JPS6159570B2 - - Google Patents

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JPS6159570B2
JPS6159570B2 JP55177593A JP17759380A JPS6159570B2 JP S6159570 B2 JPS6159570 B2 JP S6159570B2 JP 55177593 A JP55177593 A JP 55177593A JP 17759380 A JP17759380 A JP 17759380A JP S6159570 B2 JPS6159570 B2 JP S6159570B2
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JP
Japan
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overflow
analog
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conversion
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Application number
JP55177593A
Other languages
English (en)
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JPS57101420A (en
Inventor
Hiroshi Takizawa
Keisuke Hoshino
Yoshiaki Kono
Kunio Nozawa
Hajime Kakehi
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP17759380A priority Critical patent/JPS57101420A/ja
Publication of JPS57101420A publication Critical patent/JPS57101420A/ja
Publication of JPS6159570B2 publication Critical patent/JPS6159570B2/ja
Granted 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
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ・デイジタル(以下A/Dと
いう)変換器のオーバーフロー検出方式に関し、
特にA/D変換器におけるオーバーフローの有無
を早期に検出できるようにしたオーバーフロー検
出方式に関する。
アナログ信号をデイジタル信号に変換するA/
D変換器では、オーバーフローを検出して入力レ
ンジの切替を行なつているが、従来のオーバーフ
ロー検出方式ではA/D変換器の変換がすべて終
了するまではオーバーフローの有無が判別できな
いので、レンジ切替を行なつてA/D変換可能な
入力レンジが選定されるまでに時間がかかる欠点
があつた。
第1図は従来のA/D変換器におけるオーバー
フロー検出方式を示したもので、1はレンジ切替
部、2は逐次比較形のA/D変換器、3はオーバ
ーフロー検出器、4は制御部である。
この構成において、例えば図示省略したセンサ
から検出されたアナログ入力は、レンジ切替部1
を経てA/D変換器2によりA/D変換される。
A/D変換器2は、すべての桁についてA/D変
換が終了するとA/D変換終了信号を出力し、こ
れをオーバーフロー検出器3および制御部4に送
出する。このとき、A/D変換器2の最大桁
(MSB)から最小桁(LSB)までの全ての桁信号
が「1」のとき、ナンド回路により構成されるオ
ーバーフロー検出器3は、オーバーフローがあつ
たことを示すオーバーフロー信号「0」を出力
し、入力レベルがA/D変換器2の最大入力範囲
を越えたことを示す。このオーバーフロー信号
「0」を受けて制御部4はレンジ切替制御信号を
レンジ切替部1に送り、その増幅レンジを1段下
げるとともにA/D変換指令(A/D変換
CMD)をA/D変換器2に送出し、増幅レンジ
が一段下げられた入力に関して再度A/D変換を
実行させる。これによるも再びオーバーフローが
生じれば制御部4はレンジ切替部1の増幅度を更
に1段下げてA/D変換器2にA/D変換を行な
わせる。そしてこれをオーバーフローがなくなる
まで繰返して所期のA/D変換を行うものであ
る。
したがつて従来のオーバーフロー検出方式で
は、A/D変換器2が全桁について変換が終了す
るまではオーバーフローの有無が判定できないた
めに、オーバーフローがなくなるまでにレンジ切
替部1において多段切替が行なわれる場合には、
切替までに時間がかかるため全体のA/D変換が
終了するまでに時間がかかるという欠点があつ
た。このことは高速のA/D変換が要求されるよ
うな場合に問題となる。例えば地震テレメータシ
ステムのA/D変換の場合、第1図の装置で多チ
ヤンネルのA/D変換を行なつているが、1チヤ
ンネル当り4レンジ切替を持つているのでサンプ
リング速度が早いときには多段切換が不可能にな
るという不都合が生じる。このように広帯域の地
震テレメータの場合等には、サンプリング速度が
