JPS61251235A - 二重積分型a−d変換器 - Google Patents

二重積分型a−d変換器

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JPS61251235A
JPS61251235A JP9201885A JP9201885A JPS61251235A JP S61251235 A JPS61251235 A JP S61251235A JP 9201885 A JP9201885 A JP 9201885A JP 9201885 A JP9201885 A JP 9201885A JP S61251235 A JPS61251235 A JP S61251235A
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Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二重積分型A−D変換器に関する。
(従来技術) 高精度が要求される電子秤には、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換する変換器(以下A−D変換器という)と
して、二重積分型A−D変換器が用いられている。
このようなA−D変換器の未知入力積分時間をコンピュ
ータで自由に変更できるようにしたものとしては、第1
0図のような構成のものが搗案されている0図において
、Aはバッファ、Bは積分器、Cは比較器、Dはゼロク
ロス検出器、Eはフリップフロー、プ、Fはカウンタ、
GはCPtJである。
次に、この回路の動作を第11図のタイミングチャート
により説明する。
時刻t工でCPUから積分開始のスタートパルスが出力
されると、インバータHで反転された出力信号によりカ
ウンタFをクリアすると共に、スイッチSlをオンにし
て未知入力電圧VτNをバッファAを介して積分器Bに
入力し、未知入力電圧の積分を開始する[波形(ロ)]
、同時に、フリップフロップEがセットされて、Q端子
よりパルスが出力される[波形(ハ)]、なお、このフ
リップフロップEは、入力パルスのHからLへの立ち下
がりでセット、リセットされる構成となっている。
未知入力電圧積分時間が終了する、時刻t2でCPUよ
りのスタートパルスがオフになり[波形(イ)]、スイ
ッチSlをオフ、スイッチS2を。
オンし、基準電圧VrefをバッファAを介して積分器
Bに入力する。このときカウントをスタートする。積分
器Bからは、基準電圧逆積分モードの出力が得られる。
ところで、二重積分型A−D変換器は、積分器を含む系
のオフセットを補正するため、補正回路が設けられるが
、この補正回路は、積分器の出力側に接続した比較器の
出力を、その前段の積分器に負帰還する構成であるので
、時刻1i5でカウントをストップして、積分器のオフ
セット補正モードに入ると、比較器の出力は“H”と“
L″の状態を繰り返す発振状態となる[波形(ホ)]。
このような発振状態が生じると、積分モードを切換え制
御するフリップフロップには比較器出力を直接に入力す
ることはできないので(フリップフロップのリセット、
セット端子が同時にアクティブになるおそれがある)、
比較器の出力段に、マルチバイブレータ、論理回路等か
らなるゼロクロス検出器りを設けて、時刻t3で一発パ
ルスを出力させ、これを積分器のモード切換え制御用の
クリップフロップに入力するようにしていた[波形()
) ] 。
これによって、フリップフロップEはリセットされ、Q
端子からの出力パルスはゼロクロス信号として、CPU
に入力される[波形())]。
(従従来前の問題点) このように、従来の二重積分型A−D変換器は、複雑な
回路構成のゼロクロス検出器を必要とし、部品点数が増
大し、コストアップになるという問題があった。
また、オフセットモードにおいては、積分器の入力レベ
ルは、その前段バッファのオフセット電圧担当値ではな
いので、積分器の他方の入力側に接続されるオートゼロ
コンデンサCoには、バッファ、積分器、比較器からな
る系全体のオフセット電圧は正確にチャージされないと
いう問題があった。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し。
ゼロクロス検出器を簡単な回路構成とすると共に、系全
体のオフセット電圧が積分器の入力側に接続したコンデ
ンサにチャージされるようにして、特性を改善した二重
積分型A−D変換器を提供するものである。
(発明の概要) 本発明の二重積分型A−D変換器は1次のように構成さ
れる。即ち、未知入力電圧と基準電圧のいずれかの信号
が一方端子に入力される積分器、積分器の出力段に接続
される、オーブンコレクタ接続のトランジスタを有する
比較器、比較器出力段と積分器の他方環子の間に比較器
の出力を負帰還するように接続されるスイッチと抵抗R
oとオートゼロコンデンサCoの直列回路で構成される
オフセット補正回路、比較器の出力パルスで、積分器の
動作モードを積分モードからオフセット補正モードに切
換えるフリップフロップ、基準電圧逆積分時間を計測す
るカウンタを具備し、積分器出力のゼロクロス時点で比
