KR0153284B1 - Analog digital converter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 아날로그/디지탈 변환장치는 차동형 센서의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 것이다.The analog / digital converter of the present invention converts an output signal of a differential sensor into a digital signal.
본 발명은 고가의 아날로그/디지탈 변환기를 사용하지 않고, 아날로그신호를 디지탈 신호로 변환하는 것으로서 차동형 센서에서 출력되는 두신호를 오프셋 값만큼 감소시키면서 차동 증폭하여 디지탈 신호로 변환하고, 이 디지털 신호를 차동 증폭비만큼 감소시킨 후 오프셋 값을 보상하여 출력하는 것으로 오프셋의 값은 센서의 출력신호에 가까운 값으로 설정하여 차동 증폭비를 높게 설정하고, 분해능을 높이며, 센서에서 출력되는 두 아날로그 신호에 혼합되어 있는 동상잡음은 차동증폭시 상호간에 제거되어 깨끗한 신호를 얻을 수 있다.The present invention converts an analog signal into a digital signal without using an expensive analog / digital converter, and differentially amplifies and converts the digital signal into a digital signal while reducing the two signals output from the differential sensor by an offset value. The offset value is compensated for and outputted by reducing the amplification ratio. The offset value is set to a value close to the output signal of the sensor so that the differential amplification ratio is set high, the resolution is increased, and mixed with the two analog signals output from the sensor. The in-phase noise present can be eliminated from each other during differential amplification to obtain a clear signal.
Description
제1도는 종래의 아날로그/디지탈 변환장치의 일실시예를 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing an embodiment of a conventional analog / digital converter.
제2도는 종래의 아날로그/디지탈 변환장치의 다른실시예를 보인 회로도.2 is a circuit diagram showing another embodiment of a conventional analog / digital converter.
제3도는 본 발명의 아날로그/디지탈 변환장치를 보인 회로도.3 is a circuit diagram showing an analog / digital converter of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
111 : 차도형 센서 112, 113 : 차동 증폭기111: differential sensor 112, 113: differential amplifier
114, 117 : 연산기 115 : 아날로그/디지탈 변환기114, 117: Calculator 115: Analog-to-digital converter
116 : 감소 증포기 OFS1,OFS2: 오프셋 값116: reduction amplifier OFS 1, OFS 2 : offset value
+SIG111: 비반전 출력신호 -SIG111: 반전 출력신호+ SIG 111 : Non-inverted output signal -SIG 111 : Inverted output signal
본 발명은 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디티잘 변환장치에 관한 것으로 특히 브리지형 스트레인 게이지 및 LVDT 등과 같은 차동형 센서의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 데 적당한 아날로그/디지탈 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to an analog / digital converter for converting an analog signal into a digital signal, and more particularly, to an analog / digital converter suitable for converting an output signal of a differential sensor such as a bridge strain gauge and an LVDT into a digital signal. .
일반적으로 브리지형 스트레인 게이지 및 LVDT 등과 같은 차동형 센서는 검출한 신호를 아날로그 신호로 출력되고 있다.In general, differential sensors such as bridge strain gauges and LVDTs output detected signals as analog signals.
그리고 마이콤 등과 같은 많은 제어기는 디지탈로 동작하는 것으로서 차동형 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 제어기에 직접 입력시킬 경우에 제어기는 차동형 센서의 검출레벨을 판별할 수 없게 된다.In addition, many controllers, such as a microcomputer, operate digitally, and when the analog signal output from the differential sensor is directly input to the controller, the controller cannot determine the detection level of the differential sensor.
그러므로 차동형 센서의 출력신호를 디지탈로 동작하는 마이콤 등과 같은 제어기에 입력시킬 경우에 차동형 센서의 아날로그 출력신호를 디지털 신호로 변환하여 입력시키고 있다.Therefore, when the output signal of the differential sensor is input to a controller such as a digitally operated microcomputer, the analog output signal of the differential sensor is converted into a digital signal and input.
차동형 센서의 아날로그 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환장치는 여러가지가 있다.There are many analog / digital converters that convert analog output signals of differential sensors into digital signals.
그 일예를 보이면, 제1도에 도시된 바와 같이 차동형 센서(1)의 비반전 출력신호(+SIG1) 및 반전 출력신호(-SIG1)를 각기 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(2)(3)와, 상기 아날로그/디지탈 변환기(2)(3)의 출력신호를 가산하여 두 신호의 차를 검출하는 가산기(4)로 구성하였다.As an example, as shown in FIG. 1 , an analog / digital converter 2 for converting the non-inverted output signal + SIG 1 and the inverted output signal -SIG 1 of the differential sensor 1 into digital signals, respectively, is shown in FIG. 3) and an adder 4 which adds the output signals of the analog / digital converters 2 and 3 to detect the difference between the two signals.
이와 같이 구성된 종래의 아날로그/디지탈 변환장치는 차동형 센서(1)가 검출하여 출력하는 비반전 출력신호(+SIG1) 및 반전 출력신호(-SIG1)가 아날로그/디지탈 변환기(2)(3)에 각기 입력되어 디지탈 신호로 변환되고, 아날로그/디지칼 변환기(2)(3)의 출력신호는 가산기(4)에서 가산되어 두 신호의 차가 검출된 후 출력된다.In the conventional analog / digital converter configured as described above, the non-inverted output signal (+ SIG 1 ) and the inverted output signal (-SIG 1 ) which are detected and output by the differential sensor ( 1 ) are analog / digital converters (2) (3). The signals are respectively input to the digital signals, and the output signals of the analog / digital converters 2 and 3 are added by the adder 4, and are output after the difference between the two signals is detected.
그리고 제2도는 종래의 아날로그/디지탈 변환장치의 다른실시예를 보인 회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 차동형 센서(11)에서 출력되는 비반전 출력신호(+SIG11) 및 반전 출력신호(-SIG11)를 하나의 아날로그/디지탈 변환기(12)에 입력시켜 아날로그/디지탈 변환기(12)가 비반전 출력신호(+SIG11) 및 반전 출력신호(-SIG11)를 동시에 디지탈 신호로 변환하면서 두 신호(+SIG11)(-SIG11)의 차를 검출하여 출력하게 하였다.FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the conventional analog / digital converter, and as shown therein, a non-inverted output signal (+ SIG 11 ) and an inverted output signal (-SIG 11 ) output from the differential sensor 11. ) Is input to one analog / digital converter 12 so that the analog / digital converter 12 converts the non-inverted output signal (+ SIG 11 ) and the inverted output signal (-SIG 11 ) into digital signals simultaneously. The difference of + SIG 11 ) (-SIG 11 ) was detected and outputted.
이러한 종래의 아날로그/디지탈 변환장치에서 출력되는 디지털 신호의 분해능은 아날로그/디지탈 변환기(2,3)(12)에 의해 좌우되는 것으로 정확한 디지탈 값을 얻기 위해서는 분해능이 큰 아날로그/디지탈 변환기(2,3)(12)를 사용하면 되나, 분해능이 큰 아날로그/디지탈 변환기(2,3)(12)는 매우 고가로서 제품의 생산원가가 상승하게 된다.The resolution of the digital signal output from such a conventional analog / digital converter is dependent on the analog / digital converters (2, 3) and 12. In order to obtain accurate digital values, the analog / digital converter (2, 3) having high resolution is obtained. (12) can be used, but the high resolution analog / digital converters (2, 3) and (12) are very expensive and the production cost of the product increases.
또한 차동형 센서(1)(11)에서 출력되는 비반전 출력신호(+SIG1)(+SIG11) 및 반전 출력신호(-SIG1)(-SIG11)에 잡음신호가 혼합되어 있을 경우에 분해능이 큰 아날로그/디지탈 변환기(2,3)(12)를 사용하더라도 출력되는 디지탈 신호의 정확도가 낮은 문제점이 있었다.In addition, the differential sensor (1) non-inverting output that is output from 11, the signal (SIG + 1) (+ SIG 11) and the inverted output signal (-SIG 1) - resolution if there is a noise signal on (SIG 11) is mixed Even when using this large analog-to-digital converter (2, 3) 12, there was a problem that the accuracy of the output digital signal is low.
그러므로 최근에는 차동형 센서에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭한후 디지탈 신호로 변환하고 있으나, 아날로그/디지탈 변환기의 작동범위 한계로 인하여 레벨이 큰 아날로그 신호는 증폭할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, in recent years, the analog signal output from the differential sensor is amplified and then converted into a digital signal, but due to the limitation of the operating range of the analog / digital converter, there is a problem that a large level analog signal cannot be amplified.
따라서 본 발명의 목적은 고가의 아날로그/디지탈 변환기를 사용하지 않고, 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 분해능이 높은 아날로그/디지탈 변환장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an analog / digital converter having a high resolution for converting an analog signal into a digital signal without using an expensive analog / digital converter.
이러한 목적을 가지는 본 발명은 차동형 센서에서 출력되는 두 아날로그 신호를 오프셋 값만큼 감소시키면서 차동 증폭하여 디지탈 신호로 변환하고, 이 디지탈 신호를 차동 증폭비만큼 감소시킨 후 오프셋 값을 보상하여 출력한다.According to the present invention having the above object, the two analog signals output from the differential sensor are differentially amplified while being reduced by an offset value, converted into a digital signal, and the digital signal is reduced by a differential amplification ratio and then compensated for and outputted by the offset value.
이때, 오프셋의 값은 센서의 출력신호에 가까운 값일수록 차동 증폭비를 높게 설정할 수 있어 분해능이 높아지게 된다.At this time, the offset value is closer to the output signal of the sensor, the higher the differential amplification ratio can be set, the higher the resolution.
그리고 센서에서 출력되는 두 아날로그 신호를 증폭할 경우에 잡음신호도 함께 증폭되나, 두 신호는 동일한 환경에 있는 것으로서 잡음신호가 동일한 형태이므로 차동증폭시 동일 형태의 잡음신호가 감소되어 깨끗한 신호를 얻을 수 있다.In addition, when amplifying two analog signals output from the sensor, the noise signal is also amplified together. However, since the two signals are in the same environment, the noise signals are the same shape. have.
이하, 첨부된 제3도의 도면을 참조하여 본 발명의 아날로그/디지탈 변환 장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, an analog / digital conversion device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIG.
제3도는 본 발명의 아날로그/디지탈 변환장치를 보인 회로도로서 이에 도시된 바와 같이 차동형 센서(111)의 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SIG111)를 미리 설정된 오프셋 값(OFS1)(OFS2)만큰 감소시키면서 차동 증폭하는 차동 증폭기(112)(113)와, 상기 차동 증폭기(112)(113)의 출력신호의 차를 검출하는 연산기(114)와, 상기 연산기(114)의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(115)와, 상기 아날로그/디지탈 변환기(115)의 출력신호를 상기 차동 증폭기(112)(113)의 증폭률만큼 감소 증폭시키는 감소 증폭기(116)와, 상기 감소 증폭기(116)의 출력신호에 상기 오프셋 값(OFS1)(OFS2)을 보상하는 연산기(117)로 구성하였다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an analog / digital converter of the present invention, and as shown therein, a non-inverted output signal (+ SIG 111 ) and an inverted output signal (-SIG 111 ) of the differential sensor 111 are preset offset values ( Differential amplifiers 112 and 113 for differential amplification with only a large reduction of OFS 1 ) (OFS 2 ), an operator 114 for detecting a difference between the output signals of the differential amplifiers 112 and 113, and the operator 114. An analog / digital converter 115 for converting the output signal of the signal into a digital signal, and a reduction amplifier 116 for amplifying the output signal of the analog / digital converter 115 by the amplification factor of the differential amplifiers 112 and 113. ) And an operator 117 that compensates for the offset value OFS 1 (OFS 2 ) in the output signal of the reduction amplifier 116.
이와 같이 구성된 본 발명의 아날로그/디지탈 변환장치는 차동형 센서(111)에서 출력되는 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SIG111)가 차동 증폭기(112)(113)의 비반전 입력단자(+)에 각기 입력되고, 미리 설정된 오프셋 값(OFS1)(OFS2)이 차동 증폭기(112)(113)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.In the analog / digital converter of the present invention configured as described above, the non-inverting output signal (+ SIG 111 ) and the inverting output signal (-SIG 111 ) output from the differential sensor 111 are non-inverting of the differential amplifiers 112 and 113. Input to the input terminal (+), respectively, and a predetermined offset value (OFS 1 ) (OFS 2 ) is applied to the inverting input terminal (-) of the differential amplifiers 112 and 113.
