JPS6236147Y2

JPS6236147Y2 -

Info

Publication number: JPS6236147Y2
Application number: JP11033285U
Authority: JP
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-09-14
Also published as: JPS6142474U

Description

[Detailed explanation of the idea]

本考案は、デイジタル計測器の入力信号処理回
路ののゲインを自動的に切りかえていく機能を備
え、切りかえの順番を任意に外部設定できるＡ−
Ｄ変換用集積回路に関する。本考案の目的は、簡単な構成で、かつ安価なオ
ートレンジ機能を有する複数の測定項目を持つデ
イジタル計測器を提供することにある。本考案の他の目的は、小型・ハンデイタイプの
オートレンジ機能を有する複数の測定項目を持つ
デイジタル計測器を提供することにある。従来のＡ−Ｄ変換用集積回路は、オートレンジ
機構を備えているものでもその切りかえ順は一定
であり、マルチメータに使用した場合を一例とし
て、第１図、第２図に従つて説明する。本例は、バツフア１０１，１：1/10の増幅度を
切りかえができるＡ−Ｄ変換部１０２、ラツチ１
０３、オートレンジ切りかえ信号発生回路１０
４、インバータ１０５、アナログスイツチS₁１０
６、同S₂１０７で集積回路が構成されている。こ
の集積回路を集積回路部２１１及びアナログスイ
ツチ部２１４として含みつつ、メカニカルスイツ
チ２０１、同２０２、同２０３、同２０４、同２
０５、抵抗R₁２０６、同R₂２０７、同R₂２０
８、オペアンプ２０９、基準源２１０、デコーダ
ドライバ２１２、表示器２１３でオートレンジマ
ルチメータを構成している。先ず集積回路の動作
について説明する。入力は上記バツフア１０１でインピーダンス変
換され、上記Ａ−Ｄ変換部１０２へ入る。上記Ａ
−Ｄ変換部１０２の増幅度は、１：1/10に切り換
わるようになつているから、徐々に入力を増加さ
せ、フルスケール値を越えると、上記Ａ−Ｄ変換
部１０２よりOVER信号が上記オートレンジ切換
信号発生回路１０４に入力され、増幅度を1/10に
するよう、上記Ａ−Ｄ変換部１０２へ上記オート
レンジ切換信号発生回路１０４からレンジ信号が
出力される。それでもなお、入力を増加させてい
くと、再びフルスケールを越え、オーバー信号が
出力され、先程と同様にレンジ信号が発生して、
上記Ａ−Ｄ変換部１０２の増幅度は１にもどると
同時に、外部信号処理回路の増幅度を切り換える
ためのアナログスイツチのうち、上記アナログス
イツチS₁１０６が今まで閉成していたものが、今
度は上記アナログスイツチS₂１０７が閉成する。
もちろんこの場合、Ａ−Ｄ変換値はオーバーしつ
ぱなしである。このようにしてＡ−Ｄ変換された
出力は、上記ラツチ回路１０３で記憶され出力さ
れる。以上のような動作を行なうＡ−Ｄ変換用集積回
路を用い、電圧−抵抗測定用マルチメータを構成
したのが、第２図である。上記メカニカルスイツ
チ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５の接
続は、電圧測定の場合を示している。また、上記
抵抗R₁２０６及び同R₂は、1MΩである。同R₃は
10KΩとする。したがつて、外部信号処理回路は
ゲイン１または1/100のインバータとなつてお
り、上記Ａ−Ｄ変換部２１１のゲイン１：１／10
を組み合わせると、１：1/10：1/100：1/1000の
４レンジ構成になる。上記Ａ−Ｄ変換部のゲイン
が１の時をＤレンジ、1/10の時をＵレンジ、外部
信号処理回路のゲインが１の時をＬレンジ、1/10
０をＨレンジと呼べば、前述の４レンジは以下の
ように対応する。 This invention has a function to automatically switch the gain of the input signal processing circuit of a digital measuring instrument, and the switching order can be externally set arbitrarily.
This invention relates to a D conversion integrated circuit. An object of the present invention is to provide a digital measuring instrument having a simple configuration, an inexpensive auto-ranging function, and having a plurality of measurement items. Another object of the present invention is to provide a small and handy type digital measuring instrument having a plurality of measurement items and having an auto-ranging function. Conventional integrated circuits for A-D conversion have a fixed switching order even if they are equipped with an auto-ranging mechanism, and will be explained with reference to Figures 1 and 2, taking as an example the case where they are used in a multimeter. . This example includes a buffer 101, an A-D converter 102 that can switch the amplification degree of 1:1/10, and a latch 1.
