JPS5946132B2 - analog digital converter - Google Patents

analog digital converter

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Publication number
JPS5946132B2
JPS5946132B2 JP23006983A JP23006983A JPS5946132B2 JP S5946132 B2 JPS5946132 B2 JP S5946132B2 JP 23006983 A JP23006983 A JP 23006983A JP 23006983 A JP23006983 A JP 23006983A JP S5946132 B2 JPS5946132 B2 JP S5946132B2
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JP
Japan
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circuit
signal
transformer
pulse
winding
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JP23006983A
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Japanese (ja)
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JPS59131224A (en
Inventor
珪紀 山口
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication of JPS5946132B2 publication Critical patent/JPS5946132B2/en
Expired 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
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微小な入力アナログ信号を電気的に絶縁する
とともに、この入力アナログ信号をその大きさに対応し
たディジタル信号に変換するアナログディジタル変換器
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog-to-digital converter that electrically insulates minute input analog signals and converts the input analog signals into digital signals corresponding to the magnitude of the input analog signals.

本発明の目的は、信号の絶縁を行なえるとともに微小な
アナログ信号の大きさに正確に対応したディジタル信号
を簡単な構成で得ることのできるアナログディジタル変
換器を実現しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize an analog-to-digital converter that can perform signal isolation and obtain a digital signal that accurately corresponds to the magnitude of a minute analog signal with a simple configuration.

第1図は本発明の一実施例を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing one embodiment of the present invention.

図において、11.12は入力アナログ信号Eiが印加
される入力端子、Cは入力端子11.12間に接続した
コンデンサ、Dl 、D2は互に逆極性に並列接続した
ダイオードで、これらは並列ダイオード回路りを構成し
ている。
In the figure, 11.12 is an input terminal to which the input analog signal Ei is applied, C is a capacitor connected between input terminals 11.12, Dl and D2 are diodes connected in parallel with opposite polarities, and these are parallel diodes. It makes up the circuit.

TRは一次巻線nl g二次巻線n2および三次巻線
n3を有するトランス21.22は二次巻線n2の両端
に接続された出力端子、O8は三次巻線n3に接続され
たパルス発生器である。
TR is a transformer 21 having a primary winding nl g, a secondary winding n2 and a tertiary winding n3; 22 is an output terminal connected to both ends of the secondary winding n2; and O8 is a pulse generator connected to the tertiary winding n3. It is a vessel.

CKは出力端子21゜22に得られる2種のパルス巾信
号を入力する演算手段で、時間巾計数機能と、演算機能
とを有している。
CK is an arithmetic means that inputs two types of pulse width signals obtained at the output terminals 21 and 22, and has a time width counting function and an arithmetic function.

この演算手段としては、例えはマイクロプロセッサが使
用される。
As this calculation means, for example, a microprocessor is used.

トランスTRの・一次巻線n1は、並列ダイオード回路
りを介して入力端子11.12に接続され、これらは入
力回路を構成し、また二次巻線n2は出力回路を構成し
ている。
The primary winding n1 of the transformer TR is connected to input terminals 11 and 12 through a parallel diode circuit, and these constitute an input circuit, and the secondary winding n2 constitutes an output circuit.

第2図は並列ダイオード回路りの特性線図で、加わる電
圧e、と流れる電流11 とは図示するように非線形の
関係をもっている。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a parallel diode circuit, and the applied voltage e and the flowing current 11 have a nonlinear relationship as shown.

このように構成した装置において、トランスTRの一次
巻線n1 と二次巻線n2との巻数比を1:1とし、三
次巻線n3に正負対称のパルス信号i。
In the device configured as described above, the turn ratio between the primary winding n1 and the secondary winding n2 of the transformer TR is set to 1:1, and a pulse signal i having positive and negative symmetry is applied to the tertiary winding n3.

を与えるものとすればその等価回路は第3図に示す通り
となる。
, the equivalent circuit is as shown in FIG.

