KR101440200B1 - Analog-digital convert for correcting error - Google Patents

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KR101440200B1
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Abstract

아날로그 신호에 포함된 오차를 보상하는 AD 변환 장치가 개시된다. 실시예에 따른 AD 변환 장치는 외부 센서로부터 아날로그 신호를 수신하여 아날로그 전압값을 생성하는 아날로그 신호 입력부, 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog-Digital) 변환부, 아날로그 전압값에 포함된 오차를 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 상수를 생성하는 보상 상수 생성부 및 AD 변환부에 의해 변환된 디지털 신호에 보상 상수를 적용하여 오차가 보상된 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력부를 포함한다.An AD conversion apparatus for compensating an error included in an analog signal is disclosed. An AD converter according to an embodiment includes an analog signal input unit for receiving an analog signal from an external sensor and generating an analog voltage value, an AD (Analog-Digital) converter for converting an analog voltage value into a digital signal, A compensation constant generating unit for generating at least one compensation constant for compensating the error, and a digital signal output unit for outputting a digital signal whose error is compensated by applying a compensation constant to the digital signal converted by the AD converting unit.

Figure R1020120140361
Figure R1020120140361

Description

오차 보상을 위한 ＡＤ 변환 장치 {ANALOG-DIGITAL CONVERT FOR CORRECTING ERROR}[0001] The present invention relates to an analog-to-digital converter (ADC)

본 발명의 실시예들은 AD 변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아날로그 신호에 포함된, 입력 전압 또는 분배 저항에 따른 오차를 보상하는 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an A / D converter, and more particularly, to an apparatus for compensating an error included in an analog signal due to an input voltage or a distribution resistance.

주변의 환경을 감시하는 환경 감시 센서(예를 들어, 온도 센서, 습도 센서, 인체 감지 센서) 등은 센싱 결과를 전압, 전류, 저항 등의 전기적 신호로 생성한다. 이 전기적 신호는 아날로그 신호가 될 수 있다. AD 변환 장치(Analog-Digital Converter)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 환경 감시 센서의 출력을 측정할 수 있다. An environmental monitoring sensor (for example, a temperature sensor, a humidity sensor, a human body detection sensor) that monitors the surrounding environment generates the sensing result as an electrical signal such as voltage, current, or resistance. This electrical signal can be an analog signal. An analog-to-digital converter can convert the analog signal into a digital signal and measure the output of the environmental monitoring sensor.

환경 감시 센서의 출력을 정확하게 얻기 위해서는, 아날로그 신호를 전달하는 과정에서 발생하는 다양한 노이즈 발생을 방지하고, AD 변환 장치의 데이터 변환 정밀도를 향상시키는 것이 필요하다. In order to accurately obtain the output of the environmental monitoring sensor, it is necessary to prevent various noise generated in the process of transmitting the analog signal and to improve the data conversion precision of the AD converter.

일반적으로, AD 변환 장치에 입력되는 아날로그 신호는, 입력 전압의 오차와, 분배 저항의 오차 등에 의해 전체 오차가 결정된다. 입력 전압의 오차 또는 분배 저항의 오차에 따른 AD 변환 오차를 줄이기 위하여. 오차가 적은 고가의 전압공급유닛 또는 저항을 이용해 볼 수 있으나, 이는 AD 변환 장치의 단가를 증가시키는 요인으로 작용한다. 따라서, ADC 변환 오차를 보상하는 기능을 갖는 ADC 변환 장치가 요구된다.
In general, an overall error is determined by an error of an input voltage and an error of a distribution resistor in an analog signal input to the AD conversion device. In order to reduce the AD conversion error due to the error of the input voltage or the error of the distribution resistance. It is possible to use an expensive voltage supply unit or a resistor having a small error, but this increases the unit cost of the AD converter. Therefore, there is a demand for an ADC conversion device having a function of compensating the ADC conversion error.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 외부 센서로부터 수신된 아날로그 신호를 AD 변환하여 외부 센서의 출력을 디지털 신호로 출력하는 경우, 아날로그 신호의 특성에 따라 오차를 보상하기 위한 보상 상수를 생성하여 이용함으로써, 보다 정확한 AD 변환을 통해 디지털 신호를 출력할 수 있는 AD 변환 장치를 제공하기 위한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a digital signal processing apparatus and a digital signal processing method in which when an analog signal received from an external sensor is A / The present invention is intended to provide an A / D conversion device capable of outputting a digital signal through more accurate A / D conversion by generating and using a compensation constant for performing A / D conversion.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 AD 변환 장치는, 외부 센서로부터 아날로그 신호를 수신하여 아날로그 전압값을 생성하는 아날로그 신호 입력부, 상기 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog-Digital) 변환부, 상기 아날로그 전압값에 포함된 오차를 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 상수를 생성하는 보상 상수 생성부 및 상기 AD 변환부에 의해 변환된 디지털 신호에 상기 보상 상수를 적용하여 상기 오차가 보상된 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an AD conversion apparatus including an analog signal input unit for receiving an analog signal from an external sensor and generating an analog voltage value, an AD converting unit converting the analog voltage value into a digital signal, A compensation constant generator for generating at least one compensation constant for compensating an error included in the analog voltage value, and a compensation constant generator for applying the compensation constant to the digital signal converted by the A / And a digital signal output unit for outputting the error-compensated digital signal.

일 측에 따르면, 상기 아날로그 신호는 전압값 특성 및 저항값 특성 중 어느 하나의 특성을 가질 수 있다. According to one aspect, the analog signal may have any one of a voltage value characteristic and a resistance value characteristic.

일 측에 따르면, 상기 보상 상수 생성부는 상기 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우, 기준 전압을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호와, 상기 기준 전압을 상기 AD 변환부를 통해 변환한 실제의 디지털 신호를 비교하여 보상 상수를 생성할 수 있다. According to one aspect of the present invention, when the analog signal has a voltage value characteristic, the compensation constant generation unit compares an ideal digital signal obtained by AD-converting the reference voltage with an actual digital signal obtained by converting the reference voltage through the AD conversion unit A compensation constant can be generated.

일 측에 따르면, 상기 보상 상수 생성부는 아래와 같은 수학식에 의해 상기 보상 상수를 생성할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the compensation constant generator may generate the compensation constant according to the following equation.

Figure 112012100964322-pat00001
Figure 112012100964322-pat00001

상기 수학식에서, refAa는 상기 기준 전압을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호, Cv는 상기 보상 상수, refAa'는 상기 기준 전압을 상기 AD 변환부를 통해 변환한 실제의 디지털 신호일 수 있다. In the above equation, refA a is an ideal digital signal obtained by AD-converting the reference voltage, C v is the compensation constant, and refA a 'is an actual digital signal obtained by converting the reference voltage through the AD converter.

일 측에 따르면, 상기 디지털 신호 출력부는 아래와 같은 수학식을 이용하여 상기 보상 상수를, 상기 AD 변환부에 의해 변환된 디지털 신호에 적용할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the digital signal output unit may apply the compensation constant to the digital signal converted by the AD conversion unit using the following equation.

Figure 112012100964322-pat00002
Figure 112012100964322-pat00002

상기 수학식에서, Cv는 상기 보상 상수, Aa'는 상기 AD 변환부에 의해 변환된 상기 디지털 신호, Aa는 상기 오차가 보상된 디지털 신호일 수 있다.In the equation, C v is the compensation constant, Aa 'is the digital signal converted by the AD conversion unit, Aa may be an error of the digital compensation.

일 측에 따르면, 상기 아날로그 신호 입력부는 제1 저항 및 제2 저항으로 구성된 분배 저항을 포함할 수 있다.According to one aspect, the analog signal input may include a distribution resistor comprised of a first resistor and a second resistor.

일 측에 따르면, 상기 아날로그 신호 입력부는 입력 전압을 인가 받는 입력 저항을 포함하는 외부 센서로부터. 상기 저항값 특성을 갖는 상기 아날로그 신호가 수신된 경우, 상기 입력 전압 및 상기 분배 저항을 이용하여 상기 아날로그 전압값을 생성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the analog signal input unit comprises an external sensor including an input resistor to which an input voltage is applied. When the analog signal having the resistance value characteristic is received, the input voltage and the distribution resistance can be used to generate the analog voltage value.

일 측에 따르면, 상기 보상 상수 생성부는 제1 기준 저항을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제1 디지털 신호를 이용하여 제1 보상 상수를 생성하고, 상기 제1 디지털 신호와 제2 기준 저항을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제2 디지털 신호를 이용하여 제2 보상 상수를 생성할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the compensation constant generator generates a first compensation constant by using the actual first digital signal AD-converted when the first reference resistance is applied, The second compensation constant can be generated using the actual second digital signal that has been AD-converted.

일 측에 따르면, 상기 보상 상수 생성부는 아래와 같은 수학식에 의해 상기 제1 보상 상수 및 제2 보상 상수를 생성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the compensation constant generator may generate the first compensation constant and the second compensation constant according to the following equation.

Figure 112012100964322-pat00003
Figure 112012100964322-pat00003

Figure 112012100964322-pat00004
Figure 112012100964322-pat00004

상기 수학식에서, CR1은 제1 보상 상수, CR2는 제2 보상 상수, ref Aa1'는 상기 제1 디지털 신호이고, ref Aa2'는 상기 제2 디지털 신호이고, ref R31은 상기 제1 기준 저항, ref R32는 상기 제2 기준 저항일 수 있다. In the equation, C R1 has a first compensation constant, C R2 is a second compensation constant, ref Aa 1 'is the first digital signal, ref Aa 2' and the second digital signal, ref R3 1 is the first 1 reference resistor, and ref R3 2 may be the second reference resistor.

일 측에 따르면, 상기 디지털 신호 출력부는 아래와 같은 수학식을 이용하여 상기 제1 보상 상수 및 상기 제2 보상 상수를 이용하여 상기 입력 저항을 보정하고, 보정된 상기 입력 저항을 이용하여 상기 오차가 보상된 디지털 신호를 생성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the digital signal output unit may correct the input resistance using the first compensation constant and the second compensation constant using the following equation, and use the corrected input resistance to correct the error: Thereby generating a digital signal.

Figure 112012100964322-pat00005
Figure 112012100964322-pat00005

Figure 112012100964322-pat00006
Figure 112012100964322-pat00006

상기 수학식에서, CR1은 제1 보상 상수, CR2는 제2 보상 상수, R3는 입력 저항, Aa'는 상기 AD 변환부에 의해 변환된 상기 디지털 신호일 수 있다.
In the above equation, C R1 may be a first compensation constant, C R2 may be a second compensation constant, R 3 may be an input resistance, and Aa 'may be the digital signal converted by the AD converter.

본 발명의 실시예들에 따른 AD 변환 장치는 외부 센서로부터 수신된 아날로그 신호를 AD 변환하여 외부 센서의 출력을 디지털 신호로 출력하는 경우, 보상 상수를 생성하여 오차를 보상함으로써, 보다 정확한 AD 변환을 통해 디지털 신호를 출력할 수 있다.
The A / D converter according to the embodiments of the present invention generates a compensation constant and compensates for the error when the analog signal received from the external sensor is A / D converted and the output of the external sensor is output as a digital signal. To output a digital signal.

도 1은 실시예에 따른 AD(Analog-Digital) 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 AD 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 AD 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the structure of an analog-digital (AD) converter according to an embodiment.
2 is a diagram showing a structure of an AD conversion device according to another embodiment.
3 is a diagram showing the structure of an AD conversion device according to another embodiment.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AD(Analog-Digital) 변환 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, AD 변환 장치(100)는 외부 센서(10)로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털 전압값으로 출력하는 장치이다. 이를 위해, AD 변환 장치(100)는 아날로그 신호 입력부(110), AD 변환부(120), 보상 상수 생성부(140) 및 디지털 신호 출력부(130)를 포함한다. 1 is a diagram showing the structure of an analog-digital (AD) converter according to an embodiment of the present invention. 1, the A / D converter 100 is an apparatus for receiving an analog signal from an external sensor 10 and outputting it as a digital voltage value. To this end, the AD converter 100 includes an analog signal input unit 110, an A / D converter 120, a compensation constant generator 140, and a digital signal output unit 130.

외부 센서(10)는 주변의 환경을 감시하는 환경 감시 센서의 일종으로, 온도 센서, 습도 센서, 인체 감지 센서 등이 될 수 있다. 외부 센서(10)는 이에 한정되지 않으며, 주변의 환경, 예를 들어, 조도, 풍속 등 보다 다양한 환경을 감지하는 센서들이 될 수도 있다. The external sensor 10 is a kind of environmental monitoring sensor for monitoring the environment of the environment, and may be a temperature sensor, a humidity sensor, a human body sensor, or the like. The external sensor 10 is not limited thereto, and may be a sensor that detects various environments such as ambient light, wind speed, and the like.

외부 센서(10)는 센싱 결과를 전압, 전류, 저항 등의 전기적 신호로 생성한다. 이 전기적 신호는 아날로그 신호가 될 수 있다. 이 아날로그 신호는 환경 감시 센서와 연결되어 있는 다양한 네트워크 장치(예를 들어, 디스플레이 장치 또는 관리 장치 등)에 전달될 수 있다. 다양한 네트워크 장치에 전달되기 전에 디지털 전압값으로 변환되기 위하여 아날로그 신호는 AD 변환 장치(100)에서 처리될 수 있다.The external sensor 10 generates a sensing result as an electrical signal such as a voltage, a current, and a resistance. This electrical signal can be an analog signal. This analog signal may be communicated to various network devices (e.g., a display device or management device, etc.) connected to the environmental monitoring sensor. The analog signal can be processed in the AD converter 100 to be converted to a digital voltage value before being transmitted to various network devices.

아날로그 신호 입력부(110)는 외부 센서(10)로부터 아날로그 신호를 수신하며, 아날로그 신호에 대응하는 아날로그 전압값을 생성한다. 실시예에 따르면, 아날로그 신호는 전압값 특성 및 저항값 특성 중 어느 하나의 특성을 가질 수 있다. The analog signal input unit 110 receives an analog signal from the external sensor 10 and generates an analog voltage value corresponding to the analog signal. According to the embodiment, the analog signal may have any one of a voltage value characteristic and a resistance value characteristic.

또한, 아날로그 신호가 수신되는 과정, 또는 아날로그 신호가 아날로그 전압값으로 변환되는 과정에서 입력 전압의 오차 또는 분배 저항의 오차 등에 의해 아날로그 전압값은 오차를 포함할 수 있다. 따라서, 오차 보상을 위한 방안이 필요하다. In addition, the analog voltage value may include an error due to an error in the input voltage or an error in the distribution resistance in the process of receiving the analog signal or in the process of converting the analog signal into the analog voltage value. Therefore, a scheme for error compensation is needed.

AD 변환부(120)는 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환한다. The AD conversion unit 120 converts the analog voltage value into a digital signal.

보상 상수 생성부(140)는 아날로그 전압값에 포함된 오차를 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 상수를 생성한다. 앞서 설명한 바와 같이. 아날로그 전압값은 오차를 포함할 수 있다. 이 아날로그 전압값을 AD 변환부(120)를 통해 변환할 경우, 정확한 디지털 신호를 출력할 수 없게 된다. 즉, 디지털 신호 역시 오차가 포함된 형태로 출력될 수 있다. 따라서, 오차를 보상하기 위한 보상 상수를 생성하여, AD 변환부(120)에 의해 변환된 디지털 신호에 적용할 수 있다. The compensation constant generator 140 generates at least one compensation constant for compensating the error included in the analog voltage value. As described above. The analog voltage value may include an error. When the analog voltage value is converted through the AD conversion unit 120, an accurate digital signal can not be output. That is, the digital signal may also be output in a form including an error. Therefore, a compensation constant for compensating the error can be generated and applied to the digital signal converted by the A / D conversion unit 120.

이 실시예에서, 보상 상수 생성부(140)는 아날로그 신호의 특성에 따라 다른 방식으로 보상 상수를 생성할 수 있다. 구체적으로, 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우와 저항값 특성을 갖는 경우에 따라 다른 방식으로 보상 상수를 생성할 수 있다. In this embodiment, the compensation constant generator 140 may generate the compensation constant in a different manner depending on the characteristics of the analog signal. Specifically, a compensation constant can be generated in a different manner depending on whether the analog signal has the voltage value characteristic or the resistance value characteristic.

디지털 신호 출력부(130)는 AD 변환부(120)에 의해 변환된 디지털 신호에 보상 상수를 적용하여 오차가 보상된 디지털 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 디지털 신호 출력부(130)는 외부 센서(10)로부터의 출력에 대응하는 디지털 신호를 보다 정확하게 출력할 수 있다. The digital signal output unit 130 can output a digital signal with an error compensated by applying a compensation constant to the digital signal converted by the A / Therefore, the digital signal output section 130 can output the digital signal corresponding to the output from the external sensor 10 more accurately.

도 1에서 AD 변환 장치(100)와 외부 센서(10)는 별개의 장치로 도시 및 설명하고 있으나, 이는 실시예에 불과하며, 외부 센서(10)와 AD 변환 장치(100)는 하나의 장치로 구성될 수도 있다.
1, the AD conversion device 100 and the external sensor 10 are shown and described as separate devices, but this is merely an example, and the external sensor 10 and the AD conversion device 100 may be implemented as a single device .

도 1을 통해 설명한 바와 같이, 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우와, 저항값 특성을 갖는 경우에 따라 다른 방식으로 보상 상수를 생성할 수 있다. 구체적으로, 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우에는 외부 센서(10)로부터 수신되는 기준 전압에 대한 AD 변환값을 이용하여 보상 상수를 생성할 수 있다. 이와 달리, 아날로그 신호가 저항값 특성을 갖는 경우에는 외부 센서(10)에 인가되는 입력 전압과 외부 센서(10)에 포함된 입력 저항에 기반하여 보상 상수를 생성할 수 있다. As described with reference to FIG. 1, a compensation constant can be generated in a different manner depending on whether an analog signal has a voltage value characteristic or a resistance value characteristic. More specifically, when the analog signal has the voltage value characteristic, the compensation constant can be generated using the AD conversion value with respect to the reference voltage received from the external sensor 10. [ Alternatively, if the analog signal has a resistance value characteristic, a compensation constant can be generated based on an input voltage applied to the external sensor 10 and an input resistance included in the external sensor 10. [

도 2는 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우, 오차를 보상하기 위한 AD 변환 장치(200)의 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram showing a structure of an A / D converter 200 for compensating for an error when an analog signal has a voltage value characteristic.

AD 변환 장치(200)는 아날로그 신호 입력부(210), AD 변환부(220), 보정 상수 생성부(230) 및 디지털 신호 출력부(240)를 포함한다. The A / D converter 200 includes an analog signal input unit 210, an A / D converter 220, a correction constant generator 230, and a digital signal output unit 240.

아날로그 신호 입력부(210)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)로 구성된 분배 저항을 포함할 수 있다. 아날로그 신호(Vb)는 이 분배 저항을 거쳐 아날로그 전압값(Va)으로 생성될 수 있다. 아날로그 전압값(Va)은 아래의 수학식 1을 이용하여 생성될 수 있다.The analog signal input section 210 may include a distribution resistor composed of a first resistor R1 and a second resistor R2. The analog signal Vb can be generated with the analog voltage value Va via this distribution resistance. The analog voltage value Va can be generated using the following equation (1).

Figure 112012100964322-pat00007
Figure 112012100964322-pat00007

수학식 1에서, Vb는 아날로그 신호, Va는 아날로그 전압값, R1은 제1 저항, R2는 제2 저항이다. In Equation 1, Vb is an analog signal, Va is an analog voltage value, R1 is a first resistance, and R2 is a second resistance.

아날로그 신호(Vb)가 아날로그 전압값(Va)으로 생성되는 과정에서, 분배 저항의 오차로 아날로그 전압값(Va)에 오차가 포함될 수 있다. In the process in which the analog signal Vb is generated to the analog voltage value Va, an error may be included in the analog voltage value Va due to the error of the distribution resistance.

예를 들어, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)이 각각 10KΩ이라고 가정할 경우, 이상적인 아날로그 전압값(Va)은 "Vb*(10KΩ/10KΩ+10KΩ)"의 계산을 통해 생성될 수 있다. For example, assuming that the first resistor R1 and the second resistor R2 are respectively 10K ohms, the ideal analog voltage value Va is generated through calculation of "Vb * (10K? / 10K? + 10K?) .

그러나, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)이 배치된 회로 기판이나 다른 부품들의 영향에 의해 실제 저항값이 달라질 수 있다. 만약, 제1 저항(R1)가 실제 10.1KΩ의 저항값을 갖고, 제2 저항(R2)이 실제 9.9KΩ의 저항값을 가질 경우, 아날로그 전압값(Va)은 "Vb*(10.1KΩ/10.1KΩ+9.9KΩ)"의 계산을 통해 생성될 수 있다. 따라서, 아날로그 전압값(Va)는 오차를 포함할 수 있다. However, the actual resistance value may be changed by the influence of the circuit board or other parts in which the first resistor R1 and the second resistor R2 are disposed. If the first resistor R1 actually has a resistance value of 10.1 K and the second resistor R2 actually has a resistance value of 9.9 K, then the analog voltage value Va becomes "Vb * (10.1 K / 10.1 K? + 9.9 K?) ". Therefore, the analog voltage value Va may include an error.

AD 변환부(220)는 아날로그 전압값(Va)을 디지털 신호(Aa')로 변환한다. The A / D converter 220 converts the analog voltage value Va into a digital signal Aa '.

보상 상수 생성부(230)는 기준 전압(ref V)을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호(ref Aa)와, 기준 전압(ref V)을 AD 변환부(120)를 통해 변환한 실제의 디지털 신호(ref Aa')를 비교하여 보상 상수(Cv)를 생성할 수 있다. 여기서, 기준 전압(ref V)을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호(ref Aa)는 회로 시뮬레이션 등에 의해 이론적으로 계산될 수 있다. 보상 상수 생성부(230)는 아래의 수학식 2를 이용하여 보상 상수(Cv)를 생성할 수 있다. The compensation constant generating unit 230 generates a compensation constant by using an ideal digital signal ref Aa obtained by AD conversion of the reference voltage ref V and an actual digital signal ref using the reference voltage ref V, Aa ') to generate a compensation constant Cv. Here, the ideal digital signal ref Aa obtained by A / D-converting the reference voltage ref V can be theoretically calculated by circuit simulation or the like. The compensation constant generating unit 230 may generate the compensation constant Cv using the following equation (2).

Figure 112012100964322-pat00008
Figure 112012100964322-pat00008

수학식 2에서, Cv는 보상 상수, ref Aa는 기준 전압을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호, ref Aa'는 기준 전압을 AD 변환부(220)를 통해 변환한 실제의 디지털 신호이다.In Equation (2), Cv is a compensation constant, ref Aa is an ideal digital signal obtained by AD-converting the reference voltage, and ref Aa 'is an actual digital signal obtained by converting the reference voltage through the AD converter 220.

사실, 보상 상수(Cv)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 의해 형성될 수 있다. 이는 아래의 수학식 3 및 4를 이용하여 설명한다. In fact, the compensation constant Cv may be formed by the first resistor R1 and the second resistor R2. This will be explained using the following equations (3) and (4).

Figure 112012100964322-pat00009
Figure 112012100964322-pat00009

Figure 112012100964322-pat00010
Figure 112012100964322-pat00010

수학식 3 및 4에서, Ab는 아날로그 신호(Vb)를 AD 변환한 이상적인 디지털 신호, ref V는 AD 변환부(220)에 인가되는 기준 전압, ADC는 AD 변환부(220)의 최대 측정 디지털 신호이다. In the equations (3) and (4), Ab is an ideal digital signal obtained by AD-converting the analog signal Vb, ref V is a reference voltage applied to the AD converter 220, to be.

수학식 3은 수학식 1을 변형한 것이고, 수학식 3에 Va 및 Vb를 적용할 경우, 수학식 4가 도출될 수 있다. 이 수학식 4에서 "R1/(R1+R2)"가 사실상 보정 상수(Cv)가 될 수 있다. 그러나, AD 변환시마다 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 측정할 수 없으므로, 수학식 2를 이용하여 보정 상수를 생성할 수 있다. Equation (3) is a modification of Equation (1), and when Va and Vb are applied to Equation (3), Equation (4) can be derived. In this expression (4), "R1 / (R1 + R2)" may be substantially the correction constant Cv. However, since the first resistor R1 and the second resistor R2 can not be measured every AD conversion, a correction constant can be generated using the equation (2).

디지털 신호 출력부(240)는 AD 변환부(220)에 의해 변환된 디지털 신호(Aa')에 상기 생성된 보상 상수(Cv)를 적용하여, 아날로그 전압값(Va)에 포함된 오차가 보상된 디지털 신호(Aa)를 출력할 수 있다. The digital signal output unit 240 applies the generated compensation constant Cv to the digital signal Aa 'converted by the A / D conversion unit 220 so that an error included in the analog voltage value Va is compensated It is possible to output the digital signal Aa.

구체적으로, 디지털 신호 출력부(240)는 아래의 수학식 5에서와 같이, 보정 상수(Cv)를 AD 변환부(220)에 의해 변환된 디지털 신호(Aa')에 곱셈 연산할 수 있다. Specifically, the digital signal output unit 240 can multiply the correction constant Cv by the digital signal Aa 'converted by the AD conversion unit 220, as shown in Equation (5) below.

Figure 112012100964322-pat00011
Figure 112012100964322-pat00011

도 2에 도시된 AD 변환 장치(200)는 전압값 특성을 갖는 아날로그 신호(Vb)에 포함된 오차를 보상하기 위한 보상 상수(Cv)를 생성하여 이용함으로써, 보다 정확한 AD 변환을 통해 디지털 신호를 출력할 수 있다. The AD converter 200 shown in FIG. 2 generates and uses a compensation constant Cv for compensating for the error included in the analog signal Vb having the voltage value characteristic, Can be output.

한편, 아날로그 신호, 제1 저항 및 제2 저항은 온도 및 습도 등의 환경적 요인에 의해 변화될 수 있으나, 이 변화 정도는 수십 ppm 정도에 해당하는 것으로, AD 변환 정확도에 큰 영향을 미치는 수준이 아니므로, 무시할 수 있다.
On the other hand, the analog signal, the first resistance, and the second resistance can be changed by environmental factors such as temperature and humidity, but the degree of change corresponds to several tens of ppm, and a level that greatly affects the AD conversion accuracy Because it is not, it can be ignored.

도 3은 아날로그 신호가 저항값 특성을 갖는 경우, 오차를 보상하기 위한 AD 변환 장치(200)의 구조를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram showing a structure of an A / D converter 200 for compensating for an error when an analog signal has a resistance value characteristic.

AD 변환 장치(300)는 아날로그 신호 입력부(310), AD 변환부(320), 보정 상수 생성부(330) 및 디지털 신호 출력부(340)를 포함한다. The A / D converter 300 includes an analog signal input unit 310, an A / D converter 320, a correction constant generator 330, and a digital signal output unit 340.