速いのでA/D変換の高速性が一層要求されるこ
とになる。
したがつて本発明は、従来のオーバーフロー検
出方式における上記欠点を改善して、A/D変換
器の最大入力範囲を越えた入力、すなわちオーバ
ーフローとなる入力かどうかを早期に検出し、
A/D変換器のA/D変換動作を直ちに終了(リ
セツト)させるとともに、レンジを切替えてA/
D変換器の入力レベルを1段下げて再びA/D変
換を行なわせることにより、レンジ切替による時
間損失を除去することを可能にしたA/D変換器
のオーバーフロー検出方式を提供することを目的
とするものである。そしてこのために本発明にお
けるA/D変換器のオーバーフロー検出方式では
レンジ切替部とレンジ切替部からの入力をアナロ
グ・デイジタル変換する逐次比較形アナログ・デ
イジタル変換部と該アナログ・デイジタル変換部
からのオーバーフロー情報を受けて上記レンジ切
替部をレンジ切替制御する制御部を具備するアナ
ログ・デイジタル変換器において、上記逐次比較
形アナログ・デイジタル変換部を構成する加重抵
抗内の最上位桁にあたる抵抗と同じ値の付加抵抗
を設け、該最上位桁にあたる抵抗と付加抵抗によ
る出力を加算した加算出力と、入力とを比較手段
により比較することを特徴とする。
以下本発明の一実施例を第2図および第3図に
もとづき説明する。
第2図は本発明のオーバーフロー検出方式に用
いるA/D変換器及び制御部の部分を示すブロツ
ク図、第3図はA/D変換器の詳細を示す説明図
である。
図において、1は例えば2oの増幅度を有する
プログラマブル増幅器で構成されるレンジ切替部
であつて、第1図に示されるレンジ切替部1と同
じ構成のものである。2′は逐次比較形のA/D
変換器であつて、第3図に詳述するように、オー
バーフロー検出部を付加した点を除けば第1図に
示した従来のA/D変換器2と同様の構成を有す
るものである。4′は制御部であつて、A/D変
換器2′からのオーバーフロー情報により直ちに
レンジ切替制御信号とA/D変換指令を発生する
ようになつている点を除けば第1図の制御部4と
同じ構成のものである。
この構成において、レンジ切替部1からのアナ
ログ入力がA/D変換器2′に加えられると、
A/D変換器2′は、後で第3図に詳述する操作
により、印加されたアナログ入力がA/D変換器
2の最大入力範囲内にあるか否かを早急に判別
し、最大入力範囲内ならばA/D変換動作を実行
させる。
もしも最大入力範囲を越える入力のときはオー
バーフロー信号を発生して制御部4′に送出する
と同時にA/D変換リセツト信号を発生し、A/
D変換器をリセツトしてA/D変換動作を終了さ
せ、変換終了信号を制御部4′に送出する。制御
部4′は、オーバーフロー信号と変換終了信号と
を受取ると、レンジ切替制御信号をレンジ切替部
1に送出し、増幅度を1段下げさせてA/D変換
器2′に入力される入力レベルを一段低いものに
するとともに、A/D変換指令をリセツトさせた
A/D変換器2′に送出し、A/D変換動作を再
開させて、前記の動作を繰返させる。
第3図はA/D変換器2′内のオーバーフロー
検出方式の詳細を説明したものであつて、21は
加重抵抗部、22は逐次比較レジスタ、23は加
算回路、24は電圧比較器、25はクロツクパル
ス発生器、26は基準電圧発生部、S1,S2,S3
…はスイツチ、R1,R2,R3……は加重抵抗であ
る。この構成は、加重抵抗部21内の構成を除き
従来のものと同様な構成である。
次にこの第3図にもとづき従来のA/D変換動
作と本発明のA/D変換動作について簡単に比較
説明する。
最上桁(MSB)にあたる加重抵抗R1がスイツ
チS1によりオンされると基準電圧発生部26から
印加された基準電圧Vsがこの加重抵抗R1に印加
され、この加重抵抗R1に応じた電流が流れる。
加算回路はこの加重抵抗R1を経由して流入され
た電流値に応じた出力を発生し、これを電圧比較
器24に伝達し、レンジ切替部1から伝達された
入力電圧と比較される。この場合入力電圧が加算
回路23の出力電圧よりも大きい逐次比較レジス
タ22内の最上位桁のビツトが「1」になる。も
しも入力電圧が加算回路23の出力電圧よりも小
であれば逐次比較レジスタ22の最上位桁のビツ
トは「0」となり、スイツチS1はオフとなる。
次いでスイツチS2がオンとなるが、従来の場合
には加重抵抗R1,R2,R3,R4………の間ではR1
=2R2、R2=2R3、R3=2R4………という関係に設
定されているので、加重抵抗R2により加重抵抗
R1の1/2の電流が加算回路23により加算され、
この加算された電流による出力電圧が入力電圧と
電圧比較器24で比較されることになる。このと
き入力電圧が大きければ逐次比較レジスタ22の
2番目のビツトは「1」となり、入力電圧が小さ
ければ「0」となるとともにスイツチS2はオフと
なる。以下この操作を各加重抵抗について繰返
し、最下位桁(LSB)まで実行する。A/D変換
が終了すると逐次比較レジスタ22内の各桁に対
するビツトにおいて、「1」のビツトに対応す
る、加重抵抗部21内のスイツチはオンに、
「0」のビツトに対応するスイツチはオフの状態
になつている。かくして逐次比較レジスタ内のす
べてのビツトが「1」ならば、オーバーフローが
生じているので、従来の方式はこの段階でオーバ
ーフロー信号を発生していた。勿論上記各制御は
