KR20080086179A - 아날로그-디지털 변환 장치 - Google Patents

아날로그-디지털 변환 장치 Download PDF

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KR20080086179A
KR20080086179A KR1020070027994A KR20070027994A KR20080086179A KR 20080086179 A KR20080086179 A KR 20080086179A KR 1020070027994 A KR1020070027994 A KR 1020070027994A KR 20070027994 A KR20070027994 A KR 20070027994A KR 20080086179 A KR20080086179 A KR 20080086179A
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최기용
정태경
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Abstract

본 발명은 아날로그-디지털 변환 장치에 관한 것으로, 아날로그-디지털 변환 장치의 제작 후의 검사 시에 입출력 특성 오차를 소프트웨어적으로 보정한 후에 오프셋 또는 게인의 보정값을 저장공간에 기록하여 두고 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 시에 입출력 특성 오차를 기 저장된 보정값에 의거하여 소프트웨어적으로 보정함으로써, 하드웨어적인 보정을 수행할 필요가 없어서 높은 편리성 및 정확성을 제공하고, 검사 후의 사용 시에 아날로그-디지털 변환 장치를 따로 튜닝할 필요가 없고, 세트를 이루는 아날로그-디지털 변환 장치 중에서 일부를 교체할 때에도 추가적인 보정 작업이 필요하지 않는 이점이 있다.
Figure P1020070027994
아날로그-디지털 변환, AD 변환, 게인, 오프셋

Description

아날로그-디지털 변환 장치{ANALOG-DIGITAL CONVERTING APPARATUS}
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 특성을 보인 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환 장치의 블록 구성도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 특성을 보인 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 신호 증폭부 103 : 채널 선택부
105 : 아날로그-디지털(AD) 변환부 107 : 신호 절연부
109 : 버퍼 111 : 제어부
113 : 보정값 저장부 115 : 신호 처리부
117 : 통신 포트
본 발명은 아날로그-디지털 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력 되는 아날로그 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환 장치에 관한 것이다.
선박의 자동제어 시스템은 프로세스 인터페이스 스테이션, 링크 스테이션 및 오퍼레이터 스테이션으로 구성되며, 프로세스 인터페이스 스테이션에서는 선박의 각종 제어요소들이 검출기를 통하여 아날로그 신호의 형태로 검출된 후 디지털 신호로 변환되고, 변환된 디지털 신호가 데이터 버스를 통해 링크 스테이션으로 전송된다.
그리고, 링크 스테이션에 전송된 신호는 오퍼레이터 스테이션에서 표시장치의 스크린에 표시됨으로써 선박의 운전자는 조정실에서도 선박의 각종 상태를 점검할 수 있게 된다.
아날로그-디지털 변환 장치는 프로세스 인터페이스 스테이션에 사용되는 장치로서 선박의 기관 온도, 선박의 수평상태 및 속력, 각종 밸브 개폐 상태, 냉각수, 윤활유 및 연료의 상태 등을 검출한 아날로그 신호를 메인 프로세스 모듈에 송신하기 위하여 디지털 신호로 변환하는 장치이다. 이러한 아날로그-디지털 변환 장치는 통상적으로 복수개가 하나의 세트를 이루도록 설계되며, 복수의 아날로그-디지털 변환 장치를 포함하는 여러 개의 세트가 프로세서 인터페이스 스테이션을 구축한다.
그런데 이러한 아날로그-디지털 변환 장치는 하드웨어 특성상 개별 장치마다 부품의 특성차 등으로 인하여 입출력 특성의 오차가 나타나기도 한다. 도 1a는 이상적인 상태의 입출력 관계 그래프이고, 도 1b는 오프셋(Offset)이 맞지 않은 상태 의 입출력 관계 그래프이며, 도 1c는 게인(Gain)이 맞지 않은 상태의 입출력 관계 그래프이다. 도 1b의 경우에는 이상값과 실제측정값의 오차가 보상되도록 오프셋을 보정하여야 하며, 도 1c의 경우에는 이상값과 실제측정값의 오차가 보상되도록 게인을 보정하여야 한다.
종래에는 아날로그-디지털 변환 장치의 오프셋 또는 게인을 보정하기 위하여 하드웨어의 변화를 통해 오차를 보정하는 방식을 이용하였다. 즉, 가변저항 등을 이용하여 신호 증폭을 직접적으로 조정함으로써 오차를 보정하는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 기술은 제품 제작 후의 검사 시에 하드웨어적으로 보정을 해야 했고, 이 후 사용 중 보정이 필요할 때마다 하드웨어적으로 보정을 하여야 하는 문제점이 있었다.
아울러, 현장 설치 후 현장 조건에 맞도록 보정이 필요하여 하드웨어적으로 보정을 하는 경우에는 다른 아날로그-디지털 변환 장치와의 호환이 불가능하여 고장 등으로 인한 교체 시에는 반드시 하드웨어적인 재 보정을 수행하여야 하는 문제점이 있었다.
또한, 하드웨어적인 보정수단인 가변저항 등이 변동되었을 때에 복원이 불가능하였던 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 아날로그-디지털 변환 장치의 제작 후의 검사 시에 입출력 특성 오차를 소프트웨어적으로 보정한 후에 오프셋 또는 게인의 보정값을 저장공간에 기록하여 두고 아날로그- 디지털 변환 장치의 동작 시에 입출력 특성 오차가 기 저장된 보정값에 의거하여 소프트웨어적으로 보정되도록 하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 관점으로서 아날로그-디지털 변환 장치는, 복수의 채널로 입력되는 아날로그 신호를 신호 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와, 신호 증폭한 복수 채널의 신호 중에서 어느 하나의 채널을 선택하여 출력하는 채널 선택부와, 채널 선택부로부터 출력되는 선택 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 신호 변환하여 데이터 신호를 출력하는 AD 변환부와, 데이터 신호를 버퍼링하여 출력하는 버퍼와, 오프셋 또는 게인의 보정값이 기록된 보정값 저장부와, 버퍼로부터 제공되는 데이터 신호를 오프셋 또는 게인의 보정값을 감안해 신호 처리하여 데이터 신호를 출력하는 신호 처리부와, 신호 처리부로부터 제공되는 데이터 신호를 인터페이스를 통해 외부로 전송하는 통신 포트와, 채널 선택부에 의한 채널 선택, AD 변환부에 의한 신호 변환, 버퍼에 의한 신호 출력 및 신호 처리부에 의한 신호 처리 과정을 제어하는 제어부를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환 장치의 블록 구 성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 아날로그-디지털 변환 장치는, 복수의 채널로 입력되는 아날로그 신호를 신호 증폭하여 출력하는 신호 증폭부(101)와, 신호 증폭부(101)에 의해 증폭된 신호의 이상 유무를 나타내는 폴트(Fault) 신호를 출력하는 에러 감지부(102)와, 신호 증폭부(101)로부터 출력되는 복수 채널의 신호 중에서 어느 하나의 채널을 선택하여 출력하는 채널 선택부(103)와, 채널 선택부(103)로부터 출력되는 선택 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 신호를 출력하는 AD 변환부(105)와, 입력측과 출력측을 전기적으로 절연시킨 상태에서 입력측으로 제공되는 AD 변환부(105)의 데이터 신호를 출력측으로 전달하여 서지 전압으로부터 내부 회로를 보호하는 신호 절연부(107)와, 에러 감지부(102)로부터 제공되는 폴트 신호와 신호 절연부(107)로부터 제공되는 데이터 신호를 버퍼링하여 