JPS60233937A - A/d変換器 - Google Patents
A/d変換器Info
- Publication number
- JPS60233937A JPS60233937A JP8937984A JP8937984A JPS60233937A JP S60233937 A JPS60233937 A JP S60233937A JP 8937984 A JP8937984 A JP 8937984A JP 8937984 A JP8937984 A JP 8937984A JP S60233937 A JPS60233937 A JP S60233937A
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- Japan
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- voltage
- comparator
- reference voltage
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はA/D変換器に関し、特に高速のシングルスロ
ープ形のA/D変換器に関する。
ープ形のA/D変換器に関する。
積分形A/D変換器は大きく分けて、シングルスロープ
形とデュアルスロープ形に分けられる。シングルスロー
プ形は回路構成が簡単なため廉価であるという長所があ
るが、積分コンデンサ等の温度ドリフト、経年変化によ
る誤差を補正する為に、被測定電圧の他にゼロ電圧とリ
ファレンス電圧を逐次読み込む必要があることから、変
換時間が長くかかるという欠点を有している。一方、デ
ュアルスロープ形は、原理的に積分コンデンサ等の温度
ドリフト、経年変化による誤差を受けないという長所が
あるが、回路構成が複雑であるために価格が高くなると
いう欠点を有している。
形とデュアルスロープ形に分けられる。シングルスロー
プ形は回路構成が簡単なため廉価であるという長所があ
るが、積分コンデンサ等の温度ドリフト、経年変化によ
る誤差を補正する為に、被測定電圧の他にゼロ電圧とリ
ファレンス電圧を逐次読み込む必要があることから、変
換時間が長くかかるという欠点を有している。一方、デ
ュアルスロープ形は、原理的に積分コンデンサ等の温度
ドリフト、経年変化による誤差を受けないという長所が
あるが、回路構成が複雑であるために価格が高くなると
いう欠点を有している。
本発明は、シングルスロープ形A/D変換器に改良を施
すことで、積分コンデンサ等の変化による誤差を受けず
に、しかも高速でA/D変換を実行できるA7’D変換
器を提供することを特徴とする特許である。
すことで、積分コンデンサ等の変化による誤差を受けず
に、しかも高速でA/D変換を実行できるA7’D変換
器を提供することを特徴とする特許である。
以下に本発明の一実施例を図について説明する。
第1図は、本発明の構成を明示するための全体構成図で
ある。積分器1の出力電圧は、演算手段17の指示によ
シ駆動する充放電手段2によシ充放電を行うことで、時
間(′″一対して比例して増減させられることになる。
ある。積分器1の出力電圧は、演算手段17の指示によ
シ駆動する充放電手段2によシ充放電を行うことで、時
間(′″一対して比例して増減させられることになる。
この積分器1の出力電圧は、第1の比較器4で第2の基
準電圧と、第2の比較器5でA/D変換が要求されてい
る被測定電牢と、第3の比較器6で第3の基準電圧と各
々比較され、パルス化されたこれら第1.第2.第3の
比較器のパルス巾から演算手段17は所定の数式に従い
被測定電圧を演算によ請求め、これをコード化して出力
するものでるる。
準電圧と、第2の比較器5でA/D変換が要求されてい
る被測定電牢と、第3の比較器6で第3の基準電圧と各
々比較され、パルス化されたこれら第1.第2.第3の
比較器のパルス巾から演算手段17は所定の数式に従い
被測定電圧を演算によ請求め、これをコード化して出力
するものでるる。
次に本発明の詳細を、第2図に基づいて説明する。なお
この実施例1′−あっては、第1の基準電圧は第3の基
準電圧と一致せられている。
この実施例1′−あっては、第1の基準電圧は第3の基
準電圧と一致せられている。
第2図において、Vxはデジタル量に変換すべきアナロ
グの被測定電圧である。vRは、 A/D変換のスケー
リングのためのリファレンス電圧であシ、図示しない温
度トリアドの影響の小さい安定した定電圧回路から供給
されている。1は積分器であって、抵抗R1コンデンサ
Cによって決まる積分ゲインでvRを積分する。ここで
積分器1の出力なVo と表わす。2はスイッチ手段で
あシ、3は電流源手段でおる。スイッチ手段2が閉じる
と、積分器1のマイナス入力端は電流源手段3を介して
負の直流電圧−Vccl二接続されるため、積分器1の
出力電圧Voは急激に増加すること(=なる。4はコン
パレータ#1であって、積分器1の出力■0 とゼロボ
ルトであるVzを比較し、■0がゼロボルトよりも高い
と@HI信号を出力する。
グの被測定電圧である。vRは、 A/D変換のスケー
リングのためのリファレンス電圧であシ、図示しない温