第3図の等価回路において、スイッチSはダイオードD
1 、D2のスイッチング動作を表示したものであって
、パルス発生器O8から正極性のパルスが印加されると
、スイッチSが接点a側に接続され(ダイオードD□が
導通)、負極性のパルスが印加されるとスイッチSが接
点す側に接続される(ダイオードD2が導通)。
In the equivalent circuit of Figure 3, the switch S is a diode D
1. This shows the switching operation of D2. When a positive pulse is applied from the pulse generator O8, switch S is connected to contact a side (diode D is conductive), and a negative pulse is applied. When is applied, the switch S is connected to the contact side (diode D2 is conductive).

ダイオードハ。D2は、いずれも順方向電圧Δで表わさ
れる。
diode ha. D2 is both expressed as a forward voltage Δ.

いま、パルス発生器O8から正極性のパルス+Ioが印
加されている状態では、スイッチSは接点aに接続され
たのと等価(ダイオードD1が導通)となり、トランス
TRを代表するコイルのインダクタンスL、そこを流れ
る電流をiLとするとパルスの立上り時には(1)が成
立する。
Now, when the positive pulse +Io is being applied from the pulse generator O8, the switch S is equivalent to being connected to the contact a (the diode D1 is conductive), and the inductance L of the coil representing the transformer TR is If the current flowing there is iL, then (1) holds true at the rise of the pulse.

同様に、パルス発生器O8から負極性のパルス−Ioが
印加されている状態では、スイッチSは接点すに接続さ
れたのと等価(ダイオードD2が導通)となり、パルス
の立下り時には(2)式が成立する。
Similarly, when a negative pulse -Io is applied from the pulse generator O8, the switch S is equivalent to being connected to the contact point (diode D2 is conductive), and at the falling edge of the pulse (2) The formula holds true.

(1)式において、iLが−Ioから■。In formula (1), iL is from -Io to ■.

に達するまでの時間t、を求めると(3)式で表わすこ
とができる。
The time t required to reach this point can be expressed by equation (3).

また、(2)式において、iLが■。Furthermore, in formula (2), iL is ■.

から−Ioに達するまでの時間t2を求めると(4)式
で表わすことができる。
The time t2 from t2 to -Io can be expressed by equation (4).

したがって、二次巻線n2(出力回路)の出力端子21
.22間には、コイルを流れる電流iL)が変化してい
る時間だけ電圧信号が生ずることとなり、この電圧信号
eは、(3)式、(4)式に示すような入力アナログ信
号Eiに関連したパルス幅(時間幅)11.12を有す
る2種のパルス幅信号となる。
Therefore, the output terminal 21 of the secondary winding n2 (output circuit)
.. A voltage signal is generated between 22 and 22 only when the current iL flowing through the coil is changing, and this voltage signal e is related to the input analog signal Ei as shown in equations (3) and (4). Two types of pulse width signals having a pulse width (time width) of 11.12 are obtained.

第4図は、第3図回路の動作波形図である。FIG. 4 is an operational waveform diagram of the circuit of FIG. 3.

パルス発生器O8から、第4図イに示すような工。From the pulse generator O8, the operation as shown in Fig. 4A is performed.

q Ioに変化するパルス信号を与えるものとすると
、ダイオード回路りと入力端子11゜12側の入力回路
には第4図口に示すような電流11s12がパルスの立
上り時、パルスの立下り時に流れ、また、インダクタン
スLには第4図八に示すような電流iLが流れる。
When a changing pulse signal is applied to qIo, current 11s12 flows through the diode circuit and the input circuit on the input terminals 11 and 12 as shown in the opening in Figure 4 at the rise of the pulse and at the fall of the pulse. , In addition, a current iL as shown in FIG. 4 flows through the inductance L.

ここで、jl pi2が零になるまでの時間t1 、
t2は、(3)式および(4)式で表わされる。
Here, the time t1 until jl pi2 becomes zero,
t2 is expressed by equations (3) and (4).