03, auto range switching signal generation circuit 10
4. Inverter 105, analog switch S ₁ 10
6. The S ₂ 107 constitutes an integrated circuit. This integrated circuit is included as an integrated circuit section 211 and an analog switch section 214, and mechanical switches 201, 202, 203, 204, 2
05, resistance R ₁ 206, resistance R ₂ 207, resistance R ₂ 20
8, an operational amplifier 209, a reference source 210, a decoder driver 212, and a display 213 constitute an auto-range multimeter. First, the operation of the integrated circuit will be explained. The input is impedance-converted by the buffer 101 and enters the A/D converter 102. Above A
The amplification degree of the -D converter 102 is designed to switch to 1:1/10, so when the input is gradually increased and exceeds the full scale value, the OVER signal is output from the A-D converter 102. The range signal is input to the auto range switching signal generating circuit 104, and the range signal is output from the auto range switching signal generating circuit 104 to the A/D converter 102 so as to reduce the amplification factor to 1/10. Nevertheless, as the input increases, the full scale is exceeded again, an over signal is output, and a range signal is generated as before.
At the same time, the amplification degree of the A-D converter 102 returns to 1, and among the analog switches for switching the amplification degree of the external signal processing circuit, the analog switch S ₁ 106, which had been closed until now, is now closed. This time, the analog switch S ₂ 107 is closed.
Of course, in this case, the A-D conversion value continues to exceed. The output thus A/D converted is stored in the latch circuit 103 and output. FIG. 2 shows a voltage-resistance measurement multimeter constructed using an A-D conversion integrated circuit that operates as described above. The connections of the mechanical switches 201, 202, 203, 204, and 205 are for voltage measurement. Further, the resistors R ₁ 206 and R ₂ are 1MΩ. The same R ₃ is
Set to 10KΩ. Therefore, the external signal processing circuit is an inverter with a gain of 1 or 1/100, and the gain of the A-D converter 211 is 1:1/10.
When combined, it becomes a 4 range configuration of 1:1/10:1/100:1/1000. When the gain of the above A-D converter is 1, it is D range, when it is 1/10, it is U range, and when the gain of the external signal processing circuit is 1, it is L range.
If 0 is called the H range, the above four ranges correspond as follows.