度トリアドの影響の小さい安定した定電圧回路から供給
されている。1は積分器であって、抵抗R1コンデンサ
Cによって決まる積分ゲインでvRを積分する。ここで
積分器1の出力なVo と表わす。2はスイッチ手段で
あシ、3は電流源手段でおる。スイッチ手段2が閉じる
と、積分器1のマイナス入力端は電流源手段3を介して
負の直流電圧−Vccl二接続されるため、積分器1の
出力電圧Voは急激に増加すること(=なる。4はコン
パレータ#1であって、積分器1の出力■0 とゼロボ
ルトであるVzを比較し、■0がゼロボルトよりも高い
と@HI信号を出力する。
ここでコンパレータ# 1 (4)のマイナス入力端に
接続されるゼロ゛ポルトで必るVzは、A/D変換の較
正用のゼロ電圧の機能を有している。5はコンパレータ
#2でおって、被測定電圧Vxと積分器1の山分Voを
比較し、VoがVxより大きくなったときHI倍信号出
力する。同様に、6はコンパレータ#3でおってリファ
レンス電圧VRと積分器10出力VOを比較し、VOが
VRよシ大きくなったときHI信号を出力する。7,8
.9は7オトカプラ#1.#2.#3であって、コンパ
レータ #1.#2.#3の出力をアイソレーションし
、次段に接続させるだめのものである。以後説明のため
に、フォトカプラ#1(7)の出力を2,7オトカプラ
# 2 (8)の出力をX1フオトカプラ #3(9
)の出力をRと表わす。10.11.12はアントゲ−
) #1.#2.#3であって、別に設けられるパルス
発振器13によ多発生せられるパルスと、z、x、R信
号のアンドをとるものであり、z、x、RがHI倍信号
あるときのみ入力するパルスを次段に出力する機能を有
している。14゜15.16はカウンタ#1.#2.#
3であって、アントゲ−)#1.#2.#3から出力さ
れるパルスを計数する。ここで、これらのカウンタのカ
ウント数は、後述する演算装置17からI10ポートを
介して送出されるリセット信号によシリセットされるも
のである。
接続されるゼロ゛ポルトで必るVzは、A/D変換の較
正用のゼロ電圧の機能を有している。5はコンパレータ
#2でおって、被測定電圧Vxと積分器1の山分Voを
比較し、VoがVxより大きくなったときHI倍信号出
力する。同様に、6はコンパレータ#3でおってリファ
レンス電圧VRと積分器10出力VOを比較し、VOが
VRよシ大きくなったときHI信号を出力する。7,8
.9は7オトカプラ#1.#2.#3であって、コンパ
レータ #1.#2.#3の出力をアイソレーションし
、次段に接続させるだめのものである。以後説明のため
に、フォトカプラ#1(7)の出力を2,7オトカプラ
# 2 (8)の出力をX1フオトカプラ #3(9
)の出力をRと表わす。10.11.12はアントゲ−
) #1.#2.#3であって、別に設けられるパルス
発振器13によ多発生せられるパルスと、z、x、R信
号のアンドをとるものであり、z、x、RがHI倍信号
あるときのみ入力するパルスを次段に出力する機能を有
している。14゜15.16はカウンタ#1.#2.#
3であって、アントゲ−)#1.#2.#3から出力さ
れるパルスを計数する。ここで、これらのカウンタのカ
ウント数は、後述する演算装置17からI10ポートを
介して送出されるリセット信号によシリセットされるも
のである。
17は演算装置であって、例えばマイクロコンピュータ
から構成されている。演算装置17は、I10ポートな
介して、z、x、R信号のHI/LO状態及びカウンタ
1,2.3のカウント数を読み込むとともに、カウンタ
#1.#2. #3をリセットするためのリセット信号
、スイッチ手段2を開閉するだめのST倍信号及び被測
定電圧Vxのデジタル変換値でおるデジタル出力を出力
する。
から構成されている。演算装置17は、I10ポートな
介して、z、x、R信号のHI/LO状態及びカウンタ
1,2.3のカウント数を読み込むとともに、カウンタ
#1.#2. #3をリセットするためのリセット信号
、スイッチ手段2を開閉するだめのST倍信号及び被測
定電圧Vxのデジタル変換値でおるデジタル出力を出力
する。
マイクロコンピュータは、CPU 18 、 ROM1
9 。
9 。
RAM’20からなp、これらはバス之インを通して相
互に接続されている。ROM19にはCPU18を制御
するグログシムが書込まれてお、す、CPUI 8はこ
のプログラムに従って後述する第3図(=示されるフロ
ーチ、ヤ1−トを実行する。RAM20はメモリであっ
て、CP ’018の命令に従ってカウンタ1,2.3
のカウント数をメモリする。
互に接続されている。ROM19にはCPU18を制御
するグログシムが書込まれてお、す、CPUI 8はこ
のプログラムに従って後述する第3図(=示されるフロ
ーチ、ヤ1−トを実行する。RAM20はメモリであっ
て、CP ’018の命令に従ってカウンタ1,2.3
のカウント数をメモリする。
次(二、第2図の実施例の動作を第3図に示すタイムチ
ャート?用いて説明する。フォトカブ2#1(7)の出
力である2がHIからLOに転じると、演算装置17は
これを検出して、ST倍信号HIにし、スイッチ手段2
