JPS63290411A - 多点入力信号測定装置 - Google Patents

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、主として計算機トモグラフィ装置（ＣＴ装置
）に用いられる多点入力信号測定装置に関し、更に詳し
くは、例えば多チヤネル放射線検出器から得られる微小
信号の測定装置であって、複数の自動レンジ設定形増幅
器を有し、これらの増幅器からの出力をディジタルデー
タに変換して出力するような多点入力信号測定装置に関
する。

（従来の技術） 第５図は、従来のこの種のｇｉ置の構成ブロック図であ
る。図において、１は図示してない検出器から出力され
る電荷を電圧信号に変換する電荷・電圧変換器、２１．
２２．・・・、２ｎは電荷・電圧変換器１からの各電圧
信号Ｖ１．Ｖ２．・・・、　ｖｎは増幅する自動レンジ
設定形の増幅器（利得可変型増幅器：ＰＧＡ）で、レン
ジ設定器３からレンジ設定信号ＧＲ８Ｔが与えられてい
る。ＲＮＳＷｌ　、ＲＮＳＷ２．−、ＲＮＳＷｎは各Ｐ
ＧＡ２１〜ＰＧＡ２ｎからの各出力をレンジ設定器３に
与えるアナログスイッチで、制御回路５からの制御信号
によって駆動される。ＡＤＳＷｌ、ＡＤＳＷ２、−、Ａ
ＤＳＷｎは各ＰＧＡ　２１〜ＰＧＡ　２ｎからの出力を
Ａ／Ｄ変換器４に与えるアナログスイッチで、制御回路
５からの制御信号によって駆動される。第６図は、動作
の一例を示すタイムチャートである。検出器から得られ
た電荷は、電荷・電圧変換器１により、被測定電圧Ｖ１
．Ｖ２゜・・・、Ｖｎとなる。ＰＧＡ２１〜２ｎは、そ
れぞれレンジ設定器３からの＜ａ　＞に示す信号ＧＲ８
Ｔによりはじめその利得が最小レンジに設定される。

最小利得によって設定されたＰＧＡ２１〜２ｎは被測定
電圧Ｖ１〜■ｎをそれぞれ増幅する。アナログスイッチ
ＲＮＳＷ１〜ＲＮＳＷｎは（ｂ）〜（ｄ　）に示すよう
なタイミングで順次オンとなり、レンジ設定器３には（
ｅ）に示すように順次ＰＧ△２１〜２ｎからの増幅出力
が印加される。レンジ設定器３は、制御回路５からの（
ｆ）に示すような信号ＲＮＳのタイミングでＰＧＡ２１
〜ＰＧＡ２ｎにそれぞれ入力レベルに最適なレンジを設
定する。（ａ　＞、　　（ｈ　＞、　　（ｉ　）は各Ｐ
Ｇ△２１〜ＰＧＡ２ｎにおいて、レンジが変更されるタ
イミングを示す。各ＰＧＡ２１〜ＰＧ△２ｎにおいて、
最適なレンジが設定され、その出力が整定した後、アナ
ログスイッチＡＤＳＷ１〜ＡＤＳＷｎは（ｊ　）〜（４
）に示すようなタイミングで順次オンとなり、各ＰＧＡ
の出力を順次Ａ／Ｄ変換器４に（ｍ）に示すように入力
する。Ａ／Ｄ変換器４は（ｎ＞に示すようなタイミング
で各入力をＡ／Ｄ変換し、その出力（０）と各ＰＧＡの
レンジデータ（ｐ）とが（Ｑ　）に示すタイミングで図
示してないコンピュータに取り込まれる。

コンピュータは、△／Ｄ！換器４からのＡ／Ｄ変換デー
タを、ＰＧＡのレンジデータに応じた重みを付け、信号
処理を行う。

（発明が解決しようとする問題点） このような構成の従来装置は、コンピュータがＰＧＡの
レンジに応じた重みを付はデータを処理するので、この
レンジ間で重み誤差が生じた場合、コンピュータで得ら
れるデータにも誤差が生じるという問題がある。ここで
、レンジ間で重み誤差は、主としてＰＧＡの利得の誤差
から生ずる。

今、ＰＧＡのレンジ（ｉ＋１＞とレンジ（ｉ　）のゲイ
ン比が１：ωであったとする。このレンジ比ωが、ＰＧ
Ａの利得の誤差から１＝　（ω＋Δω）になったとすれ
ば、レンジ（ｉ＋１＞の利得をＧとしたとき、レンジ（
ｉ）での利得はＧ（ω＋Δω）となる。被測定電圧Ｖを
それぞれのレンジで増幅した時のコンピュータのデータ
Ｄｃは次のようになる。

（１）レンジ（ｉ　＋１＞で増幅した時電圧信号ＶをＰ
ＧＡで増幅して得た信号Ｇ−ＶをＡ／Ｄ変換し、このデ
ィジタル信＠Ｇ　”　Ｄに重み付けを行った信号ω・Ｇ
−ＤがデータＤｃとなる。

（２）レンジ（ｉ）で増幅した時 電圧信号ＶをＰＧＡで増幅して得た信号Ｇ・（ω−トΔ
ω）・■をＡ／Ｄ変換し、このディジタル信号Ｇ・（ω
＋Δω）・Ｄに重み付けを行った信号Ｇ・（ω＋Δω）
・ＤがデータＤｃとなる。

上記説明から明らかなように、ＰＧＡのレンジ嬰の重み
誤差Δωは、コンピュータで得られるデータにも誤差Δ
ω・Ｇ−Ｄとなって現われる。

このため、従来装置においては、上述のようなレンジ間
の重み誤差が生じた場合、レンジの利得を補正する必要
があるが、ＰＧＡのレンジは複数個あり、更にＰＧＡの
数も多数設けられるような場合、各レンジの利得を補正
することは容易ではなく、又、回路も複雑になるという
問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、増幅回路での調整を不要とし、又、各種の特
性の増幅器に対して特別な補正をすることなく正確に多
点入力信号を測定することのできる装置を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、多点の入力信号と
基準信号とのいずれかが印加され当該信号を増幅する複
数の利得可変型増幅器と、複数の利（ｑ可変型増幅器か
らの出力信号を入力し各増幅器の利得を印加される信号
のレベルに応じた最適値に設定するレンジ設定器と、前
記複数の利得可変型増幅器からの出力信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記基準信号を出力す
るＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器に基準データを与
えるカウンタと、前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと前記
レンジ設定器からのレンジデータをアドレスとし前記カ
ウンタからの基準データを記憶するメモリと、全体を統
括制御する制御回路とを備え、 制御回路は、複数の利得可変型増幅器にそれぞれカウン
タからの基準データに対応した基準信号を印加すると共
に、前記メモリに前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと前記
レンジ設定器からのレンジデータをアドレスとし、前記
カウンタからのデータを書き込むことにより較正データ
を作り、次に、複数の利得可変型増幅器にそれぞれ被測
定信号を印加すると共に、Ａ／Ｄ変換器の出力データと
レンジ設定器からのレンジデータをアドレスとして前記
メモリから当該アドレスに格納されているデータを読み
出して出力することを特徴とするものである。

（、作用） 制御回路は、複数の利得可変型増幅器にそれぞれカウン
タの出力データに対応したＭ単信号を印加し、メモリに
Ａ／Ｄ変換器からのデータとレンジ設定器からのレンジ
データをアドレスとし、カウンタからのデータを書き込
むことによって較正データを作り、被測定信号測定時に
は、複−数の利得可変型増幅器にそれぞれ被測定信号を
印加し、Ａ／Ｄ変換器の出力データとレンジ設定器から
のレンジデータをアドレスとしてメモリからデータを読
み出し、これを出力信号とする。これによって、各レン
ジ間での誤差をなくする。

（実施例〉 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。図において、１は図示してない検出器によって得られ
た多点の信号をそれぞれ電圧信号に変換づる電荷・電圧
変換器、ＭＳＷ１〜Ｍ　Ｓ　Ｗｎは電荷・電圧変換器１
で変換された電圧Ｖ１〜Ｖｎと、後述するＤ／Ａ変換器
８から得られる基準電圧Ｖｒとのいずれかを選択するス
イッチ、２１〜２ｎはスイッチＭＳＷ１〜ＭＳＷｎでそ
れぞれ選択された信号を増幅する自動レンジ設定形増幅
器（ＰＧＡ）　、ＲＮＳＷｌ　〜ＲＮＳＷｎはＰＧＡ２
１〜２ｎの各出力信号をレンジ設定器３に与えるための
スイッチ、ＡＤＳＷ１〜Ａ　Ｄ　Ｓ　Ｗ　ｎはＰＧＡ２
１〜２ｎの各出力信号をＡ／Ｄ変換器４に与えるための
スイッチである。

６はレンジ設定器３からのレンジ設定データＲＡＤＲ８
，△／Ｄ変換器４からのＡ／Ｄ変換データＡＡＲ８がア
ドレスとして与えられ、カウンタ７からの基準データを
記憶するメモリである。カウンタ７からの基準データ１
より／Ａ変換器８にも与えられ、ここから基準データに
対応した基準電圧ｖｒが出力される。制御回路５は全体
回路を統括制ａする。

このように構成した装置は、第５図に示した従来装置に
比べて、較正したデータを記憶するメモリ６と、較正用
基準電圧発生するＤ／Ａ変換器８と２、このＤ／Ａ変換
器８の入力となり、且つメモリ６のデータとなるディジ
タル基準データを出力するカウンタ７と、ＰＧＡ２１〜
２ｎへの入力信号を切換えるアナログスイッチＭＳＷ１
〜ＭＳＷｎを設けた点が異なっている。

ここで、メモリ６のアドレス信号としては、どのＰＧＡ
の出力がＡ／Ｄ変換されているかを示す制御回路５から
の信号ＰＡＤＲ８，そのＰＧＡのじンジデータを示すレ
ンジ設定器３からの信号ＲＡＤＲ８，ＰＧＡの出力をＡ
／Ｄ変換した後のディジタルデータＡＡＤＲ８が用いら
れ、又、メモリ６のデータとしてはカウンタ７からの基
準データが用いられるように構成されている。

このように構成した装置は、較正データの記憶モードと
、測定モードの２つのモードで動作するもので、以下に
その動作を説明する。

（較正データの記憶モード） このモードはコンピュータに送るディジタルデータを、
メモリ６に記憶するモードであって、第２図にその動作
のタイムチャートを示す。

先ず、制御回路５は、（ａ　）に示ずようにスイッチＭ
ＳＷ１〜ＭＳＷｎに対して駆動信号ＩＮＦＳＷを送り、
これらのスイッチを（ｂ　）に示すように駆動し、Ｄ／
Ａ変換器８からの基準信号ｒを選択してＰＧＡ２１〜２
ｎの入力端に与える。

８ＰＧＡ２１〜２ｎは、レンジ設定器３からの信号ＲＮ
Ｇが（ｆ　）に示すように与えられており、最大利得レ
ンジ（ＲＡＮＧＥＯ）が設定されている。又、カウンタ
７は、制御回路５から出力される（Ｃ）に示すようなＣ
ＬＥＡＲ信号によりクリアされ、続いて、制御回路５か
らの（ｄ）に示すクロック信号ＣＬＫによりカウントア
ツプされる。

（ｅ　）はカウンタ７のカウントデータを示す。

このカウンタ７のカウントデータ（基準データ）（ｅ　
）は、Ｄ／Ａ変換器８の入力となると共に、メモリ６の
データとなる。Ｄ／Ａ変換器８は、（ｅ　）に示すカウ
ンタ７からの入力データに応じたアナログ電圧（基準信
号）Ｖｒを発生し、スイッチＭＳＷ１〜ＭＳＷｎを介し
て各ＰＧ△２１〜２ｎに印加する。各ＰＧＡ２１〜２ｎ
は、この基準、信号ｖｒを最大利得＜ＲＡＮＧＥＯ）で
増幅する。Ｄ／Ａ変換器８の出力が整定し、且つ各ＰＧ
Ａ２１〜２ｎの出力が整定すると、制御回路５はスイッ
チＡＤＳＷ１〜ＡＤＳＷｎを（ｈ）、（ｉ＞に示すよう
なタイミングで順次オンとし、各ＰＧＡ２１〜２ｎの出
力を（ｊ　）に示すように、Ａ／Ｄ変換器４に印加する
。

Ａ／Ｄ変換器４は、（ｋ）に示すようなタイミング信＠
ＡＤＣで各ＰＧＡ２１〜２ｎの出力を順次ディジタル信
号に変換し、これを（１）に示すようなタイミングでメ
モリ６に出力する。Ａ／Ｄ変換器４の出力は、とのＰＧ
Ａが選ばれているかを示すデータＰＡＤＲ８（これを（
ｍ　）に示す）、そのＰＧＡの増幅レンジを示すＲＡＤ
Ｒ８（これを（ｎ）に示す）と共にメモリ６のアドレス
となる。

続いて、制御回路５はメモリ６に対し、（０）に示すよ
うなタイミングで、リード／ライト信号Ｒ／Ｗを出力し
、（（１）　Ｉ；−示ステータ０　（ＤＡＴＡＯ）をそ
れぞれのアドレスに記憶させる。

以下、ＤＡＴＡｌ、２．・・・に対しても同様な動作が
続けられ、Ｄ／Ａ変換器８からの基準信号■ｒが、ＰＧ
Ａ２１〜２ｎの最大利（ｑレンジがカバーする入力の最
大電圧に相当するようなりＡＴ八へになるまで続けられ
る。

次に、（Ｃ）に示すクリア信号ＣＬＥＡＲによって、カ
ウンタ７からのデータがクリアされ、ＰＧＡは次のレン
ジ（ＲＡＮＧＥｌ）に（ｆ）に示すように設定し直され
る。そして、このＲＡＮＧＥｌのカバーする入力範囲の
データが同様にメモリ６に記憶される。

このようにして、各レンジに対してメモリ６に較正用デ
ータが記憶され、最小利得レンジＲＡＮＧＥｒまでのデ
ータ書き込みが終った時点で、較正データの記憶モード
が終了する。

第３図はこのモードが終了する時において、メモリ６に
格納された較正データの様子を示す概念図である。メモ
リ６の全体には、（ａ　）に示すようにＰＧＡ２１〜Ｐ
ＧＡ２ｎのデータが格納される。ひとつひとつのＰＧＡ
のデータは、（ｂ）に示、すように、ＲＡＮＧＥＯのデ
ータからＲＡＮＧＥｒのデータからなり、又、例えばＲ
ＡＮＧＥＯのデータは（Ｃ）に示すようにＤ１〜ＯＮか
らなる。

即ち、メモリのアドレスは、ＰＧＡのアドレス。

そのＰＧＡのレンジデータが作るアドレス、更にＡ／Ｄ
変換器の出力からなっている。

（測定モード） このモードは、検出器からの信号を測定し、ディジタル
データとしてコンピュータに送るモードであって、第４
図にその動作のタイムチャートを示す。

先ず、制御回路５は、スイッチＭＳＷＩ〜ＭＳＷｎに（
ａ　）に示すタイミングで切換信号ＩＮＰＳＷを送り、
各スイッチＭＳＷ１〜ＭＳＷｎは、（ｂ）に示すように
、電荷・電圧変換器１からの各電圧信号Ｖ１〜ＶｎをＰ
ＧＡ　２１〜ＰＧＡ　２ｎに印加するように切換える。

それ以後の動作は、従来装置のものと同様であり、第６
図の（ａ　）から（０）に示す動作がそのまま行われる
。

Ａ／Ｄ変換器４の出力（ＡＡＤＲ８＞は、第４図（ｅ）
に示すタイミングで出力されている。これと同期して、
レンジ設定器３からのＰＧＡのレンジ信号ＲＡＤＲ８と
、制御回路５からのどのＰＧＡが選ばれているかを示す
信号ＰＡＤＲ８とが、（ｃ）、（ｄ）に示すタイミング
で、メモリ６にアドレスとして与えられる。

メモリ６は、このアドレスに対応した較正データを（０
）に示すタイミングで読み出し、出力し、（ｈ）のＳＴ
Ｂ信号によってコンピュータに取り込まれる。

以上のように、較正データの記憶モードでは、Ａ／Ｄ変
換器の出力及びレンジ設定器のレンジデータをアドレス
とし、Ｄ／Ａ変換器の出力（カウンタの出力）をデータ
としてメモリに記憶させることで、メモリ６に逐次更新
されるＰＧＡのゲイン特性のルックアップ−ｉ−−７）
Ｌｔ　（Ｌ　ｏｏｋ　ｕｐ　ｔａｂｌｅ）が作られ、測
定モードにおいて、被測定電圧に対するＡ／Ｄ変換デー
タを得、これをアドレスとして前述したルックアップテ
ーブルからデータを読み２出すようにしている。これに
よって、各レンジ間での誤差を補正することができる。

即ち、例えばＰＧＡの利得レンジの比がＲＡＮＧＥ　（
ｉ　＋１　）／ＲＡＮＧＥ　（ｉ　）−１／ωであった
とし、これに誤差が混入して、ＲＡＮＧＥ（ｉ　　＋　
１　）／ＲＡＮＧＥ　　（ｉ　　＞＝　１／　（ω＋Δ
ω）となった場合を考える。但し、ＲＡＮＧＥ　（ｉ　
＋１）の利得をＧとする。

