D−A変換を繰り
返すとともに誤差εが減少していくことがゎかる。まだ
、Kp/に、≧2のときは誤差εが増加し、収束しない
しだがって、第3図の実施例に示す本発明に係るD−A
変換器は、(3)式かられかるように、条件を選ぶこと
により誤差εを変換回数ととに小さくすることができる
。また、Kr二に、とすれば、1回のD−A変換でも誤
差εを零にできる。さらに、第4図(a)のV。utの
波形からもわかるように、出力の変化はVra□、とほ
ぼ等しいので、T−V変換回路60に高スルーレートの
増幅器が不要となり、クロックパルスCLKを高速化で
き、高速。
高精度、高分解能のD−A変換器を得ることができる。
第5図は第3図のT−V変換回路6oの一実施例を示す
回路図である。第5図において、フリップフロップ61
.62は、第3図のカウンタ1゜と同期してカウンタ1
oの計数値が零となる以前にリセットされ、ANDゲー
ト63.64の出力が“L″となり、スイッチ65.6
6がオフ状態となる。
この状態でディジタルコンパレータ20の出力PDがH
′″になると、ANDゲート63の2人力がII HI
Iとなり、ANDゲート63の出力もII HIIとな
る。次に、アナログコンパレータ50の出力PAが(t
 HIIになると、ANDゲート7301つの入力がI
I L 11となるため、ANDゲート63の出力も“
′L″となる。すなわち、ディジタルコンパレータ20
の出力Pnが”’ II ”になる時刻を11D1アナ
ログコンパレータ50の出力PAが°′H″になる時刻
をTAとしだとき、(TA −TD)が正であれば、(
TA −TD )の期間だけANDゲート63の出力が
11″′となり、スイッチ64がオンされる。
同様にして、(TA−TD)が負の場合は、(TD  
TA)の期間だけANDゲート64の出力が°′H″と
なり、スイッチ66がオンされる。
このスイッチ65.66の動作と、抵抗67、コンデン
サ68および差動増幅器69で構成される積分器で、時
刻TAとT’nの時間差を電圧に変換する。この電圧変
換後の出力To u中)は、変換(9) 前の出力をVo u t (+−1)  とすると、(
TA  TD )が正負にかかわらず次式で示される。
ここに、C;コンデンサ68の容量 R;低抵抗7の抵抗値 Vcc ;電源電圧 (4)式と(1)式と(1)式よりわかるように、T−
V変換係数に、は次式となる。
第6図は本発明のD−A変換器の他の実施例を示す回路
図で、第1図、第3図、第5図と同一部分は同じ符号で
示しである。この回路はディジタル・アナログ電流変換
器の例を示しである。第6図の構成では、カウンタ10
とディジタルコンパレータ20とは第3図と同様であり
、フリップ70ツブ61.62とANDゲート63.6
4は第5図と同様である。
第6図において、ランプ発生回路3oは、差動(10) 増幅器31.MOS)ランジスタ32,33、抵抗34
,35、ツェナーダイオード36、コンデンサ37とか
らなり、抵抗34の電圧降下とツェナーダイオード36
の電圧Vzとが等しくなるように帰還がかかり、抵抗3
4に一定電流を流す。
この電流は、コンデンサ37で積分され、ランプ信号と
して出力される。コンデンサ37はカウンタ10からの
信号により周期的に放電し、カウンタ10の計数値が零
のときにランプ信号も零となるように制御される。また
、積分電流は、カウンタ10の計数値が2” −1のと
きランプ信号がVrsf  となるように抵抗34の抵
抗値やツェナーダイオード36の電圧Vzで調整される
極性切換回路80は、MOSトランジスタスイッチ81
〜84とコンデンサ85より構成してあり、抵抗91の
電圧降下で極性を切り換えて出力する。
アナログコンパレータ50は、MOSトランジスタスイ
ッチ51,52、反転増幅器53、コンデンサ54から
構成してあり、ランプ発生回路(11) 30の出力と抵抗34の電圧降下とを比較する。
T−V変換回路60のMOS)ランジスタスイッチ72
.73は第5図のスイッチ65.66に相当する。イン
バータ71はMOSトランジスタスイッチ72がP形で
あるため必要となる。第5図の抵抗67に相当する抵抗
がないのは、MOSトランジスタ72.73のオン抵抗
を等制約に使用できるためである。積分回路は、自己バ
イアス形の反転増幅器74とコンデンサ75とで構成し
である。
’l−V変換回路60の出力電圧は、トランジスタ92
と抵抗93により電流に変換される。
定電圧電源100は、入力電圧101の変動を安定化し
、回路に使用できる電源を得るだめのものである。抵抗
102は出力電流測定用の負荷である。
以上の構成のD−A変換器の動作を第6図の制御信号の
波形を示した第7図を参照して説明する。第7図(a)
はランプ制御信号の波形、同図(b)はMOSトランジ
スタスイッチ510制御端子S3およびMOSトランジ
スタスイッチ83.84の制御端子57(12) への信号の波形、同図(C)はMOSトランジスタスイ
ッチ520制御端子S4およびMOSトランジスタ81
.82の制御端子S5への信号の波形をそれぞれ示す。
第7図の時刻t。ではランプ制御信号が’ H”となり