【表】今、入力をゼロから徐々に上げていくと、DL
レンジに始まつて200mVでオーバーフローし、
ULレンジに移る。また200Vでオーバーフロー
し、今度はDHレンジに移り、200Vでオーバーフ
ローしてUHレンジに移る。したがつて、Ｌレン
ジでは上記アナログスイツチ部２１４のうちS₁が
ONし、S₂がOFF、Ｈレンジではその逆になる。さて、抵抗測定の場合はどうであろうか。その
場合、回路構成としてはメカニカルスイツチ２０
５により切換わり、基準源を入力とし、上記抵抗
R₂２０７、同R₃２０８を入力抵抗、被測定抵抗
とするインバータとなる。そのため、被測定抵抗
が小さい時（低いレンジ）には、入力抵抗も小さ
い方でなければならず、この場合では、上記抵抗
R₃２０８（10KΩ）が下のレンジで接続しなけれ
ばならない。したがつて、抵抗測定の場合はＬレ
ンジで、上記アナログスイツチ部２１４のうちS₂
がONし、S₁がOFF、Ｈレンジではその逆になら
なくてはならない。したがつて本例では、スイツ
チを切換えるため、上記メカニカルスイツチ２０
３、同２０４を設けている。それに加えて、上記抵抗R₃２０８（10KΩ）に
直列に入るアナログスイツチのON抵抗は、精度
に影響を与えない位水さい方がよく、例えば分解
能が１／200であるとすれば、アナログスイツチ
のON抵抗は１０ＫΩ／２００以下＝50Ω以下が望ましい
。ところが、前述のように、上記抵抗R₃２０８に
つながるスイツチは固定されていず、S₁またはS₂
の両方につながる可能があるので、片方は１ＫΩ／２０
０＝5KΩ、もう片方は１０ＫΩ／２００＝50Ωという訳に
はいかず、両方共50Ω以下にしなくてはならない。
以下から、従来の方式によれば、非常に大きな面
積をとるアナログスイツチを２ケも必要であり、
またリークが少ない高品質、大型のメカニカルス
イツチを２回路も必要があるので、複雑な構成と
なり、部品コストも必然的に高価となる他、大型
スイツチを使うため小型化がむずかしくなる。本考案は、以下のような欠点を除去したもの
で、第３図に示す実施例にしたがつて説明する。本例は、バツフア３０１，１：1/10に増幅度が
切換わるＡ−Ｄ変換部３０２，ラツチ３０３、オ
ートレンジ切換信号発生回路３０４、インバータ
３０５、アナログスイツチS₁３０６、同S₂３０
７、イクスクル−シブオア３０８、小数点ロジツ
ク３０９で構成されている。動作は従来の例とほ
ぼ同様であるが、以下の点のみが異なつている。
すなわち、上記イクスクル−シブオア３０８が加
わつているため、外部より上記アナログスイツチ
S₁３０６、同S₂３０７の切換わる順番を任意に決
定することが出来る。したがたて、本実施例をマ
ルチメータに応用した例を第４図にしたがつて説
明する。本応用例は、メカニカルスイツチ４０
１、同４０２、同４０３、抵抗R₁４０４、同R₂
４０５、同R₃４０６、オペアンプ４０７、基準
源４０８、Ａ−Ｄ変換用集積回路４０９、デコー
ダ・ドライバ４１０、表示器４１１、Ａ−Ｄ変換
用集積回路の一部であるアナログスイツチ部４１
２、メカニカルスイツチ４１３で構成されてい
る。ちなみに、本応用例も、従来の方式の応用とほ
ぼ同じ動作であるので説明を省くが、本例によれ
ば、上記メカニカルスイツチ４１３を加えるだけ
で上記アナログスイツチ部の切換え順を自動的に
設定することができるので、リークの少ない高品
質・大型のスイツチ２回路は必要としない。上記
メカニカルスイツチ４１３は単なるデイジタル信
号の切換だけであるので、低品質のスイツチで充
分である。具体的には、メカニカルスイツチ３１３は第３
図のＶ／Ω端子に入力され、イクスクル−シブオ
ア３０３を動作させる。即ち電圧測定時と抵抗測
定時には切換レンジが逆になり、アナログスイツ
チの切換る順番を任意に決定できることになる。
それに加えて、上記抵抗R₃４０６（10KΩ）につ
ながるアナログスイツチは常にS₁であるが、S₁の
みON抵抗50Ω、S₂についてはON低抗5KΩでよ
く、S₂の面積はS₁の約1/100ですむ。以上から本考案によれば、高品質・大型のスイ
ツチを２回路不要とすることができる他、アナロ
グスイツチを小型化できるので、簡単な構成で安
価、しかも小型化したオートレンジ機能付デイジ
タル計測器を実現できる。[Table] Now, if you gradually increase the input from zero, the DL
starts in the range and overflows at 200mV,
Move to UL range. It overflows again at 200V and moves to the DH range, then overflows at 200V and moves to the UH range. Therefore, in the L range, _S1 of the analog switch section 214 is
ON, _S2 is OFF, and vice versa in H range. Now, what about resistance measurement? In that case, the circuit configuration is a mechanical switch 20.
5, the reference source is input, and the above resistance is switched.
This is an inverter using R ₂ 207 and R ₃ 208 as input resistance and resistance to be measured. Therefore, when the resistance to be measured is small (low range), the input resistance must also be small, and in this case, the above resistance
R ₃ 208 (10KΩ) must be connected in the lower range. Therefore, in the case of resistance measurement, in the L range, S ₂ of the analog switch section 214 is selected.
should be ON, _S1 should be OFF, and vice versa for H range. Therefore, in this example, in order to change the switch, the mechanical switch 20 is used.
3. 204 is provided. In addition, the ON resistance of the analog switch connected in series with the resistor R ₃ 208 (10KΩ) should be as low as possible so as not to affect accuracy. For example, if the resolution is 1/200, the analog switch It is desirable that the ON resistance of 10KΩ/200 or less = 50Ω or less. However, as mentioned above, the switch connected to the resistor R ₃ 208 is not fixed, and S ₁ or S ₂
