JPS596619A - A−d変換方式 - Google Patents

A−d変換方式

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JPS596619A
JPS596619A JP11583482A JP11583482A JPS596619A JP S596619 A JPS596619 A JP S596619A JP 11583482 A JP11583482 A JP 11583482A JP 11583482 A JP11583482 A JP 11583482A JP S596619 A JPS596619 A JP S596619A
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JP
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voltage
output
frequency
inverter
analog input
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JP11583482A
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Tadashi Azegami
畔上 忠
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

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入力電圧をパルス幅変調の形態を持
つディジタル信号に変換するA−D変換方式に関し、特
に構#:要素の常数変化或は能動素子のドリフト等によ
って変換されたパルス幅信号のf、−ティ比が変動しな
いA−D変換方式を提案するものである。
〈従来技術の説明〉 A−D変換方式には例えばシングルスロープ方式、デュ
アルスロープ方式、逐次比較方式等の各種の変換方式が
提案されている。
従来の各方式によゐとき、その主たる構成費床は演算増
幅回路と重圧比較回路を主体としたアナログ回路によっ
て構成される。これらのアナログ回路において回路電子
の常数変動或は能動素子のドリフト等が発生すると、A
−D変換値に誤差を発生させる欠点がある。
第1図に従来のシングルスロープ方式によるA−D変換
装置を示す。図中101は積分器を示す。
積分器101は抵抗器102とキャパシタ103とによ
って一定の時定数で例えば負電圧全積分するように構成
される。積分器101の積分電圧は詑1雷圧比較器10
4と、第2電圧比較鮨】05の各一方の入力端子に供給
される。第1電圧比較器104は基準電圧源】06の基
準電圧ERと積分器101の電圧を比較し、積分器10
】の積分電圧が基準電圧ERを越えると出力が反転し、
その反転出力により単安定マルチバイブレータ107を
トリガする。単安定マルチバイブレータ107がトリガ
されると、スイッチ素子108がオンに制御はれ、積分
器101の積分電圧全ゼロにり七ッ卜する。従って積分
器】01は第2図Aに示すように基準電圧ERを尖頭値
とする一定周波数の鋸歯状波201を出力する。
この鋸歯状波201を第2市圧比較器105の一方の入
力端子に与えると共に、第2電圧比和・器】05の他方
の入力端子にアナログ電圧E、nを入力する。従って1
2%圧什較器105ではアナログ電圧Einと鋸歯状波
201との比tV行ない、出力端子】09には第2 [
!91 Bに示すような)4ルス信号202が得られる
。この/Jルス信号202の/4ルス@T1はアナログ
電圧Einの変化に対応して変化する。従ってパルス幅
T1全ディジタル値に変換することによシアナログ電圧
Ein ’ディジタル信号に変換することかできる。
第1図に示す回路において、積分器101の積分時定数
が変動することが考えられる。積分時定が変化する。こ
の周期T2の変化に伴なってパルス幅で、も変化する。
従って周期T2とi4ルス暢T、との比T、/T2’(
z求めることによシ積分時定数の変動による影WV除去
