JPS5930343B2 - アナログディジタル変換器の微分非直線性補正方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログディジタル変換器の微分非直線性を補
正する方式に関するものである。

アナログディジタル変換器（以下ＡＤ変換器と称する）
は、アナログ量を所要チャンネル数のディジタル量に標
本化するものであるが、ＡＤ変換器の精度を問題とする
時に挙げられるのが積分直線性（ｉｎｔｅｇｒａｌ １
ｉｎｅａｒｉｔｙ）と微分直線性（ｄｉ ｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ ｌ １ｎｅａｒｉｔｙ ）である。

前者は、フルスケールに対するある変換量の誤差であっ
て、通常のディジタルボルトメータ等の精度を指称する
場合に用いられ、後者は個々のチャンネル幅の真正幅と
の誤差を指称する基準として用いられるものであって放
射線測定のような統計的応用では前者よりも後者の微分
直線性が問題となる。

たとえば、フルスケールのＩＯＶの電圧を１０００チヤ
ンネル（１０ｂｉｔ）のディジタル量に変換するＡＤ変
換器において、チャンネル幅が５、ｏｏｏｖ〜５．０１
０Ｖであるべきところ５．００５Ｖ 〜５．０１３Ｖテ
あれば、入力電圧５．００３Ｖは一つ下のチャンネルに
入るし、また、５．０１２Ｖは上のチャンネルに入らず
にそのチャンネルに入ってしまうという不都合が生じ、
統計的応用ではそのデータの信頼性が損なわれることに
なる。

この微分直線性を向上させるものにウィルキンソン方式
のＡＤコンバータが用いられているが、その原理は入力
電圧の波高値に等しい電圧をキャパシタに充電した後、
定電流で放電し、放電し終る迄の時間をクロックパルス
でカウントするというものである。

この方式は微分直線性が優れている反面、変換速度が遅
く、放射線測定のようにパルス間の間隔がう、ンダムで
最短間隔が短いものでは変換中に入って来るパルスの数
え落としがあり、統計結果に影響をきたすという問題が
有る。

本発明は上述した従来の問題を解消し、微分非直線性を
改善しながらも変換速度を低下させず、統計的応用に最
適なるＡＤ変換器の微分非直線性補正方式を提供するこ
とを目的とするものである。

本発明は使用するアナログディジタル変換器の各出力チ
ャンネル幅の真正幅との誤差を上限値と下限値に分けて
チャンネルごとに予めリードオンリメモリに記憶させて
おき、当該アナログディジタル変換器の出力が発生した
時にその出力に相当するチャンネルにおけるリードオン
リメモリの上限値及び下限値を読み出し、この読み出し
出力とランダム２進発生器より発生したある瞬間のラン
ダム信号とを比較し、このランダム信号がリードオンリ
メモリの読み出し出力の上限値より大きければ当該アナ
ログディジタル変換器の出力に１を加えて、下限値以下
であれば１を引いて、上限値と下限値との間であればそ
のままの値を出力として取り出すことを特徴とするアナ
ログディジタル変換器の微分非直線性補正方式に係るも
のである。

以下本発明を図面に示す実施例に基き説明すると、ＡＤ
変換器１は例えば１０ｂｉｔ１０２４チヤンネルの変換
能力を有する高速度変換器であり、その直線性について
は余り問題としない逐次比較形タイプのものを使用する
（勿論他の方式のものでもよい）。

このＡＤ変換器１の各チャンネル幅の真正幅との誤差は
全てリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２に記憶させておく
ので、ＲＯＭ２は上限値と下限値とで各々１０２４のチ
ャンネルを必要とし、更に上限値、下限値とも７ ｂｉ
ｔ１２８ステップ）の細分値で記憶される′。

このＲＯＭ２への誤差の記憶の仕方を詳述すると、第２
図のＡを真正なチャンネル幅を有するステップとし、Ｂ
をＡＤ変換器１のステップとした場合、チャンネル１（
又は最小信号２進入力ＬＳＢ）ではＡＤ変換器でチャン
ネル１′としてディジタル変換した信号は全て真正のチ
ャンネル１の幅に入っているので上限値はＯとする。

次のチャンネル２′ではステップＢが真正チャンネル幅
ＣＨ２よりも下にａ１上にｂだけ広がっているため本来
チャンネル１あるいはチャンネル３に入るべき入力をも
チャンネル２′として変換していることになる。