インダクタンスLに、第4図式に示すような直線的に上
昇又は下降する電流iLが流れると、出力端子21.2
2間には、第4図二に示すようなパルス幅t1 tt2
の信号eを得ることができる。
When a current iL that linearly rises or falls as shown in the fourth diagram flows through the inductance L, the output terminal 21.2
Between 2 and 2, there are pulse widths t1 and tt2 as shown in FIG.
A signal e can be obtained.

出力端子21.22には、ここに生ずるパルス幅信号の
パルス幅t1.t2を求めることのできる機能(例えば
、時間を計数する機能)と演算機能とをそれぞれ有する
プロセッサのような演算手段CKが接続されており、2
種のパルス幅信号の時間幅11.12を求めるとともに
、(5)式に示すような演算を行なう。
The output terminals 21, 22 have the pulse width t1. of the pulse width signal generated here. A calculation means CK such as a processor having a function capable of determining t2 (for example, a function of counting time) and a calculation function is connected, and 2
While finding the time width 11.12 of the seed pulse width signal, calculations as shown in equation (5) are performed.

これによって、ディジタル演算手段CK内)こ入力アナ
ログ信号Eiに対応したディジタル信号を得ることがで
きる。
As a result, it is possible to obtain a digital signal corresponding to the input analog signal Ei in the digital calculation means CK.

(5)式において、 Δ1=Δ、=Δ であるとすれば、 (5)式は(6)式の通りとなる よって、ディジタル演算手段CK内において、(5)式
の演算を行なって得られる入力アナログ信号Eiに対応
したディジタル信号は、信号絶縁のための回路素子であ
るところのトランスのインダクタンスLおよびパルス発
生器O8からの信号■。
In equation (5), if Δ1=Δ, =Δ, then equation (5) becomes as shown in equation (6). Therefore, by performing the calculation in equation (5) in the digital calculation means CK, the result is obtained. The digital signal corresponding to the input analog signal Ei is the inductance L of the transformer, which is a circuit element for signal isolation, and the signal 2 from the pulse generator O8.

の大きさに影響されないものとなる。It is not affected by the size of

第5図および第6図は本発明の他の実施例を示す接続図
である。
FIGS. 5 and 6 are connection diagrams showing other embodiments of the present invention.

第5図の実施例は、複数個(ここでは2つの入力)こつ
いてのみ示す)の入力直流信号E il @ E 12
を並列的にパルス幅信号に変換できるようにしたもので
あって、各トランスTRの三次巻線n3を互に直列に接
続し、これにパルス発生器O8から駆動用のパルス信号
i。
The embodiment of FIG. 5 uses a plurality of (here, two inputs) input DC signals E il @ E 12
The tertiary windings n3 of each transformer TR are connected in series, and a driving pulse signal i is supplied from a pulse generator O8.

を与えるようにしたものである。It was designed to give

ここで、パルス発生器O8は、矩形波発振器O8C,こ
の発振器からの出力信号を人力するダイオードブリッジ
回路、FETの定電流性を利用した定電流素子Qとを含
む正負極性定電流源C8で構成したものである。
Here, the pulse generator O8 is composed of a positive and negative polarity constant current source C8 including a square wave oscillator O8C, a diode bridge circuit that manually inputs an output signal from this oscillator, and a constant current element Q that utilizes the constant current property of an FET. This is what I did.

第6図の実施例は、一次巻線n□、二次巻線n2を有す
るトランスTRを用い、パルス発生器O8を二次巻線n
2の両端に接続したものである。
The embodiment shown in FIG. 6 uses a transformer TR having a primary winding n□ and a secondary winding n2, and the pulse generator O8 is connected to a secondary winding n
It is connected to both ends of 2.

この場合も動作は第1図回路と全く同様である。In this case as well, the operation is exactly the same as that of the circuit shown in FIG.

なお、パルス発生器O8は一次巻線n1の両端AB間に
接続するようにしてもよい。
Note that the pulse generator O8 may be connected between both ends AB of the primary winding n1.

第7図〜第9図は並列ダイオード回路りの他の例を示す
接続図である。
7 to 9 are connection diagrams showing other examples of parallel diode circuits.