できる。従ってこのよりなA−D変換方式においてはi
4ルス幅変調信号202のデユーティ比をディジタル値
に賢換することが常識とされている。
ところで例えば第2を圧比較器105のオフセット電圧
が変動したとすると鋸歯状波201とアナログ入力電圧
′Einとの間の比較レベルがj化を来す@このため/
4’ルス信号202のパルス幅T、が変動する。このパ
ルス幅T、の変動は周期T2とは関係なく単独で変動す
るためデユーティ比を求めたとしてもその皆勤による変
換誤差は除去できない。
また第1を圧比較器]04のオフセット電圧が変動した
とすると、鋸歯状波201の周期T2が変動する。この
変動は*2W圧比較器105の比較レベルには何等関保
なく起きるため、周期T2の変動に対して/?ルス信号
202の、4ルス@T、は連動しない。よってこの場合
もデユーティ比が変動し、A−D変換誤差が発生する。
更に積分器】0】を構成する演算増幅器のオフセット電
圧が変動した場合にはスイッチ素子108がオンに操作
されて、キャノ(シタ103がリセットされたときにキ
ャ)4シタ103に残る電圧値が変化することとなる。
よって鋸歯状波201の立上υの電圧レベルが変化し、
これによっても鋸歯状波20】の周期が変化する。この
周期の変化はノイルス信号202のデユーティ比全変化
させA−D変換誤差の要因となる。
このように従来のA−D変換方式によれば特に能動素子
のオフセット電圧の変動による影響を受けてA−D変換
誤差が発生する。このA−Di換静誤差除去するにはオ
フセット電圧が変動しない演算増幅器全会費とし、高価
な演算増幅器全使用しなければならない。また高価な演
算増幅器を用いたとしてもA−D変換誤差を皆無にする
こともむすかし・い。
〈発明の目的〉 この発明は能動素子のドリフトが発生してもA−D変換
誤差が発生しないA−D変換方式を提案するものである
〈発明の概要〉 この発明では自走形マルチバイブレータと分周器及びこ
の分周器の出力によりて切換制御されるスイッチ手段と
によシs成され、自走形マルチバイブレータの発振周波
数を整数分の1に分周L、その分周出力によりスイッチ
手段を切換制御し、スイッチ手段の切換制御により自走
形マルチバイブレータに与える充放電電圧をアナログ入
力電圧と基準電圧とに切換え、この切換により自走形マ
ルチバイブレータの発振周波数を2値の周波数に切換え
ることKよシ分周器から出力される分局出力の電圧維持
期間をアナログ入力電圧により変調するように構成した
ものである。
〈発明の実施例〉 第3図にこの発明の一実施例を示す。第3図において3
0】は自走形マルチバイブレータ、3o2は分周器、3
03はスイッチ手段金示す。自走形マルチバイブレータ
30】けこの例では2個のCMO8形FETによって構
成された第1、第2インバータ304.305と、2本
のキャノ臂シタ306゜307と、双方向形定16流制
限回路308とによって構成した場合を示す。2個の第
1.訳2インバータ304と305は閉ルーfを構成す
るように従続接続し、キャパシタ306は第1インバー
タ304の出力と第2インバータ3050人力の間に直
列接続し、キャノ4シタ307は紀2インバータ305
の入力と共通電位点309との間に接続する。双方向形
定[、流制限回路308は例えば第4図に示すように二
本のFET 401 、402と二本の抵抗器403.
404とによって構成することができ、端子405と4
06間に電位差が与えられるとき、端子405と406
間に一定電流が流れる。この一定電流は端子405側が
高電位のとき端子405から406に向って一定1電流
ic1が流わる。また端子406供11が高電位のとき
は端子406から端子405に向って一定電流このよう
な双方同形定電流制限回路308を第2インバータ30
5の入力と出力端子間に接続し、キャノfシタ307に
対する充放tN流通路を形成する。
第2インバータ305の出力は分周器302の入力端子
に接続する。分周器302は適轟な分周比を持つカウン
タによって構成することができる。
以下この例ではi分周器を用いた例を説明する一分周器
302の分周出力は出力端子311に導出すると共に、
その分周出力によりスイッチ手段303を制御する。ス
イッチ手段303は第1インバータ304の電源端子に
接続され、第1インバータ304の電源端子にアナログ
入力端子312に入力されるアナログ入力電圧Einと
基準電圧源313の基準電圧ER1!:を選択して供給
するように構成する。
〈発明の動作説明〉 第3図の回路構成において第1インバータ304の出力
には第5図Aに示す)臂ルス信号501が得られる。つ
まシスイッチ手14303が基準電圧源313の電圧E
R?選択している状態では第1インバータ304の出力
は尖頭値がERとなるノ譬ルス501!l’e発生する
。またスイッチ素子303がアナログ入力電圧町。を選
択しているときは尖頭値がElnとなるノ母ルス50]
a’に発生する。この尖頭値の異なる/4ルス501a
と501bは互に異なる2つの周波数を持つ。
ノ臂ルス50]m、501bはキャノ臂シタ306と3
07によって分圧され、キャノ母シタ307の両端に発
生する電圧が第2インバータ305に入力される。第2
インバータ305に入力される信号は第2インバータ3
05の反転閾値電圧vTH1&:中心とする正負対称の
交流信号502となる。
この又原信号502の正側と負側に振れる振幅”11 
’ ”12及びe 、6 は次式のようになる。
21    22 e −一」−一・(0−ER)    ・・・・・・・
・(2)12C1+02 O−一一二一・E]n      ・−・・・・・・・
(3)21C4十c2 第5図Cに示す503は分周器302の分周出力を示す
。この分周出力503の各レベル維持期間t とt は
交流信号の各半サイクル期間kt1.s10    2
0 1 .1  +1  とすれば 12     21     22 t1o=(t、1+t、2)・N    ・−・−・−
・・(5)1  =(1+1  )・N   ・・・・
・・・・・(6)20      21    22 となる。ここでNは分周器302の分周数會示す。
分周器302から出力される分周出力503のデユーテ
ィ比り、cは D =  ’20−      ・・・・曲・(7)Q
ct1o十t2゜ 更Kt  、t  It  、t  は次式で提供され
る。
11    12    21    22tl、 =
 (r、−+−C2)・→辻C1・曲曲(8) 12 tl2 = (C1+C2) 0@     =−゛(
9+2 @21 tl =(c、十C’2)・T−・・・・・・・・・α
O1 @22 t22=(c、+c2)*−7−−   −−−−−−
−−−(’rl+2 これら(1)〜αη式によシ次の02式が導めできる。
この(6)式から明らかなように分周器302の分周両
力503が持つr、L−ティ比DQCはアナログ入力信
号”inの変化に対応して変化し、分周出力503の各
レベル維持期j1tlt、oとt20 ”マイクロコン
ピュータに取込んでデユーティ比り、。全演算して求め
ることによシアナログ入力信号Elnに対応したディジ
タル信号を得ることができる。
〈発明の効果〉 上述した(6)式から明らかなように分局器302電圧
ERとアナログ入力電圧′Einに依存し、1路電子の
影善全全く受けない特wiを持つ。
つまシ第6図A、Hに示すように第2インバータ305
の閾値電圧vTHが0−ERの範囲で変動しても自走形
マルチパイブレーク301の発振周波数は全く変化しな
い。これは第2インバータ305の閾値電圧■T)Iを
正側からと負側からの双方向から横切るように利用する
ものであるから、第11第2インバータ305のオフセ
ット電圧が変化し、閾値電圧V、8が変動してもまたキ
ャパシタ306.307の容量値が夕動しても、更に電
流制限回路308の電流値が変動しても、時間t、11
□  21 ” 22の各半周期が単独で変化す及び1
  、す ることがな(tl、+ t、2* t21 r t2□
が等量ずつ変化することとなる。よってこれらはデユー
ティ比を変化させる賛因にならない。
伏し第6図C,Dに示すように第2インバータ305の
閾値電圧vTHが大幅に変動し、第2インバータ305
に入力される夕涼信号502が基準電圧ER又は共通!