Since there is a possibility that it is connected to both, one side is 1KΩ/20
0 = 5KΩ and the other one cannot be 10KΩ/200 = 50Ω; both must be 50Ω or less.
From the following, the conventional method requires two analog switches that take up a very large area.
In addition, two circuits of high-quality, large-sized mechanical switches with low leakage are required, resulting in a complex configuration and inevitably high component costs, and the use of large switches makes it difficult to downsize. The present invention eliminates the following drawbacks and will be explained in accordance with the embodiment shown in FIG. This example includes a buffer 301, an A-D converter 302 whose amplification is switched to 1:1/10, a latch 303, an auto range switching signal generation circuit 304, an inverter 305, an analog switch S ₁ 306, and an analog switch S ₂ 30.
7. Consists of exclusive OR 308 and decimal point logic 309. The operation is almost the same as the conventional example, with the only difference being the following points.
That is, since the above-mentioned exclusive OR 308 is added, the above-mentioned analog switch can be
The order in which S ₁ 306 and S ₂ 307 are switched can be arbitrarily determined. Therefore, an example in which this embodiment is applied to a multimeter will be explained with reference to FIG. This application example uses a mechanical switch 40
1, 402, 403, resistance R ₁ 404, R ₂
405, same _R3 406, operational amplifier 407, reference source 408, integrated circuit for A-D conversion 409, decoder/driver 410, display 411, analog switch section 41 which is part of the integrated circuit for A-D conversion
2. It is composed of a mechanical switch 413. By the way, this application example also operates almost the same as the application of the conventional method, so the explanation will be omitted, but according to this example, the switching order of the analog switch section is automatically set by simply adding the mechanical switch 413. Therefore, two high-quality, large-sized switch circuits with little leakage are not required. Since the mechanical switch 413 simply switches digital signals, a low-quality switch is sufficient. Specifically, the mechanical switch 313
It is input to the V/Ω terminal in the figure and operates the exclusive OR 303. That is, the switching ranges are reversed when measuring voltage and when measuring resistance, and the order in which the analog switches are switched can be arbitrarily determined.
In addition, the analog switch connected to the above-mentioned resistor R ₃ 406 (10KΩ) is always _S1 , but only _S1 has an ON resistance of 50Ω, and _S2 has an ON resistance of 5KΩ, and the area of _S2 is the same as that of _S1. It takes about 1/100th. From the above, according to the present invention, it is possible to eliminate the need for two high-quality, large-sized switch circuits, and to downsize the analog switch, resulting in a simple, inexpensive, and compact digital measuring instrument with an auto-range function. can be realized.