を閉成する。これにニジ、前述したように積分器1の出
力vOは、第2図の■に示すように急激に上昇すること
(二なる。なお第2図において、ST倍信号HIになっ
てもvOが下がっているのは時間的遅れを示している。
ャート?用いて説明する。フォトカブ2#1(7)の出
力である2がHIからLOに転じると、演算装置17は
これを検出して、ST倍信号HIにし、スイッチ手段2
を閉成する。これにニジ、前述したように積分器1の出
力vOは、第2図の■に示すように急激に上昇すること
(二なる。なお第2図において、ST倍信号HIになっ
てもvOが下がっているのは時間的遅れを示している。
この上昇において、VOがVz(=ゼロボルト)、V
x 、 V Rを越える時点で、コンパレータ#1(4
)、コンパV −タ# 2(5)、コンパレータ#3(
6)kl+i次LOからHIに転じていくことになるが
RがLOからHIに転じたときに演算装置17はこれを
検出して、リセット信号音送出し、カウンタ#1.#2
゜#3をリセットするとともに、ST倍信号LO+=切
換え、スイッチ手段2を開成し、A/D変換の準備に入
る。ST倍信号LOに切換わシスイッチ手段2が開成す
ると、積分器1は電流源手段3と切離されるため、積分
器1のチャージされているコンデンサCの電荷はリファ
レンス電圧vRにtp減少を開始させられることから、
出力電圧VOは第2図の■に示すように時間に比例して
減少することになる これによシ、vOがV RI V
x + V z (−ゼロボルト)よシ下がる時点で
今度は逆に、コンパレータ#3(6)、コンパレータ#
2(5)、コンパレータ#1(4)は順次HIからLO
に転じていくことになる。演算装置17は、几がHIか
らLOに転じたことを検出すると、カウンタ#3(i6
) のカウント数をIlo ボートを介し几A M 2
0内に格納し、XがHIからLOに転じたことを検出す
るとカウンタ2(15)のカウント数をI10ボートを
介してRAM20内に格納し、2がHIからLOに転じ
たことを検出するとカウンタi (14)のカウント数
をI10ポート?介してRAM20内に格パ納する。
x 、 V Rを越える時点で、コンパレータ#1(4
)、コンパV −タ# 2(5)、コンパレータ#3(
6)kl+i次LOからHIに転じていくことになるが
RがLOからHIに転じたときに演算装置17はこれを
検出して、リセット信号音送出し、カウンタ#1.#2
゜#3をリセットするとともに、ST倍信号LO+=切
換え、スイッチ手段2を開成し、A/D変換の準備に入
る。ST倍信号LOに切換わシスイッチ手段2が開成す
ると、積分器1は電流源手段3と切離されるため、積分
器1のチャージされているコンデンサCの電荷はリファ
レンス電圧vRにtp減少を開始させられることから、
出力電圧VOは第2図の■に示すように時間に比例して
減少することになる これによシ、vOがV RI V
x + V z (−ゼロボルト)よシ下がる時点で
今度は逆に、コンパレータ#3(6)、コンパレータ#
2(5)、コンパレータ#1(4)は順次HIからLO
に転じていくことになる。演算装置17は、几がHIか
らLOに転じたことを検出すると、カウンタ#3(i6
) のカウント数をIlo ボートを介し几A M 2
0内に格納し、XがHIからLOに転じたことを検出す
るとカウンタ2(15)のカウント数をI10ボートを
介してRAM20内に格納し、2がHIからLOに転じ
たことを検出するとカウンタi (14)のカウント数
をI10ポート?介してRAM20内に格パ納する。
これによシ、第2図に示すように、Voの■の上昇によ
]RがLOからHIに転じた時点から、V。
]RがLOからHIに転じた時点から、V。
の■の下降によりRがHIからLOに転じるまでの時間
tlI、xがHIからLOに転じるまでの時間l a
+ zがHIからLOに転じるまでの時間tにがパルス
数として計数され検出されることになる。
tlI、xがHIからLOに転じるまでの時間l a
+ zがHIからLOに転じるまでの時間tにがパルス
数として計数され検出されることになる。
積分器1の出力電圧Vo の変化ΔVo と、積分時間
Δtには、 ノ関係カアルコトカら、tR,t、tzとVRI VX
*Vz には の関係がある。これから、 となシ、Vxは、 と表わされる。ここで、Vz=0であることから、結局
、被測定電圧Vxは、 と、積分器1の抵抗B、コンデンサCの値に関係なく、
カウンタによ請求められるt・、t・、111の値と、
前もって設定されているvRの値を使い演算によ請求め
ることができることになる”。
Δtには、 ノ関係カアルコトカら、tR,t、tzとVRI VX
*Vz には の関係がある。これから、 となシ、Vxは、 と表わされる。ここで、Vz=0であることから、結局
、被測定電圧Vxは、 と、積分器1の抵抗B、コンデンサCの値に関係なく、
カウンタによ請求められるt・、t・、111の値と、
前もって設定されているvRの値を使い演算によ請求め
ることができることになる”。
すなわち、演算装置17は、tx、 tg、 tRに対
応する値をカウンタ#1(14)、カウンタ#2(15
)。