、コンデンサ37の電荷を放電し、ランプ信号を零にす
るとともに、T−V変換回路60の7リツプフロツプ6
1.62をリセットする。また、制御端子Sg 、87
への信号が°′L″で、制御端子84 、 Ssへの信
号がII H71であるので、MOS)ランジスタスイ
ツチ51,83.84がオフし、52,81.82がオ
ンする。このため、反転増幅器530入出力はショート
され、コンデンサ54の一端は反転増幅器53のしきい
電圧となる。また、コンデンサ54の他端には、抵抗9
1の電圧降下を保持したコンデンサ85の電圧が入力さ
れる。したがって、抵抗91の電圧降下をコンデンサ5
4に充電した状態となる。
次に、時刻t1では、ランプ制御信号が°′L″となシ
、コンデンサ37に電流を積分し、ランプ(13) 信号を発生させる。このとき、制御端子S3+87への
信号が“′H″で、Ss + Saへの信号がII J
、 71であるので、MOSトランジスタスイッチ51
.83.84がオンし、52,81.82がオフする。
このため、ランプ発生回路30の出力がコンデンサ54
に入力され、時刻toで充電された抵抗91の電圧降下
との差が反転増幅器52に入力される。したがって、ラ
ンプ発生回路30の出力と抵抗91の電圧降下とが比較
され、その出力がディジタルコンパレータ20の出力と
ともにT−V変換回路60に入力される。T−V変換回
路60では、第3図の場合と同様、反転増幅器53の出
力とディジクルコンパレータ20の出力との時間差に比
例した(1)式で示される電圧を得て、この電圧出力は
、トランジスタ92と抵抗93とで電流に変換される。
この電流の変化は抵抗91で検出され、MOSトランジ
スタスイッチ83.84を介してコンデンサ85を充電
することによって保持される。
以上の結果、出力電流Ioは次式で示される。
(14) ・・・・・・・・・・・・(6) ここに、R91;抵抗91の抵抗値 R93;抵抗93の抵抗値 電流はR93に反比例し、ディジタル・アナログ変換さ
れることがわかる。
第6図に示す実施例によれば、電流出力のD−A変換器
とすることができ、第5図の場合と同様の効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、高速。
高精度、高分解能のディジタル・アナログ変換器にでき
、しかも、高速増幅器が不要となるので、L S I化
が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のl’(amp pickoff  形の
D−A変換の回路ブロック図、第2図は第1図の動作波
形を示す図、第3図は本発明のD−A変換器の一実(1
5) 施例を示す回路ブロック図、第4図は第3図の動作波形
を示す図、第5図は第3図のT−V変換回路の一実施例
を示す回路図、第6図は本発明のD−A変換器の他の実
施例を示す回路図、第7図は第6図の制御信号の波形を
示した図である。 10・・・カウンタ、20・・・ディジタルコンパレー
タ、30・・・ランプ発生回路、50・・・アナログコ
ンパレータ、60・・・T−V変換回路。 代理人 弁理士 長崎博男 (ほか1名) (16) 入             5 シ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、クロックを計数するカウンタと、該カウンタの計数
    値に比例したランプ信号を出力するランプ発生回路と、
    前記カウンタの計数値と入力ディジタル値とを比較し両
    者が等しいときにパルス信号を出力するディジタルコン
    パレータとを備え、該ディジタルコンパレータがパルス
    信号を発生した時点の前記ランプ発生回路の出力値を出
    力とするディジタル・アナログ変換器において、前記ラ
    ンプ発生回路の出力と前記ディジタル・アナログ変換器
    の出力とを比較し両者が等しいときに出力が反転するア
    ナログコンパレータと、前記ディジタルコンパレータか
    らのパルス信号と前記アナログコンパレータの出力とを
    入力し、前記ディジタルコンパレータがパルス信号を発
    生した時点と前記アナログコンパレータの出力が反転し
    た時点との時間差に比例して出力電圧が増減してディジ
    タル・アナログ変換出力を送出するT−V変換回路とを
    備えたことを特徴とするディジタル・アナログ変換器。 2、前記T−V変換回路は、出力電圧を電流に変換する
    手段を備えている特許請求の範囲第1項記載のディジタ
    ル・アナログ変換器。
JP9991783A 1983-06-03 1983-06-03 デイジタル・アナログ変換器 Granted JPS59224917A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61287332A (ja) * 1985-05-13 1986-12-17 Nippon Kogaku Kk <Nikon> カメラの露出制御回路
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