외부 센서(20)는 입력 저항(R3)을 포함할 수 있다. 이 입력 저항(R3)은 입력 전압(Vcc)가 인가 받는다. 외부 센서(20)는 저항값 특성을 갖는 아날로그 신호를 AD 변환 장치(300)에 전달할 수 있다. The external sensor 20 may include an input resistor R3. The input resistor R3 is supplied with the input voltage Vcc. The external sensor 20 can transmit the analog signal having the resistance value characteristic to the A /

아날로그 신호 입력부(310)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)로 구성된 분배 저항을 포함할 수 있다. 아날로그 신호는 이 분배 저항을 거쳐 아날로그 전압값(Va)으로 생성될 수 있다. 아날로그 전압값(Va)은 전압 분배 법칙을 이용하여 아래의 수학식 6으로 생성될 수 있으며, 아날로그 전압값(Va)을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호(Aa)는 아래의 수학식 7로 생성될 수 있다. The analog signal input 310 may include a distribution resistor comprised of a first resistor R1 and a second resistor R2. The analog signal can be generated with the analog voltage value Va via this distribution resistance. The analog voltage value Va can be generated by the following Equation 6 using the voltage division law and an ideal digital signal Aa obtained by AD-converting the analog voltage value Va can be generated by Equation 7 below have.

Figure 112012100964322-pat00012
Figure 112012100964322-pat00012

Figure 112012100964322-pat00013
Figure 112012100964322-pat00013

Figure 112012100964322-pat00014
Figure 112012100964322-pat00014

수학식 6 및 7에서, Va는 아날로그 전압값, R1 및 R2는 분배 저항을 구성하는 제1 저항 및 제2 저항, R3는 외부 센서(20)에 포함된 입력 저항, Vcc는 외부 센서(20)에 인가되는 입력 전압, ref V는 AD 변환부(320)에 인가되는 기준 전압, ADC는 AD 변환부(320)의 최대 측정 디지털 신호이다. R3 is an input resistance included in the external sensor 20, Vcc is an external resistance of the external sensor 20, and R3 is an input resistance included in the external sensor 20. In the equations (6) and (7), Va is an analog voltage value, R1 and R2 are a first resistor and a second resistor, Ref V is the reference voltage applied to the A / D converter 320, and ADC is the maximum measured digital signal of the A / D converter 320.

외부 센서(20)에 인가되는 입력 전압(Vcc)의 오차 또는 아날로그 신호가 아날로그 전압값(Va)으로 변환되는 과정에서 분배 저항의 오차로 아날로그 전압값(Va)에 오차가 포함될 수 있다. An error may be included in the analog voltage value Va due to an error of the input voltage Vcc applied to the external sensor 20 or an error of the distribution resistor in the process of converting the analog signal into the analog voltage value Va.

예를 들어, 입력 전압(Vcc)가 5V이고, 입력 저항(R3), 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R3)가 모두 10KΩ이라고 가정할 경우, 이상적인 아날로그 전압값(Va)는 "5V*(10KΩ/10KΩ+10KΩ+10KΩ)"의 계산을 통해 생성될 수 있다. For example, assuming that the input voltage Vcc is 5V and that the input resistor R3, the first resistor R1 and the second resistor R3 are all 10K ohms, the ideal analog voltage Va is "5V " * (10 K? / 10 K? + 10 K? + 10 K?) ".

그러나, 입력 전압(Vcc), 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)이 배치된 회로 기판이나 다른 부품들의 영향에 의해 실제 전압값 또는 저항값이 달라질 수 있다. 만약, 입력 전압(Vcc)가 실제 5.1V의 전압값을 갖고, 제1 저항(R1)이 실제 10.1KΩ의 저항값을 가지며, 제2 저항(R2)이 실제 9.9KΩ의 저항값을 가질 경우, 아날로그 전압값(Va)는 "5.1V*(10.1KΩ/10.1KΩ+9.9KΩ+10KΩ)"의 계산을 통해 생성될 수 있다. 따라서, 아날로그 전압값(Va)는 오차를 포함할 수 있다. However, the actual voltage value or the resistance value may be changed due to the influence of the circuit board or other parts in which the input voltage Vcc, the first resistor R1 and the second resistor R2 are arranged. If the input voltage Vcc actually has a voltage value of 5.1V and the first resistor R1 has a resistance value of 10.1KΩ and the second resistor R2 actually has a resistance value of 9.9KΩ, The analog voltage value Va can be generated through calculation of "5.1V * (10.1K? / 10.1K? + 9.9K? + 10K?). Therefore, the analog voltage value Va may include an error.

AD 변환부(320)는 아날로그 전압값(Va)을 디지털 신호(Aa')로 변환한다. The A / D converter 320 converts the analog voltage value Va into a digital signal Aa '.

보상 상수 생성부(330)는 제1 기준 저항(R31)을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제1 디지털 신호(ref Aa1')를 이용하여 제1 보상 상수(CR1)를 생성하고, 제1 디지털 신호(ref Aa1')와 제2 기준 저항(R32)을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제2 디지털 신호(ref Aa2')를 이용하여 제2 보상 상수(CR2)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 보상 상수 생성부(330)는 아래의 수학식 8을 이용하여 제1 보상 상수(CR1) 및 제2 보상 상수(CR2)를 생성할 수 있다. The compensation constant generator 330 generates a first compensation constant C R1 by using the actual first digital signal ref Aa 1 'AD-converted when the first reference resistor R 3 1 is applied, The second compensating constant C R2 is obtained by using the actual second digital signal ref Aa 2 'which is AD-converted when the first digital signal ref Aa 1 ' and the second reference resistor R 3 2 are applied Can be generated. More specifically, the compensation constant generator 330 may generate the first compensation constant C R1 and the second compensation constant C R2 using Equation (8) below.