先ず、較正データ記憶モードにおいて、基準電圧■、こ
の時のＤ／Ａ変換器４の入力データがＤであるとし、Ｒ
ＡＮＧＥ　（ｉ　＋１　）、ＲＡＮＧＥ（ｉ＞のレンジ
アドレスをそれぞれＲ（ｉ＋１＞。

Ｒ（ｉ＞とすれば、 （１）基準電圧ＶをＲＡＮＧＥ（ｉ＋１）で増幅した時
は、ＰＧＡの出力Ｇ・■をＡ／Ｄ変換したＧ・△がＡ／
Ｄ変換器４の出力となり、（２）基準電圧■をＲＡＮＧ
Ｅ　（ｉ　）で増幅した時は、ＰＧＡの出力（ω＋Δω
）・Ｇ−ＶをＡ／Ｄ変換した（ω＋Δω）・Ｇ−ＡがＡ
／Ｄ変換器４の出力 となり、メモリ６のアドレス（Ｒ（ｉ＋１）・Ｇ・Ａ）
と（Ｒ（ｉ　）・（ω＋Δω）・Ｇ−Ａ）にデータＤが
書き込まれる。

次に測定モードにおいて、ＰＧＡの入力にＶなる被測定
電圧が印加された時、上記のモードと同様にこれをＲＡ
ＮＧＥ　（ｉ　＋１　）で増幅すると、（Ｒ（ｉ＋１＞
・Ｇ−Ａ）のアドレスが、又、ＲＡＮＧＥ　（ｉ　）で
増幅すれば、（Ｒ（ｉ　）・〈ω＋Δω）・Ｇ−Ａ＞の
アドレスがそれぞれ選ばれる。ここで、各アドレス（Ｒ
（ｉ＋１）・Ｇ−Ａ）、（Ｒ（ｉ）・（ω＋Δω）・Ｇ
−Ａ）には、共にデータとしてはゲインの重み誤差に関
係の６いデータＤが送られることとなる。

このようにして、ＰＧＡの利得の補正なしでレンジ間誤
差の少ない測定が行える。

尚、上述の動作において、較正データ記憶モードは、測
定モード以外の空き時間を利用して行われるもとのし、
常に新しい較正データが更新されるようになっている。

又、上記の実施例では、ＰＧＡのレンジ間誤差の補正に
ついて説明したが、増幅器が有する非線形誤差について
も同様にして補正することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、メモリの
較正データは、逐次更新されるもので、増幅器のオフセ
ットやアナログスイッチのオフセット電圧等による各レ
ンジＩＩＩ誤差のない測定が行える多点入力信号測定装
置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は較正データの記憶モードにおける動作のタイムチャ
ート、第３図はこのモード終了時におけるメモリに格納
された較正データの様子を示す概念図、第４図は測定モ
ードにおける動作のタイムチャート、第５図は従来装置
の構成ブロック図、第６図は第５図従来装置の動作の一
例を示すタイムチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多点の入力信号と基準信号とのいずれかが印加され当該
   信号を増幅する複数の利得可変型増幅器と、複数の利得
   可変型増幅器からの出力信号を入力し各増幅器の利得を
   印加される信号のレベルに応じた最適値に設定するレン
   ジ設定器と、前記複数の利得可変型増幅器からの出力信
   号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記基
   準信号を出力するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器に
   基準データを与えるカウンタと、前記Ａ／Ｄ変換器から
   のデータと前記レンジ設定器からのレンジデータをアド
   レスとし前記カウンタからの基準データを記憶するメモ
   リと、全体を統括制御する制御回路とを備え、 制御回路は、複数の利得可変型増幅器にそれぞれカウン
   タからの基準データに対応した基準信号を印加すると共
   に、前記メモリに前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと前記
   レンジ設定器からのレンジデータをアドレスとし、前記
   カウンタからのデータを書き込むことにより較正データ
   を作り、次に、複数の利得可変型増幅器にそれぞれ被測
   定信号を印加すると共に、Ａ／Ｄ変換器の出力データと
   レンジ設定器からのレンジデータをアドレスとして前記
   メモリから当該アドレスに格納されているデータを読み
   出して出力することを特徴とする多点入力信号測定装置
   。