較器の出力を反転してフリップフロップをリセットし、
これによってカウンタの動作をストップすると共に上記
スイッチをオンして積分器をオフセット補正モードに移
行させ、積分器から比較器に到る系全体のオフセット電
圧を上記オートゼロコンデンサCoにチャージするよう
に、上記オフセット補正回路に抵抗RcとコンデンサC
cからなる積分回路を挿大したことを特徴とするもので
ある。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明する。第1
図は本発明の二重積分型A−D変換器を電子秤に用いた
例の回路図である。この例においては、ロードセルJに
より検出される重量信号を前段増幅器Kを介してローパ
スフィルタLより出力して、二重積分型A−D変換器の
未知入力電圧としている。
本発明の二重積分型A−D変換器は、第10図に示した
従来例のものとは1次の点で相違している。
(1)比較器は、オープンコレクタ接続のトランジスタ
を備えたものを使用し、その出力電圧が+v1から−v
2までの範囲で変化するようにしている。
(2)オフセット補正回路に、抵抗Rc(Rd)、コン
デンサCcからなる積分回路(ローパスフィルタ)を付
加して、オフセット補正モード時に比較器からパルスが
出力されるように、Rc、Ccの定数を設定している。
(3)オフセット補正モードでは、積分器の入力レベル
がその前段のバッファのオフセット電圧値或はグランド
レベルとなるようにして、その前段のバッファから比較
器に到るまでの系全体のオフセット電圧が、積分器の入
力側に接続されたオートゼロコンデンサCoにチャージ
されるようにしている。なお、コンデンサの容量は、C
o>>Ccに設定する。
次に、本発明による二重積分型A−D変換器のオフセッ
ト補正モード時の動作を、第2図のタイミングチャート
により説明する。なお、第10図、第11図の従来例と
同一の動作については説明を省略する。
積分器Bに入力される未知入力電圧が(+)極性の場合
には、積分モードにおける比較器の出力は、+Vtに保
持されている。そして、積分器出力のゼロクロス時点で
は比較器は反転して出力はほぼ−v2となり、これによ
りフリップフロップEがパルス(ホ)の立下りでリセッ
トされて、真端子よりパルス(ト)が出力され、カウン
タFの動作がストップし、オフセット補正回路のスイッ
チS3が閉じて、オフセット補正モードに移行する。
オフセット補正モードに移行すると、比較器Cの出力が
ほぼ−v2であるところに、RoCoの積分回路が形成
されるので、積分器のノンインバータ端子側の電位は漸
次降下し始める。その後、その電位が積分器のインバー
タ端子の電位、即ち、バッファAのオフセット電圧相当
の電位より少しでも下がると、積分器Bの出力は漸次減
少し、これにより比較器Cのオペアンプが反転してその
出力段のトランジスタTrがオフとなる。すると、電流
は+v1側からRcCc回路を介してRoCoに流れる
。しかしながら、RoCo>>RcCcに設定しである
ので、積分器のノンインバータ端子の電位は徐々にしか
上昇しない、そして、その電位が積分器のインバータ端
子の電位よりも僅かでも超えると、再び積分器出力は漸
次増加し、比較器の出力段にあるトランジスタTrは直
ちにオンとなって、比較器の出力はほぼ一■2に保持さ
れる[波形(ホ)]。
以後、このような動作を繰り返しながら、比較器出力は
、オフセット補正モードの間、はぼ+V1と−v2の中
間レベルに保持され、コンデンサCOの端子間電圧は、
バッファAから比較器Cに到るまでの系全体のオフセッ
ト電圧相当値に保持される。
第3図は、上記実施例のスイッチング動作を示す回路図
である。未知入力電圧積分期間には、第3図(a)に示
すように、スイッチS、、S5をオン、スイッチS2”
5 + S4 + S6をオフにする0次に、基準電圧
逆積分期間には、第3図(b)に示すように、スイッチ
S1をオフ、スイッチS2をオンにし、残りのスイッチ
S5〜S6は、第3図(a)と同様にしておく。オフセ
ット電圧補正期間には、第3図(C)に示すように、ス
イッチs、、s2をオフにしてスイッチS4をオンし、
バッファをグランドレベルに保持し、スイッチS5をオ
フ、S6をオン、S3をオンにして、オフセット補正回
路を作動させる。
第4図は、未知入力電圧を(−)極性にした場合の回路
構成である。
この実施例では、積分モードにおける比較器の出力は“
L”レベルに保持されるので、比較器の出力段にインバ
ータH3を付加して、フリップフロップEのリセット端
子に対する動作レベルが第1の実施例のものと等しくな
るようにしている。
なお、スイッチSl#S6は、電子スイッチで表示して
いる。
第2の実施例も第1の実施例とほぼ同様の動作となるが
、第2図のタイムチャートにおいて。
(ホ)、(へ)の部分の波形が第5図のように異なって
いる。
以下、第2の実施例の動作について説明する。
未知入力電圧が(−)極性のときには、積分モードにお
ける比較器出力は、はぼ−■2レベルとなっている。そ
して、基準電圧による逆積分が終了すると、比較器を構
成するオペアンプが反転して、その出力段のトランジス
タ1丁がオフとなる。そうすると、電流は+v1側から