[Brief explanation of drawings]

第１図は、従来のＡ−Ｄ変換用集積回路の一例
を示す図。第２図は、従来のＡ−Ｄ変換用集積回
路を応用した一例を示す図、第３図は、本考案に
よるＡ−Ｄ変換用集積回路の実施例を示す図。第
４図は、本考案によるＡ−Ｄ変換用集積回路の実
施例を応用した一例を示す図。１０１……バツフア、１０２……Ａ−Ｄ変換
部、１０３……ラツチ、１０４……オートレンジ
切換信号発生回路、１０５……インバータ、１０
６……アナログスイツチS₁、１０７……アナログ
スイツチS₂、２０１〜２０５……メカニカルスイ
ツチ、２０６……抵抗R₁、２０７……抵抗R₂、
２０８……抵抗R₃、２０９……オペアンプ、２
１０……基準源、２１１……集積回路部、２１２
……デコーダドライバ、２１３……表示器、２１
４……集積回路部の一部であるアナログスイツチ
部、３０１……バツフア、３０２……Ａ−Ｄ変換
部、３０３……ラツチ、３０４……オートレンジ
切換信号発生回路、３０５……インバータ、３０
６……アナログスイツチS₁、３０７……アナログ
スイツチS₂、３０８……EXCLUSIUE−OR、３
０９……小数点ロジツク、４０１〜４０３……メ
カニカルスイツチ、４０４……抵抗R₁、４０５
……抵抗R₂、４０６……抵抗R₃、４０７……オ
ペアンプ、４０８……基準源、４０９……Ａ−Ｄ
変換用集積回路、４１０……デコーダ・ドライ
バ、４１１……表示器、４１２……Ａ−Ｄ変換用
集積回路の一部であるアナログスイツチ部、４１
３……メカニカルスイツチ。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional A-D conversion integrated circuit. FIG. 2 is a diagram showing an example in which a conventional A-D conversion integrated circuit is applied, and FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the A-D conversion integrated circuit according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example in which the embodiment of the integrated circuit for A/D conversion according to the present invention is applied. 101...Buffer, 102...A-D converter, 103...Latch, 104...Auto range switching signal generation circuit, 105...Inverter, 10
6...Analog switch _S1 , 107...Analog switch _S2 , 201-205...Mechanical switch, 206...Resistor _R1 , 207...Resistor _R2 ,
208...Resistor R ₃ , 209...Operation amplifier, 2
10...Reference source, 211...Integrated circuit section, 212
... Decoder driver, 213 ... Display device, 21
4...Analog switch section which is part of the integrated circuit section, 301...Buffer, 302...A-D converter section, 303...Latch, 304...Auto range switching signal generation circuit, 305...Inverter, 30
6...Analog switch S ₁ , 307...Analog switch S ₂ , 308...EXCLUSIUE-OR, 3
09...Decimal point logic, 401-403...Mechanical switch, 404...Resistance R ₁ , 405
...Resistor _R2 , 406...Resistor _R3 , 407...Operation amplifier, 408...Reference source, 409...A-D
Conversion integrated circuit, 410...Decoder/driver, 411...Display device, 412...Analog switch section which is part of the A-D conversion integrated circuit, 41
3...Mechanical switch.

Claims

[Claims for Utility Model Registration] In an A-D converter that has the function of measuring voltage and resistance, an operational amplifier, a group of resistors corresponding to multiple ranges,
Consisting of an analog switch section, a reference source, an A-D conversion circuit, a first mechanical switch, a second mechanical switch, and an exclusive OR circuit, the operational amplifier, the analog switch section, the A-D conversion circuit, The exclusive OR circuit is integrated, and the first mechanical switch connects the output of the operational amplifier and one end of the analog switch section when measuring voltage, and connects the output of the reference source and one end of the analog switch section when measuring resistance. is connected, the other end of the analog switch section is connected to the input terminal of the operational amplifier via a resistor group corresponding to the plurality of ranges, the output of the operational amplifier is input to the A-D conversion circuit, and the The second mechanical switch switches between the first power source and the second power source, and the exclusive OR circuit inputs the level signal from the second mechanical switch to arbitrarily determine the order in which the analog switch sections are switched. An A-D converter characterized by: