JPS6343005B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6343005B2
JPS6343005B2 JP56172643A JP17264381A JPS6343005B2 JP S6343005 B2 JPS6343005 B2 JP S6343005B2 JP 56172643 A JP56172643 A JP 56172643A JP 17264381 A JP17264381 A JP 17264381A JP S6343005 B2 JPS6343005 B2 JP S6343005B2
Authority
JP
Japan
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converter
output
signal
conversion
input
Prior art date
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Application number
JP56172643A
Other languages
English (en)
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JPS5873231A (ja
Inventor
Kenji Nakamura
Shigeru Ideno
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.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Priority to US06/359,956 priority patent/US4517550A/en
Priority to GB08208437A priority patent/GB2108792B/en
Priority to DE19823210571 priority patent/DE3210571A1/de
Priority to AU82128/82A priority patent/AU545850B2/en
Priority to CA000400209A priority patent/CA1191614A/en
Publication of JPS5873231A publication Critical patent/JPS5873231A/ja
Publication of JPS6343005B2 publication Critical patent/JPS6343005B2/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
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1071Measuring or testing
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/48Servo-type converters

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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】 この発明はアナログ信号をデジタル信号に変換
するAD変換装置に関する。
アナログ信号をデジタル量に変換するAD変換
器は、これまで種々のものが提案され実施されて
いるが、一般に微小信号値から比較的大なる信号
値までのアナログ量をデジタル量に変換するには
分解能の高いAD変換器が必要である。しかし分
解能が増加すると増加に比例して変換時間が長く
なるので、変換時間を長くしないで分解能を増加
するためには各ビツト当りの変換時間(クロツク
速度)を速くしなければならず、さらにそれに伴
ないAD変換器のすべての要素を高速化しなけれ
ばならずこれには限界がある。
それゆえにこの発明の目的は、変換処理時間を
落すことなく分解能の高い高精度のAD変換装置
を提供するにある。
以上の目的を達成するためにこの発明のAD変
換装置は、AD変換器の入力信号が一定範囲に入
るように、DA変換器と、このDA変換器出力と
入力信号のアナログ量の引き算を行なう引き算器
と、引算されたアナログ量を増幅して前記AD変
換器に加える増幅器と、前記AD変換器入力が一
定範囲に入るようにモニタしDA変換器入力を制
御する回路とを備えるとともに、DA変換器出力
の単位ビツト変化に対応するAD変換器出力の変
化値を較正されたDA変換値として記憶する手段
と、この記憶手段に記憶されている較正された
DA変換値と前記DA変換器制御入力を乗算し、
さらに前記AD変換器の測定毎のAD変換出力を
加算する演算手段をも備え、演算手段の演算結果
を入力信号に対するAD変換出力値として導出す
るようにしている。
以下図面に示す実施例を参照してこの発明を詳
細に説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すAD変換装
置の回路ブロツク図である。図においてアナログ
引算器1は入力に被測定信号としての入力信号A
とDA変換器2の出力Bを入力に受けるように構
成しており、その出力端には入力信号Aと信号B
の引算値が出力される。引算器1の出力はさらに
増幅器3に接続されている。増幅器3の増幅度は
256(8ビツト分)となるように選定されている。
増幅器3の出力端は12ビツト構成のAD変換器4
の入力端に接続されるとともに比較器5,6の入
力端にそれぞれ接続されている。比較器5,6は
AD変換器4の入力をモニタする回路であつて増
幅器3の出力DがAD変換器4のスケール内にあ
るときは比較器5,6の出力F,Gはいずれもロ
ーレベルとなり、もし増幅器3の出力信号Dが、
AD変換器4のフルスケールよりもアンダスケー
ルの場合比較器5の出力Fがハイレベルとなり、
信号DがAD変換器4のフルスケールよりもオー
バスケールする場合は比較器6の出力Gがハイレ
ベルなるように構成されている。比較器5,6の
出力端はアツプダウンカウンタ7の入力端に接続
されている。アツプダウンカウンタ7は制御回路
8よりの信号aにより、比較器5,6よりの信号
Fあるいは信号Gのハイレベルに応じて、クロツ
クパルスbをダウンカウント、あるいはアツプカ
ウントするように構成されている。アツプダウン
カウンタ7の出力端はDA変換器2の入力端に接
続されている。DA変換器2は10ビツトで構成さ
れており、アツプダウンカウンタ7のカウントデ
ジタル値に応じたアナログ信号値Bを出力して引
算器1に加え、増幅器3の出力信号DがAD変換
器4のフルスケール内に入るように補正する。
AD変換器4の出力端はレジスタ9,10に接
続されるとともに、加算器14にも接続されてい
る。レジスタ9,10はDA変換器2を較正する
のに使用されるレジスタであつて、DA変換器2
の出力を信号Hの1ビツト分だけ変化させるとき
のAD変換器4の変化前後の出力を記憶するレジ
スタである。レジスタ9,10はさらに引算器1
1に接続されている。引算器11はJ―Iの引算
を行ない、その結果値をレジスタ12に記憶する
ように構成されている。このレジスタ12には
DA変換器2の入力を1ビツト分変化させた場合
のAD変換器4出力への影響度合、すなわち較正
されたDA変換値をデジタル値で記憶している。
レジスタ12の出力Lは掛算器13の入力の一端
に加えられるように接続されている。またアツプ
ダウンカウンタ7の出力Hも掛算器13の入力の
他端に加えられるように接続されている。掛算器
13は信号Lと信号Hを乗算しその積Mを加算器
14に加えられるように構成されている。
以上のように構成される実施例回路について、
先ずDA変換器2の補正信号Bの影響度合の読取
り、すなわち較正されたDA出力を得る場合につ
いて説明する。先ず、入力信号Aを任意の値たと
えば0ボルトとし、比較器5,6の出力F,Gが
ハイレベルとならないようすなわち信号DがAD
変換器4のフルスケール内に入るようにアツプダ
ウンカウンタ7の出力Hを適当な値に設定する。
そして制御回路8よりの制御信号e,f,gによ
りAD変換器4を働かせた後、レジスタ9にその
出力を記憶する。次にアツプダウンカウンタ7の
出力HをLSBだけ減少させ、この減少に対応し
て増幅器3の出力信号が増加するので制御回路8
よりの制御信号e,f,hでAD変換器4の出力
Eを読みレジスタ10に記憶する。そして次のス
テツプで引算器11でレジスタ10の出力Jから
レジスタ9の出力Iを減じて、J―Iをレジスタ
12に記憶する。このレジスタ12の記憶内容が
較正されたDA変換値となる。
AD変換器4のフルスケールを第2図に示すM
(0〜Vv)とすると、このAD変換器4が12ビツ
トであり、DA変換器2が10ビツト構成している
ので、DA変換器2のLSBの変化に対してAD変
換器4のフルスケールに対して1/4の影響度を持
つことになる。たとえば増幅器3の出力Dが第2
図の〔v〕よりも若干〔M/4よりも小〕オーバ
スケールしている場合には、アツプダウンカウン
タ7を1カウントアツプするだけで、増幅器3の
出力Dは第2図のm4の領域内に位置することに
なる。
さて較正後に測定信号を実際にAD変換する場
合当然測定信号は入力信号Aとして引算器1に加
えられる。そしてその時の補正信号Bと引算され
た出力値Cが増幅器3で増幅されたAD変換器4
に信号が加えられる。もしこの信号DがAD変換
器4のフルスケール内にあると、比較器5,6の
出力F,Gはいずれもローレベルでありアツプダ
ウンカウンタ7のカウント内容にも変化を生じず
較正時と同様の値を持つ出力Hが掛算器13に加
えられる。一方AD変換器4の入力信号DはAD
変換されその出力信号Eが加算器14に加えられ
る。加算器14では、出力信号Eと掛算器13で
乗算されたL×Hを加算してN=L×H+Eを測
定信号のAD変換値として導出する。
測定信号が加えられ、増幅器3の出力端に得ら
れる信号DがもしAD変換器4のフルスケールを
越えており、アンダスケールあるいはオーバスケ
ールする場合であると、比較器5あるいは6はア
ンダスケールあるいはオーバスケールに応じて出
力信号FあるいはGとしてハイレベル信号を導出
し、アツプダウンカウンタ7をダウン動作あるい
はアツプ動作させ、DA変換器2の出力Bを変化
させる。そして信号DがAD変換器4のフルスケ
ール内に入るまでアツプダウンカウンタ7の内容
を変化させる。信号DがAD変換器4のフルスケ
ール内に入ると比較器5,6の出力F,Gはロー
レベルとなるのでアツプダウンカウンタ7のアツ
プダウン動作は停止する。そしてその時のアツプ
ダウンカウンタ7の出力Hが掛算器13に加えら
れるので掛算器13は較正値Lに信号Hを乗算
し、積L×Hが求められる。そして加算器14で
