JPS5986331A - アナログ・デイジタル変換器 - Google Patents

アナログ・デイジタル変換器

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JPS5986331A
JPS5986331A JP19567182A JP19567182A JPS5986331A JP S5986331 A JPS5986331 A JP S5986331A JP 19567182 A JP19567182 A JP 19567182A JP 19567182 A JP19567182 A JP 19567182A JP S5986331 A JPS5986331 A JP S5986331A
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JP
Japan
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input
output
counter
offset
integrator
Prior art date
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Pending
Application number
JP19567182A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Oguma
小熊 良雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
Priority to JP19567182A priority Critical patent/JPS5986331A/ja
Publication of JPS5986331A publication Critical patent/JPS5986331A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • 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
    • H03M1/52Input signal integrated with linear return to datum

Landscapes

  • 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】 本発明は、パルス幅変調方式によるアナログ・ディジタ
ル変換器に関するものである。
パルス幅変調方式によるアナログ・ディジタル変換器(
以下、単にA/D変換器という)は積分器およびコンパ
レータ等を用いて構成されるが、これらのうち積分器を
構成する演算増幅器のオフセットはこれを補償しないと
A/D変換結果に誤差を含むもめとなる。A/D変換器
において積分器のオフセットを補正するには、例えば入
力零時と入力Ex時のA/D変換値をメモリしておき、
マイクロプロセッサ等でディジタル演算して両人力の差
を求めるようKすれば自動的にオフセットを補正するこ
とが可能である。しかし5、この方法においては、マイ
クロプロセッサを用いない機器では演算が困難である。
また、オフセット値をアナログ的にメモリしておいてこ
れを補正することも知られているが、その補正手段は回
路構成が複雑である。
本発明に係るパルス幅変調方式のA/D変換器は、マイ
クロプロセッサ等のディジタル演算素子或いはアナログ
メモリ等を用いずに、アップダウンカウンタによる簡単
な回路構成で自動的にオフセットの補正ができるようし
たものである。以下、第1図をもって本発明の一実施例
を説明する。
第1図において、PWMはパルス幅変調回路で、積分器
10.コンパレータ20.正負の基準電圧子Esおよび
系の周期を決める方形波電圧士Ecで構成されている。
積分器10は演算増幅器11を用いて構成され、方形波
電圧±Ecはクロックfcを分周回路30で分周するこ
とによυ得られる。このパルス幅変調回路は周知なもの
で、以下簡単にその動作について説明する。すなわち、
被変換人力Exと基準電圧±Esおよび方形波電圧士E
cFi積分器10で加算積分され、その積分出力e。t
jコンパレータ20において零レベル比較される。基準
電圧±Esを切換えるスイッチ40はコンパレータ20
が出力するパルス幅変調信号QKよって駆動さ゛れ、e
〉0のとき+Esが、e〈0のとき−Esが積分器10
に帰還される。
すなわち、基準電圧±Esは被変換人力Exの極性およ
び大きさによって第2図(イ)、(ロ)に示す如くパル
ス幅変調され、系の平衡状態においては下式(1)が成
立する。
ここで、Tc認T1十T2(一定) したがって、このパル、ス幅変調回路は第(1)式に示