1位に一部がフランジされるような状態にかるとデユー
ティ比が変動1.、A−D変換勝差を生じる。然し乍ら
このように閾値電圧vTHが大幅に変動するようなこと
は実際1起り得るものではなく、その点の不都合が起き
るおそれは全くない。
従ってこの発明によれば、Ml、第2インバータ304
.305としてオフセ、ノド電圧が変動し、これにとも
なって閾値宵、圧vTHが変動するような安価な素子を
使っても、また双方向定電流制限回路308の電流値が
変動してもよく、更にキャパシタ306.307の簀量
値が変動してもその影響を受けることがない。よって変
換誤差が発生することのないA−D変換器を提供できる
〈発明の他の実施例〉 第7図塀下にこの発明の他の実施例金示す。第7図の例
では自走形マルチバイブレータ30]の第1インバータ
304をスイッチによって構成した場合を示す。このス
イッチは具体的には第8図に示すようにFET 801
 、8 (12によって構成することかできる。
一方第4図に示した双方向定電流制限回路308は2つ
のFET 40 ] 、 402が共通電位に対して浮
いた形となっている。このためこのFET 40 ]と
402を他の回路と共にIC化しようとした場合、FE
T 40 ]と402は製造がむずかしぐなる。
v、9図はこのような不都合を一掃することができる実
施例を示す。この実施例では正の定電流回路901け正
電圧源端子902に接続すると共にスイッチ903を通
じて増幅器9040入力端子に接続する。負定電流回路
905は負電圧源端子906に接続すると共にスイッチ
907を通じて増幅器904の入力端子に接続する。ス
イッチ端子903.907は増幅器904の出力により
制御し、増幅器904の出力が負の時にスイッチ903
がオンとされ、スイッチ907はオフにされる。増幅器
904の出力が正の時にスイッチ903がオフ、スイッ
チ907がオンにされる。
従9て増M器904の出力が高レベルになると、これが
キャパシタ908を通じて増幅器904の入力側に正帰
還されると共に、スイッチ907がオンになり、負定電
流回路905は負電圧源端子906より負定市流を増幅
器9040入力端子へ供給して、その入力電圧が一定速
度で低下される。
この入力笥、圧が増幅器904の閾値以下になると、増
幅器904の出力は低レベルにガリ、これがキャノ臂シ
タ908を通じて増幅器904の入力端子に正帰還され
ると共に、スイッチ903がオンになって正定電流回路
901は正電、圧源端子902より止定W流を増幅器9
04の入力端子へ供給し、増幅器9040入力宵、圧が
閾値上越えると増幅器904の出力は高レベルになる。
以下同様のことを繰返す。このようにして第3図の場合
と同様に増幅器904の閾値宵、圧の変動に影響される
ことなく、アナログ入力電圧Einの変化に追従してデ
ー−ティ比が変化するパルス信号を分周器302から得
ることができる。
以上説明し、たよりにこの発明によれば安価な電子を用
いて安定性の高いA−D変換器を提供でき七の幼芽は実
用に俳して頗る大である。
第1図は従来のA−D変換方式を説明するための接続図
、第2図はその動作全訳間するための波形図、第3図は
この考案の一冥施全示す接続図、詑4図はこの発明に用
いた双方同形定電、流制限回路の一例を示す接続図、泥
5図は第3図に示すこの発明によるA−D肇換方式ヲ新
、明するための波形図、第6図はこの発明の詳細な説明
するための波形図、第7図乃至WS9図はこの発明の他
の実施例を示す接続図である。
301:自走形マルチバイブレータ、302:分周器、
303:スイッチ手段、308;双方内形定電流制限回
路。
%許出願人   株式会社 北辰宵4機製作所代理人 
局 野  卓 米 1 図 升 2 図 ■ 403−4L14− J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  キヤ/’Pシタへの充電と放電の繰返しで発
    振する自走形マルチバイブレータと、この自走形マルチ
    バイブレータの発振出力周波数全整数分の1に分周する
    分周器を具備し、この分周器の出力に関連して上記充電
    及び放tを行う電圧源を基準電圧とアナログ入力電圧と
    に切換え、この切換えにより上記自走形マルチバイブレ
    ータの発振周波数が2値となシ上配分周器のレベル維持
    期間全上記アナログ入力電圧によって変調するようにし
    たA−D変換方式。
JP11583482A 1982-07-02 1982-07-02 A−d変換方式 Granted JPS596619A (ja)

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JP11583482A JPS596619A (ja) 1982-07-02 1982-07-02 A−d変換方式

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JPS6260852B2 JPS6260852B2 (ja) 1987-12-18

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020100575A1 (ja) * 2018-11-12 2020-05-22 日本電信電話株式会社 自己校正機能付きadコンバータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020100575A1 (ja) * 2018-11-12 2020-05-22 日本電信電話株式会社 自己校正機能付きadコンバータ
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