AD変換器4よりの出力Eに掛算器13よりの値
L×Hを加算して制御信号のAD変換値Nを得
る。このAD変換値Nは、AD変換器4の12ビツ
ト、増幅器3の256信号(8ビツト)の拡大によ
り20ビツトのものが得られる。
なお上記実施例において、AD変換器4の出力
E12ビツトに対して第3図に示すように、較正動
作によつてレジスタ12に記憶されるLは約10ビ
ツトであり、この場合の較正変換誤差はLSBの
次下位ビツトに存在する。今たとえばアツプダウ
ンカウンタ7の出力Hが仮に2であるとするとL
×Hは全体的に1ビツト上位にシフトされた形と
なり、誤差ビツトも1ビツト上位に移動する。し
かし有効ビツト長は依然として10ビツト確保され
る。
以上のようにこの発明のAD変換装置によれ
ば、測定信号を入力してAD変換するに先立つて
較正されたDA変換値を記憶しており、この較正
値分の上位ビツトが決定されているので出力AD
変換値が多ビツトであるにもかかわらず変換速度
はAD変換器のみで決まるので、それだけ変換速
度が速くなる。またDA変換器による補正信号は
較正されAD変換されているので、この装置にお
ける絶対精度が要請されるのは入力部に設けられ
る引算器のみであり、引算器の精度のみを留意す
れば全体として精度の高いAD変換装置が得られ
る。また誤差の存在しないビツトが上位より校正
時の有効長だけ常に確保される。以上より高速、
高精度、高分解能のAD変換装置を得ることがで
きる。A/D変換器が入力を適正な範囲に存在す
るようアツプダウンカウント動作は測定対象が連
続的に変化する一般的な自然現象による場合きわ
めて少いステツプで実現されるこれによる速度の
低下は実用上無視できる。更にこの発明による
A/D変換値は全ビツトがゼロになる状態が存在
しないがこれはA/D変換の応用としてCPUに
よるデータ処理を考慮すれば原点座標の移動であ
るとみなされ実用上問題はない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すAD変換装
置の回路ブロツク図、第2図は第1図実施例にお
けるAD変換器に対するDA変換器の補正の影響
度合を示す図、第3図は第1図実施例における誤
差ビツトの移動を示す図である。 1:アナログ引算器、2:DA変換器、3:増
幅器、4:AD変換器、5,6:比較器、7:ア
ツプダウンカウンタ、8:制御回路、9,10,
12:レジスタ、11:デジタル引算器、13:
デジタル掛算器、14:デジタル加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 DA変換器と、このDA変換器出力と入力信
    号の引き算を行う引算器と、この引算器よりの信
    号を受けて増幅する増幅器と、増幅器出力を入力
    に受けてデジタル量に変換するAD変換器と、こ
    のAD変換器の入力が測定可能範囲よりもアンダ
    スケールの場合に出力する第1の比較器と、前記
    AD変換器の入力が測定可能範囲よりもオーバス
    ケールの場合に出力する第2の比較器と、前記第
    1の比較器の出力に応答して、ダウンカウント
    し、前記第2の比較器の出力に応答して、アツプ
    カウントし、そのカウント値を前記DA変換器に
    入力するアツプダウンカウンタと、前記DA変換
    器の入力の単位ビツト変化に対応する前記AD変
    換器出力の変化値を較正されたDA変換値として
    記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されて
    いる較正されたDA変換値と前記DA変換器制御
    入力を乗算する乗算手段と、この乗算手段の乗算
    値と前記AD変換器の測定毎のAD変換出力を加
    算する加算手段とよりなり、前記加算手段の演算
    結果をAD変換出力値とするAD変換装置。
JP56172643A 1981-10-27 1981-10-27 Ad変換装置 Granted JPS5873231A (ja)

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US06/359,956 US4517550A (en) 1981-10-27 1982-03-19 Analog to digital conversion method and apparatus
GB08208437A GB2108792B (en) 1981-10-27 1982-03-23 Analog to digital conversion method and apparatus
DE19823210571 DE3210571A1 (de) 1981-10-27 1982-03-23 Analog-digitalwandler-einrichtung
AU82128/82A AU545850B2 (en) 1981-10-27 1982-03-30 A/d converter
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AU (1) AU545850B2 (ja)
CA (1) CA1191614A (ja)
DE (1) DE3210571A1 (ja)
GB (1) GB2108792B (ja)

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