RcCcCOを介して流れて比較器の出力レベルが漸次
上昇する。そして、その出力が所定の値を超えた時点で
、インバータH3の出力が“H”レベルからL”レベル
に反転し、その立ち下がりでアリツブフロップEがリセ
ットされ、カウンタがストップしてオフセット補正モー
ドに移行する。
オフセット補正モードに移行すると、新たに。
RoCoの積分回路が形成されるので、“H”レベルに
保持された比較器の出力により、積分器のノンインバー
タ端子の電位が漸次上昇する。そして、その電位が積分
器のインバータ端子の電位を僅かでも超えると、積分器
出力が漸次増加し、それにより比較器も反転して、その
出力がほぼ−V2レベルになる。
それ以後は、第1実施例の場合と同様な動作を繰り返し
て、比較器出力がほぼ+vlと−v2の中間レベルに保
持されると共に、オートゼロコンデンサCoの端子間電
圧は、系全体のオフセット電圧に保持される。
第6図〜第9図は、それぞれ本発明の異なる実施例の回
路図であり、積分器の入力側の接続を変えているが、比
較器の極性及びオフセット補正回路の構成は、第4図の
第2の実施例と同様のものとしている。
(発明の効果) 以上2本発明によれば、複雑なゼロクロス検出器が不要
となり、積分器の出力段にオープンコレクタ接続のトラ
ンジスタを有する比較器を接続し、オフセット補正回路
に積分回路(ローパスフィルタ)を付加するのみでオフ
セットの補正を行なうので、回路構成が簡略化され1部
品点数を削減して、ローコスト化が図れる。
、また、オフセットモード時には、積分器の入力レベル
がその前段バッファのオフセット電圧値或はグランドレ
ベルとなるようにして、その前後のバッファから比較器
に到るまでの系全体のオフセット電圧がオートゼロコン
デンサGoにチャージされるようにしたので、オフセッ
ト補正が正確に行なえる。
【図面の簡単な説明】
! 第1図は、本発明の二重積牙τ−D4h変換器の回路図
、第2図はタイミングチャート、第3図は本発明の第1
の実施例の動作を説明する要部回路図、第4図は第2の
実施例の動作を説明する要部回路図、第5図は第2の実
施例のタイミングチャート、第6図〜第9図は本発明の
他の実施例の要部回路図、第1O図は従来例の回路図、
第11図は従来例のタイミングチャートである。 A・・・バッファ、B・・・積分器、C・・・比較器、
D・・・ゼロクロス検出器、E・・・フリップフロップ
、F・・・カウンタ、G・・・CPU、Hl 、H2、
H,・・・インバータ、I・・・アンドゲート、J・・
・ロードセル、K・・・前段増幅器、L・・・ローバル
フィルタ。 特許出願人  株式会社 石田衡器製作所代  理  
人   弁理士   辻        實1111ζ 電 1!目 八            へ           
Od         −Q         ν1十 畏く −一 χ 田 + 匡 1  ÷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 未知入力電圧と基準電圧のいずれかの信号が一方端子に
    入力される積分器、積分器の出力段に接続される、オー
    プンコレクタ接続のトランジスタを有する比較器、比較
    器出力段と積分器の他方端子の間に比較器出力を負帰還
    するように接続される、スイッチと抵抗R_0とオート
    ゼロコンデンサC_0の直列回路で構成されるオフセッ
    ト補正回路、比較器の出力パルスで、積分器の動作モー
    ドを積分モードからオフセット補正モードに切換えるフ
    リップフロップ、基準電圧逆積分時間を計測するカウン
    タを具備し、積分器出力のゼロクロス時点で比較器の出
    力を反転してフリップフロップをリセットし、これによ
    ってカウンタの動作をストップすると共に、上記スイッ
    チをオンして積分器をオフセット補正モードに移行させ
    、積分器から比較器に到る全体のオフセット電圧を上記
    オートゼロコンデンサC_0にチャージするように、上
    記オフセット補正回路に抵抗RcとコンデンサCcから
    なる積分回路を挿入したことを特徴とする、二重積分型
    A−D変換器。
JP9201885A 1985-04-29 1985-04-29 二重積分型a−d変換器 Granted JPS61251235A (ja)

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AU56788/86A AU583617B2 (en) 1985-04-29 1986-04-29 Double integral type a/d converter
EP86303253A EP0200533B1 (en) 1985-04-29 1986-04-29 Double integral type a/d converter
US06/856,963 US4739305A (en) 1985-04-29 1986-04-29 Double integral type A/D converter
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