クロツクパルス発生器25により発生されたクロ
ツクパルスにより全体の動作が制御されるもので
ある。
本発明では、加重抵抗部21の内部構成に大き
な特徴が存在するので、この点を中心に説明す
る。
従来の加重抵抗部は先に説明した如く、最大桁
が「0」か「1」かを判別する加重抵抗R1から
始まつて順次下位の桁が「0」か「1」かを判別
する加重抵抗R2,R3,R4………がスイツチS1
S2,S3………を介して基準電圧発生部26に接続
されている。そして各加重抵抗R1,R2,R3,R4
………の値は、上記の如くR1=2R2、R2=2R3
R3=2R4………、すなわち一般にRi=2Ri+1とい
う関係になつている。このためR1がオンされる
と基準電圧の1/1に応じた値と比較され、R2がオ
ンされるとその1/2となり一般にRiがオンされる
と(1/2)i-1倍の電圧となる。したがつて全ての
スイツチがオンとなると、そのとき加算回路23
から発生される電圧は1+1/2+1/4+1/8+……
…≒2となる。そしてこのときA/D変換器のす
べての桁、すなわち逐次比較レジスタ22のすべ
ての桁は「1」となり、オーバーフロー状態にな
る。
ところでこの従来のA/D変換動作を考察すれ
ば、加重抵抗R2以下のものによるA/D変換動
作により加算される電圧は、最大でも加重抵抗
R1による電圧値と同一であることがわかる。
本発明者等はこの点に着目したものであつて、
加重抵抗R2以下の代りに抵抗Rsを設け、この抵
抗Rsによつて発生する電圧が加重抵抗R2以下の
加重抵抗によつて発生する電圧の加算値に等しく
なるようにすれば、すべての加重抵抗について検
討するまでもなく、抵抗R1とこの抵抗Rsとによ
る電圧と入力電圧とを比較すれば直ちにオーバー
フローであるか否かを判別できることになる。そ
してこの抵抗Rsと加算抵抗R1による電圧が等し
いことからRs=R1とすればよいことは直ちにわ
かる。
したがつて、本発明では、第3図の加重抵抗部
21において、下から2番目にスイツチS2′およ
び加重抵抗R2′を設け、この加重抵抗R2′の値をR1
に等しく定めてR2′=R1とする。そして以下従来
と同様にしてR2=2R3、R3=2R4………とし、全
体として1ビツト追加した形にする。これにより
最初の加重抵抗R1のビツトが「1」になり次い
でこの2番目の加重抵抗R2′のビツトが「1」と
なることにより、直ちにオーバーフローが判別で
きることになる。
勿論この場合、この「1」がそのままオーバー
フロー情報になるので、これをオーバーフロー信
号として逐次比較レジスタ22すなわち、第2図
のA/D変換器2′をリセツトし、また制御部
4′に送出する。
本発明において追加される加重抵抗はオーバー
フロー判別用でありA/D変換用に利用しないよ
うに構成すれば、従来のA/D変換回路をほぼそ
のまま使用することができる。
以上説明のように、結局本発明のオーバーフロ
ー検出方式によれば、A/D変換動作の最初の数
ビツトでオーバーフローの有無を直ちに判別でき
るので、レンジ切替がきわめて速やかになる。そ
れ故、例えば広帯域の地震テレメータのようなサ
ンプリング速度の速いものに対しても充分応答で
きるA/D変換を行なうことが可能となる。
なお上記の加重抵抗部における動作説明は電流
により行なつたが、これを電圧によつて行なつて
も同様である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のA/D変換器のオーバーフロー
検出方式の説明図、第2図は本発明の一実施例、
第3図はそのオーバーフロー検出用のA/D変換
部の詳細説明図である。 図中、1はレンジ切替部、2,2′は逐次比較
形A/D変換器、3はオーバーフロー検出器、
4,4′は制御部、21は加重抵抗部、22は逐
次比較レジスタ、23は加算回路、24は電圧比
較器、25はクロツクパルス発生器、26は基準
電圧発生部をそれぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 レンジ切替部とレンジ切替部からの入力をア
    ナログ・デイジタル変換する逐次比較形アナロ
    グ・デイジタル変換部と該アナログ・デイジタル
    変換部からのオーバーフロー情報を受けて上記レ
    ンジ切替部をレンジ切替制御する制御部を具備す
    るアナログ・デイジタル変換器において、上記逐
    次比較形アナログ・デイジタル変換部を構成する
    加重抵抗内の最上位桁にあたる抵抗と同じ値の付
    加抵抗を設け、該最上位桁にあたる抵抗と付加抵
    抗による出力を加算した加算出力と、入力とを比
    較手段により比較することを特徴とするアナロ
    グ・デイジタル変換器のオーバーフロー検出方
    式。
JP17759380A 1980-12-16 1980-12-16 Overflow detection system for analog-to-digital converter Granted JPS57101420A (en)

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JPS57101420A JPS57101420A (en) 1982-06-24
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