第7図は複数個のダイオードを直列に接続したものを並
列接続して構成したものである。
FIG. 7 shows a structure in which a plurality of diodes connected in series are connected in parallel.

直列に接続されるダイオードの数を変えることによって
順方向電圧Δを調整できる。
The forward voltage Δ can be adjusted by changing the number of diodes connected in series.

第8図はトランジスタをダイオード接続し、これを逆極
性に互に並列接続して構成したものである。
FIG. 8 shows a structure in which transistors are diode-connected and connected in parallel with each other with opposite polarities.

第9図はツェナーダイオードを並列接続して構成したも
のである。
FIG. 9 shows a configuration in which Zener diodes are connected in parallel.

なお、上記の実施例において、トランスTRの一次巻線
n1 と二次巻線n2との比は1:1でなくともよい。
In the above embodiment, the ratio between the primary winding n1 and the secondary winding n2 of the transformer TR does not have to be 1:1.

また、入力端子11.12間に接続したコンデンサCは
なくともよい。
Further, the capacitor C connected between the input terminals 11 and 12 may be omitted.

以上に説明したように、本発明(こよれば、微小なアナ
ログ信号を絶縁すると同時に、信号絶縁のための回路素
子の影響を受けず入力アナログ信号に正確に比例したデ
ィジタル信号が得られるアナログディジタル変換器が実
現できる。
As explained above, the present invention (according to this invention) is an analog/digital system that can isolate minute analog signals and at the same time obtain a digital signal that is accurately proportional to the input analog signal without being affected by circuit elements for signal isolation. A converter can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例を示す接続図、第2図は本
発明に用いられる並列ダイオ−゛ド回路の特性線図、第
3図は第1図回路の等価回路、第4図はその動作波形図
、第5図および第6図は本発明の他の実施例を示す接続
図、第7図〜第9図は並列ダイオード回路の他の例を示
す接続図である。 11.12・・・・・・入力端子、21,22・・・・
・・出力端子、D・・・・・・並列ダイオード回路、T
R・・・・・・トランス、nl・・・・・・一次巻線、
n2・・・・・・二次巻線、n3・・・・・・三次巻線
、O8・・・・・・パルス発生器、C・・・・・・コン
デンサ、CK・・・・・・ディジタル演算手段。
FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of a parallel diode circuit used in the present invention, FIG. 3 is an equivalent circuit of the circuit in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing its operating waveforms, FIGS. 5 and 6 are connection diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are connection diagrams showing other examples of parallel diode circuits. 11.12... Input terminal, 21, 22...
...Output terminal, D...Parallel diode circuit, T
R...Transformer, nl...Primary winding,
n2...Secondary winding, n3...Tertiary winding, O8...Pulse generator, C...Capacitor, CK... Digital calculation means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一次巻線、二次巻線を有するトランス、印加電圧が
所定値以上になると電流が流れ出すような非線形の電圧
対電流特性をもった非線形回路、入力アナログ信号を前
記非線形回路を介してトランスの・一次巻線に与える回
路手段、トランスの一次巻線、二次巻線、該トランスに
設けた三次巻線のいずれかに矩形波状のパルス信号を与
える手段、前記トランスの二次巻線から得られる2種の
パルス幅信号を入力しこのパルス幅信号の時間幅11.
12を求めるとともに −なる 演算を行なって前記入力アナログ信号に対応したディジ
タル信号を得るディジタル演算手段を具備したアナログ
ディジタル変換器。
[Claims] 1. A transformer having a primary winding and a secondary winding, a nonlinear circuit having a nonlinear voltage-to-current characteristic such that a current starts flowing when the applied voltage exceeds a predetermined value, and an input analog signal circuit means for applying a rectangular wave pulse signal to the primary winding of the transformer through a circuit; means for applying a rectangular wave pulse signal to any of the primary winding, secondary winding, and tertiary winding of the transformer; Two types of pulse width signals obtained from the secondary winding are input, and the time width of these pulse width signals is 11.
1. An analog-to-digital converter comprising digital calculation means for calculating 12 and calculating - to obtain a digital signal corresponding to the input analog signal.
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