応する値をカウンタ#1(14)、カウンタ#2(15
)。
カウンタ#3(16)によってデジタル量としてめるこ
とで、被測定電圧Vxをデジタル演算によ請求めること
ができるものである。Vxがデジタル量でめられれば、
公知のコード変換プログラムを使い、VXは容易にデジ
タルにコード化することができる。すなわち、コード化
されたVx のデジタル量はIlo ボートを介して出
力され、A/D変換が完了する。第4図に、第3図のタ
イムチャートを実行しA/D変換を行うための、演算装
置17が実行するフローチャートの概略を示す。
とで、被測定電圧Vxをデジタル演算によ請求めること
ができるものである。Vxがデジタル量でめられれば、
公知のコード変換プログラムを使い、VXは容易にデジ
タルにコード化することができる。すなわち、コード化
されたVx のデジタル量はIlo ボートを介して出
力され、A/D変換が完了する。第4図に、第3図のタ
イムチャートを実行しA/D変換を行うための、演算装
置17が実行するフローチャートの概略を示す。
このように、本発明のA/D変換器もまた、従来のA/
D変換器と同様に、積分コンデンサ等の温度ドリフト、
経年変化による誤差を補正できるものであるとともに、
本発明は更に、従来のシングルスロープ形のA/D変換
器のようにVz、 Vx、 V□を時系列で入力する構
成と異なシ、すべて同時にかつ並列で入力し処理するも
のであることから、変換時間を極めて短かくできるとい
う特長があるものである。
D変換器と同様に、積分コンデンサ等の温度ドリフト、
経年変化による誤差を補正できるものであるとともに、
本発明は更に、従来のシングルスロープ形のA/D変換
器のようにVz、 Vx、 V□を時系列で入力する構
成と異なシ、すべて同時にかつ並列で入力し処理するも
のであることから、変換時間を極めて短かくできるとい
う特長があるものである。
なお、第2図に示す実施例にあっては、アンドゲート、
カウンタ、及びパルス発振器を演算装置17と別に設け
るものを開示したが、本発明はこれに限られることなく
、マイクロコンピュータ等から構成される装置 蔵するようなものであってもよいものである。更に第2
図に示す実施例にあっては、第1図に示す第1の基準電
圧は第3の基準電圧に一致せられているが、本発明はこ
れに限られることなく、・別々に基準電圧を設けるもの
であってもよい。
カウンタ、及びパルス発振器を演算装置17と別に設け
るものを開示したが、本発明はこれに限られることなく
、マイクロコンピュータ等から構成される装置 蔵するようなものであってもよいものである。更に第2
図に示す実施例にあっては、第1図に示す第1の基準電
圧は第3の基準電圧に一致せられているが、本発明はこ
れに限られることなく、・別々に基準電圧を設けるもの
であってもよい。
以上のように本発明によれば、第1の基準電圧を入力と
する積分器と、この積分器の出力電圧と第2の基準電圧
を比較する第1の比較器と、上記積分器の出力電圧と被
変換電圧を比較する第2の比較器と、上記積分器の出力
電圧と第3の基準電圧を比較する第3の比較器と・を設
け、各比較器の出力から被変換電圧のデジタル値を演算
によ請求めるとともに、第1の基準電圧を時間に比例し
て増減させるように構成したので、変換時間を極めて短
かくすることが可能でち9、高い変換精度でのA/D変
換を簡単な構成で実現できる効果がある。
する積分器と、この積分器の出力電圧と第2の基準電圧
を比較する第1の比較器と、上記積分器の出力電圧と被
変換電圧を比較する第2の比較器と、上記積分器の出力
電圧と第3の基準電圧を比較する第3の比較器と・を設
け、各比較器の出力から被変換電圧のデジタル値を演算
によ請求めるとともに、第1の基準電圧を時間に比例し
て増減させるように構成したので、変換時間を極めて短
かくすることが可能でち9、高い変換精度でのA/D変
換を簡単な構成で実現できる効果がある。
第1図は本発JIL:DA/D変換器の基本的構成を示
すブロック図、第2図は本発明の一実施例によるA/D
変換器のブロック図、第3図は第2図の各部における信
号の波形図、第4図は第3図のA/D変換器の動作フU
ーチャート図である。 l・・・積分器、 2・・・充放電手段、 4,5.6
・・・比較器(コンパレータ)、 7,8.9・・・フ
ォトカブ2、10.11.12・・・アンドゲート、1
3・・・パルス発振器、 14.15.16・・・カウ
ンタ、 17・・・演算手段、 18・・・CPU,1
9・・・ROM, 20・・・几AM0 特許出願人 山武ハネウエル株式会社 (外:L浄) 第3図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 昭和59年5月7日提出の特許願 2、発明の名称 A/D変換器 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 (GG6)山武ハネウェル株式会社 。 5、補正の対象 図 面
すブロック図、第2図は本発明の一実施例によるA/D
変換器のブロック図、第3図は第2図の各部における信
号の波形図、第4図は第3図のA/D変換器の動作フU
ーチャート図である。 l・・・積分器、 2・・・充放電手段、 4,5.6