す(T2−Tc /2 )を引数することによυ、被変
換入力ExをA/D変換することができる。このパルス
幅変調回路における積分器10は演算増幅器11をもっ
て構成されるが、前記したように演算増幅器11のオフ
セットを補償しないとA/D変換結果に誤差が生じる。
第1図に示すA/D変換器は以下のようにして、そのオ
フセットが自動的に補正される。なお、第1図において
、50はオフセット自動−補正用の切換スイッチ、60
はゲート回路、70は本発明によって設けられたアップ
・ダウン(Up−Down )カウンタ、80は各部の
シーケンスを司どるコントローラである。切換スイッチ
50の一方Q端子51には被変換人力Exが加えられ、
他方の端子52は接地(基準電位点)されている。
オフセットを自動補正するために、被変換人力Ex’)
A/D変換する前に切換スイッチ50の接片を端子52
に接続して積分器10の入力を零にするとともに、アッ
プ・ダウンカウンタ70をリセットする。
この場合、積分器10にオフセットが無ければパルス幅
変−信号Qは第3図(イ)の実線で示す如くT□=T2
となるが、オフセットがあるとパルス幅変調信号Qは第
3図0)の鎖線で示す如<T2はオフセット分Δだけ長
くなる。T2+Δ期間ゲート60は開になL この間カ
ウンタ70はクロックツ(ルスfcをアップ・カウント
する。この時のカウンタ70の引数値は第3図(ロ)で
示される。カウントし終った時点でのカウンタ70の内
容は積分器10のオフセットを含んだものとなる。
次に被変換入力Ex(Ex)0の場合)のA/D変″換
動作に入る。この場合、スイッチ50の接片を端子51
に接続することにより積分器10に入力Exが加えられ
る。その結果、パルス幅変調信号QのT2期間は第3図
の(ハ)で示す如く入力Exの値に応じて長くなる。こ
のT2期間ゲート60は開になり、カウンタ70は今度
はクロックパルスfcをダウンカウントし、その引数値
が零に達するとカウンタ70は今度はクロックパルスf
cをカウントアツプする。T2期間終了時のカウンタ7
0の内容は被変換人力Exに対応したディジタル信号り
となる。この場合、積分器10にオフセットが無ければ
T2は第3図(ハ)の実線であるのに対して、オフセッ
トがあるとT2はΔだけ長くなる。そのため、カウンタ
70はオフセットがあるときは第3図に)に示す如くΔ
だけ長い期間クロックパルスfcをカウントすることに
なる。しかし、入力零時においてΔだけ長い期間アップ
カウントしているので、カウンタ70が計数動作を停止
したときのこのカウンタの内容はΔ期間の引数値が差し
引かれたものとなる。その結果T2 + 4期間経過後
のカウンタ70のn1数値りはオフセーットが補正され
たものとなる。このようにして、積分器10のオフセッ
トが自動的に補正される。なお、上述はEx〉0の場合
の動作で、あるが、EX〈0の場合もEx) Oのとき
の動作に順じてA/D変換時にオフセットが自動的に補
正される。
すなわち、EX〈0のときもEx〉0と同様にExのA
/D変換に先立ってスイッチ50を端子52に接続し、
入力零時において(T2+J)だけカウンタ70でクロ
ックパルスfcをカウントアツプする。その後、被変換
人力ExをA/D変換するが、EX<0の場合のパルス
幅変調信号Qは第4図で示される。T2の期間カウンタ
70はクロックパルスfcをダウンカウントする0Ex
(Oの場合、Exの大きさに従ってT2の期間はより短
くなる。よって、カウンタ70の引数値が零に達しない
うちにカウンタ70の引数動作は停止する。この時のカ
ウンタ70の計数内容がEx(0のときのA/D変換値
であるが、積分器2oにオフセットがある場合、T2は
オフセット分Δだけ長くなり、そのΔだけ余分にカウン
タ7oはクロックパルスfcを引数する。したがって、
Δは差引かれて零となり、T2+Δ期間経過後のカウン
タ7oの計数内容りは−Ex、のディジタル信号となる
。このようにして、Ex〈0のときもオフセットは自動
的に補正される。なお、入力Exの正、負の極性はカウ
ンタ70の引数値が零に達したかどうかで判定される。
第5図は本発明の他の実施例の接続図である。
第5図において、PWMIはパルス幅変調回路で、この
パルス幅変調回路は本願出願人によって特願昭55−1
25009号として既に出願したものである。この変調
回路において第1図と相違するところは、第1図ではコ
ンパレータ20の出力で直接基準電圧±Esの選択スイ
ッチ40を駆動したのに対して、第5図の変換器ではコ
ンパレータ20の出力をDタイプのフリップ・フロップ
90に入力し、このフリップ・フロップ90の出力でス
イッチ4oを駆動するようにしたものである。スリップ
・フロップ90のD入力端子の状態はクロックパルスf
cの立上がりでトランスファされ、これにょシクロツク