Figure 112012100964322-pat00015
Figure 112012100964322-pat00015

Figure 112012100964322-pat00016
Figure 112012100964322-pat00016

수학식 8에서, CR1은 제1 보상 상수, CR2는 제2 보상 상수, ref Aa1'는 제1 디지털 신호이고, ref Aa2'는 제2 디지털 신호이고, ref R31은 제1 기준 저항, ref R32는 제2 기준 저항이다. In Equation 8, C R1 has a first compensation constant, C R2 is a second compensation constant, ref Aa 1 'is a first digital signal, ref Aa 2' is a second is a digital signal, ref R3 1 is the first reference The resistance, ref R3 2, is the second reference resistance.

디지털 신호 출력부(240)는 제1 보상 상수(CR1) 및 제2 보상 상수(CR2)를 이용하여 입력 저항(R3)을 보정하고, 보정된 입력 저항(R3')을 이용하여 오차가 보상된 디지털 신호(Aa)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 디지털 신호 출력부(240)는 아래의 수학식 9를 이용하여 보정된 입력 저항(R3') 및 오차가 보상된 디지털 신호(Aa)를 생성할 수 있다.The digital signal output unit 240 corrects the input resistance R3 using the first compensation constant C R1 and the second compensation constant C R2 and uses the corrected input resistance R 3 ' And can generate the compensated digital signal Aa. Specifically, the digital signal output unit 240 can generate the corrected input resistor R3 'and the error-compensated digital signal Aa using Equation (9) below.

Figure 112012100964322-pat00017
Figure 112012100964322-pat00017

Figure 112012100964322-pat00018
Figure 112012100964322-pat00018

사실, 제1 보상 상수(CR1) 및 제2 보상 상수(CR2)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 및 입력 전압(Vcc)를 AD 변환한 이상적인 디지털 신호(Ac)에 의해 형성될 수 있다. 이는 아래의 수학식 10을 이용하여 설명한다. In fact, the first compensation constant C R1 and the second compensation constant C R2 correspond to an ideal digital signal Ac obtained by AD-converting the first resistor R 1, the second resistor R 2 and the input voltage Vcc . This is explained using the following Equation (10).

Figure 112012100964322-pat00019
Figure 112012100964322-pat00019

이 수학식 10에와 같이, "R1×Ac"가 사실상 제1 보정 상수(CR1)가 될 수 있으며, "R1+R2"가 제2 보정 상수(CR2)가 될 수 있다. 그러나, AD 변환시마다 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 측정할 수 없으므로, 수학식 8을 이용하여 제1 보정 상수(CR1) 및 제2 보정 상수(CR2)를 생성할 수 있다. As shown in Equation (10), "R1 × Ac" may be substantially the first correction constant (C R1 ), and "R1 + R2" may be the second correction constant (C R2 ). However, since the first resistor R1 and the second resistor R2 can not be measured at every AD conversion, a first correction constant C R1 and a second correction constant C R2 are generated using Equation (8) .

도 3에 도시된 AD 변환 장치(300)는 저항값 특성을 갖는 아날로그 신호에 포함된 오차를 보상하기 위한 제1 및 제2 보상 상수(CR1, CR2)를 생성하여 이용함으로써, 보다 정확한 AD 변환을 통해 디지털 신호를 출력할 수 있다.
The AD converter 300 shown in FIG. 3 generates and uses first and second compensation constants C R1 and C R2 for compensating an error included in an analog signal having a resistance value characteristic, The digital signal can be output through conversion.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

10: 외부 센서
100: AD 변환 장치
110: 아날로그 신호 입력부
120: AD 변환부
130: 디지털 신호 입력부
140: 보상 상수 생성부10: External sensor
100: AD conversion device
110: analog signal input section
120: AD conversion section
130: Digital signal input
140: compensation constant generator

Claims (10)

외부 센서로부터 전압값 특성 또는 저항값 특성을 갖는 아날로그 신호를 수신하여 아날로그 전압값을 생성하는 아날로그 신호 입력부;
상기 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog-Digital) 변환부;
상기 아날로그 전압값에 포함된 오차를 보상하기 위한 적어도 하나의 보상 상수를 생성하는 보상 상수 생성부; 및
상기 AD 변환부에 의해 변환된 디지털 신호에 상기 보상 상수를 적용하여 상기 오차가 보상된 디지털 신호를 출력하는 디지털 신호 출력부
를 포함하고,
상기 아날로그 신호 입력부는,
제1 저항 및 제2 저항으로 구성된 분배 저항을 포함하고,
외부 센서로부터 상기 전압값 특성 또는 상기 저항값 특성을 갖는 아날로그 신호가 수신된 경우, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항을 이용하여 상기 아날로그 전압값을 생성하는
AD 변환 장치.
An analog signal input unit for receiving an analog signal having a voltage value characteristic or a resistance value characteristic from an external sensor and generating an analog voltage value;
An AD (Analog-Digital) converter for converting the analog voltage value into a digital signal;
A compensation constant generator for generating at least one compensation constant for compensating an error included in the analog voltage value; And
A digital signal output unit for applying the compensation constant to the digital signal converted by the A / D conversion unit and outputting the error-compensated digital signal,
Lt; / RTI >
Wherein the analog signal input unit comprises:
A distribution resistor comprised of a first resistor and a second resistor,
When the analog signal having the voltage value characteristic or the resistance value characteristic is received from the external sensor, the analog voltage value is generated using the first resistance and the second resistance
AD converter.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보상 상수 생성부는,
상기 아날로그 신호가 전압값 특성을 갖는 경우, 기준 전압을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호와, 상기 기준 전압을 상기 AD 변환부를 통해 변환한 실제의 디지털 신호를 비교하여 보상 상수를 생성하는
AD 변환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the compensation constant generator comprises:
When the analog signal has a voltage value characteristic, an ideal digital signal obtained by A / D-converting the reference voltage and an actual digital signal obtained by converting the reference voltage through the AD conversion unit are compared to generate a compensation constant
AD converter.
제3항에 있어서,
상기 보상 상수 생성부는,
아래와 같은 수학식에 의해 상기 보상 상수를 생성하는, AD 변환 장치.
Figure 112012100964322-pat00020