・・・比較器(コンパレータ)、 7,8.9・・・フ
ォトカブ2、10.11.12・・・アンドゲート、1
3・・・パルス発振器、 14.15.16・・・カウ
ンタ、 17・・・演算手段、 18・・・CPU,1
9・・・ROM, 20・・・几AM0 特許出願人 山武ハネウエル株式会社 (外:L浄) 第3図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 昭和59年5月7日提出の特許願 2、発明の名称 A/D変換器 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 (GG6)山武ハネウェル株式会社 。 5、補正の対象 図 面
Claims (2)
- (1)第1の基準電圧を入力とする積分器と、上記積分
器の出力電圧と第2の基準電圧を比較する第1の比較器
と、上記積分器の出力電圧とA/D変換瀘要求されてい
る被測定電圧を比較する第2の比較器と、上記積分器の
出力電圧と第3の基準電圧を比較する第3の比較器と、
上記第1.第2及び第3の比較器の出力から上記被測定
電圧を演算によ請求める演算手段と、上記演算手段から
の指示によシ上記積分器を時間に比例して充放電するた
めの充放電手段とからなるA/D変換器。 - (2)上記第1の基準電圧は上記第3の基準電圧と一致
せられるとともに、上記第2の基準電圧はコモン電位で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のA/
[)変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8937984A JPS60233937A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | A/d変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8937984A JPS60233937A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | A/d変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60233937A true JPS60233937A (ja) | 1985-11-20 |
JPH034139B2 JPH034139B2 (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=13969041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8937984A Granted JPS60233937A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | A/d変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60233937A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04336712A (ja) * | 1991-05-13 | 1992-11-24 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | アナログ・デジタル変換回路 |
JP2013223112A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | Ad変換回路 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP8937984A patent/JPS60233937A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04336712A (ja) * | 1991-05-13 | 1992-11-24 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | アナログ・デジタル変換回路 |
JP2013223112A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | Ad変換回路 |
US8803725B2 (en) | 2012-04-17 | 2014-08-12 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Single slope AD converter circuit provided with compartor for comparing ramp voltage with analog input voltage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH034139B2 (ja) | 1991-01-22 |
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