そこでＲＯＭ２の上限値にはｂ１下限値にはａの量を記
憶させる。

このようにして記憶させた誤差を補正値としてチャンネ
ル８′まで表わすと下表のようになる。

実際に、ＲＯＭ２に補正値を記憶させるには、フルスケ
ールの最大入力信号ＭＳＢをコンピュータでチャンネル
数（本例では１０２４）で等分して真正チャンネル幅を
記憶させ、ＡＤ変換器に直線性の良いランプ入力を与え
てその出力と、コンピュータの記憶内容とを比較してそ
の誤差をＲＯＭ２に入力すると良い。

第１図の３はランダム２進数発生器であり、本例では７
ｂｉｔ（１２８ステツプ）のランダム信号を発生する
ものである。

また４は上限値用ディジタル比較器、５は下限値用ディ
ジタル比較器、６は各比較器からの信号によってＡＤ変
換器１の出力に１を加えるか１を引くか又は何もしない
で取り出すかの演算を行なう演算器である。

今、ＡＤ変換器１にアナログ信号を入力すると、その出
力端子からはディジタル信号が出力され、そのディジタ
ル出力に相当するチャンネル番号の補正値がＲＯＭ２か
ら読み出され、上限値は上限値用ディジタル比較器４に
、下限値は下限値用ディジタル比較器５にそれぞれ入力
される。

一方、ランダム２進発生器３は常時、ランダム信号を各
比較器に与えており、補正値が各比較器に入力された瞬
間のランダム値と補正値とを比較してランダム値が上限
値よりも大であれば上限値用ディジタル比較器４の出力
により演算器６に１を加える指令を与え、ランダム値が
下限値よりも小であれば下限値用ディジタル比較器５の
出力により演算器６に１を引く指令を与え、ランダム値
が上限値と下限値との中間であれば両比較器には出力が
表われないのでＡＤ変換器１の出力はそのまま出力され
ることになる。

このように各チャンネル幅の誤差をランダム信号によっ
て補正した結果、この補正操作自体は入力アナログ信号
との直接相関は無いが、放射線測定のように多数のパル
ス入力をＡＤ変換する場合には、たとえば上記のチャン
ネル２′に入来する信号を例にとると、１チャンネル幅
１２８ステップ（７ｂｉｔ ）のうち、そのままチャン
ネル２の出力として演算器６から出力される確率は １２８−（ａ＋ｂ） であり、チャンネル１の２８ 出力として演算器６から出力される確率は一１２８ チャンネル３の出力として演算器６から出力される確率
は□となり、多数のパルス入力はその２８ 割合で各チャンネルに振り分けられ、統計的には真正な
チャンネル幅を有するＡＤ変換器と同一の結果を得るこ
とができる。

しかも、この補正操作に要する時間は１μｓ程度であり
、高速ＡＤ変換器の速度と合わせてもたかだか５μｓ程
度となり、従来のウィルキンソン方式のＡＤ変換器の３
０μｓという変換速度と比較しても著しい速度の向上を
図ることができ、放射線測定のように入力パルス信号の
最短間隔が１０μｓという短い間隔のものでは数え落と
しも止むを得なかった従来方式に対し、充分に追従でき
るという利点を生ずるものである。

上述したように本発明によれば、放射線測定のような統
計的応用に対し高速ＡＤ変換器の有する微分非直線性を
リアルタイムに補正してゆくため統計結果はウィルキン
ソン方式のＡＤ変換器のように充分に微分直線性の良い
データが得られ、しかも、変換速度は著しく高速化でき
るという効果を奏し、統計的応用の分野に貢献するとこ
ろ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロックダイヤグラム、第
２図はチャンネル幅の誤差を説明する説明図である。 １：ＡＤ変換器、２： ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
、３：ランダム２進数発生器、４：上限値用ディジタル
比較器、５：下限値用ディジタル比較器、６：演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 使用するアナログディジタル変換器の各出力チャン
   ネル幅の真正幅との誤差を上限値と下限値に分けてチャ
   ンネルごとに予めリードオンリメモリに記憶させておき
   、当該アナログディジタル変換器の出力が発生した時に
   その出力に相当するチャンネルにおけるリードオンリメ
   モリの上限値及び下限値を読み出し、この読み出し出力
   とランダム２進発生器より発生したある瞬間のランダム
   信号とを比較し、このランダム信号がリードオンリメモ
   リの読み出し出力の上限値より大きければ当該アナログ
   ディジタル変換器の出力に１を加えて、下限値以下であ
   れば１を引いて、上限値と下限値との間であればそのま
   まの値を出力として取り出すことを特徴とするアナログ
   ディジタル変換器の微分非直線性補正方式。