상기 수학식에서, refAa는 상기 기준 전압을 AD 변환한 이상적인 디지털 신호, Cv는 상기 보상 상수, refAa'는 상기 기준 전압을 상기 AD 변환부를 통해 변환한 실제의 디지털 신호임.
The method of claim 3,
Wherein the compensation constant generator comprises:
And the compensation constant is generated by the following equation.
Figure 112012100964322-pat00020

In the above equation, refA a is an ideal digital signal obtained by AD-converting the reference voltage, C v is the compensation constant, and refA a 'is an actual digital signal obtained by converting the reference voltage through the AD converter.
제4항에 있어서,
상기 디지털 신호 출력부는,
아래와 같은 수학식을 이용하여 상기 보상 상수를, 상기 AD 변환부에 의해 변환된 디지털 신호에 적용하는, AD 변환 장치.
Figure 112012100964322-pat00021

상기 수학식에서, Cv는 상기 보상 상수, Aa'는 상기 AD 변환부에 의해 변환된 상기 디지털 신호, Aa는 상기 오차가 보상된 디지털 신호임.
5. The method of claim 4,
Wherein the digital signal output unit comprises:
Wherein the compensation constant is applied to the digital signal converted by the AD conversion unit using the following equation.
Figure 112012100964322-pat00021

In the above equation, C v is the compensation constant, Aa 'is the digital signal converted by the AD converter, and Aa is the digital signal with the error compensated.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 아날로그 신호 입력부는,
입력 전압을 인가 받는 입력 저항을 포함하는 외부 센서로부터. 상기 저항값 특성을 갖는 상기 아날로그 신호가 수신된 경우, 상기 입력 전압 및 상기 분배 저항을 이용하여 상기 아날로그 전압값을 생성하는
AD 변환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the analog signal input unit comprises:
From an external sensor that includes an input resistor to which an input voltage is applied. Generating the analog voltage value using the input voltage and the distribution resistor when the analog signal having the resistance value characteristic is received
AD converter.
제7항에 있어서,
상기 보상 상수 생성부는,
제1 기준 저항을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제1 디지털 신호와 제2 기준 저항을 인가한 경우 AD 변환된 실제의 제2 디지털 신호를 이용하여 제1 보상 상수 및 제2 보상 상수를 생성하는 AD 변환 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the compensation constant generator comprises:
When the first reference resistance is applied, a first compensation constant and a second compensation constant are generated using the actual first digital signal AD-converted and the actual second digital signal AD-converted when the second reference resistance is applied AD converter.
제8항에 있어서,
상기 보상 상수 생성부는,
아래와 같은 수학식에 의해 상기 제1 보상 상수 및 제2 보상 상수를 생성하는, AD 변환 장치.
Figure 112012100964322-pat00022

Figure 112012100964322-pat00023

상기 수학식에서, CR1은 제1 보상 상수, CR2는 제2 보상 상수, ref Aa1'는 상기 제1 디지털 신호이고, ref Aa2'는 상기 제2 디지털 신호이고, ref R31은 상기 제1 기준 저항, ref R32는 상기 제2 기준 저항임.
9. The method of claim 8,
Wherein the compensation constant generator comprises:
And generates the first compensation constant and the second compensation constant according to the following equation.
Figure 112012100964322-pat00022

Figure 112012100964322-pat00023

In the equation, C R1 has a first compensation constant, C R2 is a second compensation constant, ref Aa 1 'is the first digital signal, ref Aa 2' and the second digital signal, ref R3 1 is the first 1 reference resistor, and ref R3 2 is the second reference resistor.
제9항에 있어서,
상기 디지털 신호 출력부는,
아래와 같은 수학식을 이용하여 상기 제1 보상 상수 및 상기 제2 보상 상수를 이용하여 상기 입력 저항을 보정하고, 보정된 상기 입력 저항을 이용하여 상기 오차가 보상된 디지털 신호를 생성하는, AD 변환 장치.
Figure 112012100964322-pat00024

Figure 112012100964322-pat00025

상기 수학식에서, CR1은 제1 보상 상수, CR2는 제2 보상 상수, R3는 입력 저항, Aa'는 상기 AD 변환부에 의해 변환된 상기 디지털 신호임. 10. The method of claim 9,
Wherein the digital signal output unit comprises:
An AD conversion unit that corrects the input resistance using the first compensation constant and the second compensation constant using the following equation and generates the error-compensated digital signal using the corrected input resistance: .
Figure 112012100964322-pat00024

Figure 112012100964322-pat00025

In the above equation, C R1 is a first compensation constant, C R2 is a second compensation constant, R 3 is an input resistance, and Aa 'is the digital signal converted by the AD converter.
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