パルスfcに同期したパルス幅変調出力が得られる。こ
のパルス幅変調回路の動作は第1図で示したパルス幅変
調回路の動作と基本的には同じであるが、上記したよう
にパルス幅変調出力がクロックパルスに同期化されるこ
とにより、1回のA/D変換によって生じる誤差をに回
のA’/D変換データを積算することによって除去し、
K回の引数積算によって分解能を1/Kに向上させ、こ
れによって1回の積分時間を第1図の回路よシ短かくし
、K回の引数積算で積分効果を持たせながら応答特性の
改善が削られているものである。
このような構成のパルス幅変調回路pw11t°を用い
た第5図のアナログ・ディジタル変換器も第1図で説明
したと同様に切換スイッチ50を端子52に接続し、そ
の間に回のパルス幅変調信号を得てクロックパルスをカ
ウンタ7oによって加算積算したのち)今度は被変換人
力ExのN回のパルス幅変調信号を得てクロックパルス
を減算a〜ときのカウンタ70の内容は積分器1oのオ
フセットが除去されたA/D変換値となる。第6図(イ
)はEx)0のとき、(ロ)はEx(0のときの第5図
の変換動作を示すものである。
なお、第1図および第5図において、積分器1゜の入力
回路にプリアンプを用いた場合、そのプリアンプのオフ
セットも含めて補正することができる。なおまた、本発
明においてはオフセットの除去について説明したが、本
発明は例えば温度測定における基準接点補償のように、
ある基準入力に対する差の値を求める場合にも適用する
ことができる。
以上説明したように、本発明においてにマイクoプロセ
ッザ等のディジタル演算素子或いはアナログメモリ等を
用いずに、アップダウンカウンタを用いた簡単な回路構
成で自動的にオフセットの補正が可能となるパルス幅変
調方式のアナログ・ディジタル変換器を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る変換器の一実施例の回路図、第2
図乃至第4図は第1図の動作を説明するための波形図、
第5図は本発明の他の実施例の回路図、第6図(イ)、
(ロ)は第5図の動作説明図である。 10・・・積分器、20・・・コンパレータ、30・・
・分周回路、40・・・選択スイッチ、50・・・切換
スイッチ、60・・・ゲート、70・・・アップ゛・ダ
ウンカウンタ、80・・・コントローラ、90・・・フ
リップ・フ四ツブ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方の入力端子が被変換入力に接続され他方の入
    力端子が基準電位点に接続された切換スイッチ、演算増
    幅器を用いて構成されその入力端子に切換スイッチが接
    続された積分器、この積分器の出力が基準電位と比較さ
    れるコンパレータ、このコンパレータの出力で駆動され
    るスイッチによって選択され前記積分器に加えられる正
    又は負の基準電圧源、クロックパルス発生器、このクロ
    ックパルス発生器の出力を分周しその分周出力を前記積
    分器に与える分周回路、前記切換スイッチが基準電位点
    に接続さねたとき前記クロックパルス発生器の出力をア
    ップカランとし、被変換入力に接続さhたときクロック
    パルス発生器の出力をダウンカウントするアップ・ダウ
    ンカウンタを具備し、このアップ・ダウンカウンタの引
    数値を変換されたディジタル信号として出力するアナロ
    グ・デ(ジタル変換器。
  2. (2)前記コンパレータの出力を一方の入力に加え前記
    クロックパルス発生器の出力を他方の入力に受けて前記
    コンパレータの出力をクロックパルスによシ同期化する
    フリップ・フロップを介して前記正、負の規準電圧を選
    択するスイッチを駆動するようにした特許請求範囲第(
    1)項記載のアナログ・ディジタル変換器。
  3. (3)前記被変換入力が積分器に加えられているときに
    前記アップ・ダウンカウンタの引数値が零に達したかど
    うかを検出して被変換入力の極性を判別すると共に、零
    に達したらアップ・ダウンカウントをアップカウントに
    切換えるようにしたことを特徴とする特許請求範囲第(
    1)項又は第(2)項記載のアナログ・ディジタル変換
    器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007036721A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Tanita Corp 帰還型パルス幅変調方式ad変換器

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