그러면, 차동 증폭기(112)(113)는 차동형 센서(111)의 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SIG111)에서 미리 설정된 오프셋 값(OFS1)(OFS2)을 감산하면서 차동 증폭하고, 차동 증폭기(112)(113)의 출력신호는 연산기(114)에 입력되어 두 신호의 차가 검출된다.Then, the differential amplifiers 112 and 113 subtract the preset offset value OFS 1 (OFS 2 ) from the non-inverted output signal (+ SIG 111 ) and the inverted output signal (-SIG 111 ) of the differential sensor 111. While differentially amplifying, the output signals of the differential amplifiers 112 and 113 are input to the operator 114 to detect the difference between the two signals.
이와 같이 연산기(114)에서 검출된 두 신호의 차는 아날로그/디지탈 변환기(115)에 입력되어 디지탈 신호로 변환되고, 증폭기(116)에서, 차동 증폭기(112)(113)에서 증폭된 증폭률만큼 감소되며, 연산기(117)에서 오프셋 값(OFS1)(OFS2)을 가산 및 감산하여 보상한 후 출력한다.As such, the difference between the two signals detected by the operator 114 is input to the analog-to-digital converter 115 and converted into a digital signal. In the amplifier 116, the difference is amplified by the amplification factor amplified by the differential amplifiers 112 and 113. In operation 117, the offset value OFS 1 and OFS 2 are added and subtracted to compensate for the output.
여기서, 오프셋 값(OFS1)(OFS2)은 차동형 센서(111)에서 출력되는 비반전 출력신호(+SI G111) 및 반전 출력신호(-SIG111)에 근접되는 값으로 설정하는 것으로서 오프셋 값(OFS1)(O FS2)이 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SIG111)에 근접될수록 차동 증폭기(112) (113)의 증폭률을 높게 설정할 수 있어 아날로그/디지탈 변환의 분해능을 높일 수 있다.Here, the offset value (OFS 1 ) (OFS 2 ) is set to a value close to the non-inverted output signal (+ SI G 111 ) and the inverted output signal (-SIG 111 ) output from the differential sensor 111. As the (OFS 1 ) (O FS 2 ) approaches the non-inverting output signal (+ SIG 111 ) and the inverting output signal (-SIG 111 ), the amplification factor of the differential amplifiers 112 and 113 can be set higher so that the analog / digital conversion is possible. Can increase the resolution.
그리고 차동형 센서(111)의 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SIG111)는 동일한 환경에서 검출신호를 출력하는 것으로서 비반전 출력신호(+SIG111) 및 반전 출력신호(-SI G111)에 혼합되어 있는 잡음신호가 동일한 형태이다.The non-inverted output signal (+ SIG 111 ) and the inverted output signal (-SIG 111 ) of the differential sensor 111 output a detection signal in the same environment, and the non-inverted output signal (+ SIG 111 ) and the inverted output signal (−). The noise signals mixed in SI G 111 ) are identical.
그러므로 차동 증폭기(112)(113)에서 차동 증폭시 동일한 형태의 잡음신호 즉, 동상잡음이 상호간에 제거되고, 깨끗한 검출신호가 출력되어 잡음신호가 없는 디지탈 신호를 출력하게 된다.Therefore, when differential amplification is performed in the differential amplifiers 112 and 113, the same type of noise signal, that is, in-phase noise, is mutually eliminated, and a clean detection signal is output to output a digital signal without a noise signal.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 일반 아날로그/디지탈 변환기를 사용하여 높은 분해능의 디지탈 신호로 변환하는 것으로서 회로의 구성이 간단함은 물론 잡음신호를 제거하면서 디지탈 신호로 변환하여 차동형 센서를 사용하는 제어기기의 제어능력을 향상시키고, 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention converts a digital signal of high resolution using a general analog / digital converter, which not only has a simple circuit configuration but also eliminates a noise signal and converts the digital signal to a control using a differential sensor. There is an effect to improve the controllability of the device, and to control more precisely.
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| KR1019950017912A KR0153284B1 (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Analog digital converter |
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Families Citing this family (1)
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1995
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| KR970004362A (en) | 1997-01-29 |
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