교번으로 출력하는 버퍼(109)와, 입출력 특성 오차를 소프트웨어적으로 보정하기 위한 오프셋 또는 게인의 보정값이 기록된 보정값 저장부(113)와, 버퍼(109)로부터 제공되는 데이터 신호를 보정값 저장부(113)에 저장된 오프셋 또는 게인의 보정값을 감안해 신호 처리하여 입출력 특성 오차가 보정된 데이터 신호를 출력하는 신호 처리부(115)와, 신호 처리부(115)로부터 제공되는 데이터 신호를 인터페이스를 통해 외부로 전송하는 통신 포트(117)와, 채널 선택부(103)에 의한 채널 선택, AD 변환부(105)에 의한 신호 변환, 버퍼(109)에 의한 신호 출력, 신호 처리부(115)에 의한 신호 처리 및 오차 보정 등의 전체 동작을 제어하는 제어부(111)를 포함하여 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 과정을 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 의한 아날로그-디지털 변환 장치의 제작 후의 검사 시에 입출력 특성 오차를 소프트웨어적으로 보정한 후에 오프셋 또는 게인의 보정값을 보정값 저장부(113)에 기록하여 둔다. 여기서 소프트웨어적인 보정이라 함은 추후 설명될 신호 처리부(115)에 의한 신호 처리를 의미한다.
이러한 보정값 기록 상태에서 선박의 기관 온도, 선박의 수평상태 및 속력, 각종 밸브 개폐 상태, 냉각수, 윤활유 및 연료의 상태 등이 각종 센서들에 의해 감지되어 복수의 채널(예로서, 채널1 내지 채널 8)을 통해 아날로그 신호가 입력되면 신호 증폭부(101)는 아날로그 신호를 소정의 게인으로 신호 증폭하여 출력한다.
이때, 에러 감지부(102)는 신호 증폭부(101)에 의해 증폭된 신호의 이상 유무를 감지하여 그 결과에 따라 신호의 이상 유무를 나타내는 폴트(Fault) 신호를 버퍼(109)로 제공한다.
채널 선택부(103)는 제어부(111)에 의한 채널 선택 신호에 따라 신호 증폭부(101)로부터 출력되는 복수 채널의 신호 중에서 어느 하나의 채널을 선택하여 AD 변환부(105)로 제공한다.
여기서, 신호 절연부(107)는 입력측과 출력측을 전기적으로 절연시킨 상태에 서 입력측인 AD 변환부(105)의 데이터 신호를 출력측의 버퍼(109)로 전달하여 서지 전압으로부터 내부 회로를 보호한다.
버퍼(109)는 에러 감지부(102)로부터 제공되는 폴트 신호와 신호 절연부(107)로부터 제공되는 데이터 신호를 버퍼링하여 교번으로 신호 처리부(115)에게 제공한다.
그러면, 신호 처리부(115)는 버퍼(109)로부터 제공되는 데이터 신호를 보정값 저장부(113)에 저장된 오프셋 또는 게인의 보정값을 감안해 신호 처리하여 입출력 특성 오차가 보정된 데이터 신호를 통신 포트(117)로 제공한다.
즉, 신호 처리부(115)가 입출력 특성 오차를 보정하지 않으면 도 3a와 같이 이상값과 측정값의 사이에는 오차를 가지나 보정값 저장부(113)에 기 저장된 게인(a)과 오프셋(b)에 의거한 보정이 수행되면 도 3b와 같이 이상적인 입출력 특성 또는 이상적인 입출력 특성에 가까운 실제 입출력 특성을 가지게 된다.
다음으로, 통신 포트(117)는 신호 처리부(115)로부터 제공되는 데이터 신호를 인터페이스를 통해 외부(예로서, 링크 스테이션)로 전송하며, 최종적으로 전송된 신호는 오퍼레이터 스테이션에서 표시장치의 스크린에 표시됨으로써 선박의 운전자는 조정실에서 선박의 각종 상태를 점검할 수 있게 된다.
한편, 버퍼(109)가 폴트 신호를 출력할 때에는 신호 처리부(115) 및 통신 포트(117)를 통해 해당 폴트 신호가 오퍼레이터 스테이션으로 전달되어 선박의 운전자가 신호의 이상 유무를 확인할 수 있도록 한다.
지금까지 본 발명의 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 아날로그-디지털 변환 장치의 제작 후의 검사 시에 입출력 특성 오차를 소프트웨어적으로 보정한 후에 오프셋 또는 게인의 보정값을 저장공간에 기록하여 두고 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 시에 입출력 특성 오차를 기 저장된 보정값에 의거하여 소프트웨어적으로 보정함으로써, 하드웨어적인 보정을 수행할 필요가 없어서 높은 편리성 및 정확성을 제공하고, 검사 후의 사용 시에 아날로그-디지털 변환 장치를 따로 튜닝할 필요가 없다.
또한, 세트를 이루는 아날로그-디지털 변환 장치 중에서 일부를 교체할 때에도 추가적인 보정 작업이 필요하지 않으며, 종래 기술에 의하면 하드웨어적인 보정수단인 가변저항 등이 변동되었을 때에 복원이 불가능하였던 문제점의 근본적인 원인을 제거하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 복수의 채널로 입력되는 아날로그 신호를 신호 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와,
    상기 신호 증폭한 복수 채널의 신호 중에서 어느 하나의 채널을 선택하여 출력하는 채널 선택부와,
    상기 채널 선택부로부터 출력되는 선택 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 신호 변환하여 데이터 신호를 출력하는 AD 변환부와,
    상기 데이터 신호를 버퍼링하여 출력하는 버퍼와,
    오프셋 또는 게인의 보정값이 기록된 보정값 저장부와,
    상기 버퍼로부터 제공되는 데이터 신호를 상기 오프셋 또는 게인의 보정값을 감안해 신호 처리하여 데이터 신호를 출력하는 신호 처리부와,
    상기 신호 처리부로부터 제공되는 데이터 신호를 인터페이스를 통해 외부로 전송하는 통신 포트와,
    상기 채널 선택부에 의한 채널 선택, 상기 AD 변환부에 의한 신호 변환, 상기 버퍼에 의한 신호 출력 및 상기 신호 처리부에 의한 신호 처리 과정을 제어하는 제어부
    를 포함하는 아날로그-디지털 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그-디지털 변환 장치는, 입력측과 출력측을 전기적으로 절연시킨 상태에서 입력되는 상기 AD 변환부의 데이터 신호를 상기 버퍼로 전달하는 신호 절연부
    를 더 포함하는 아날로그-디지털 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아날로그-디지털 변환 장치는, 상기 신호 증폭부에 의해 증폭된 신호의 이상 유무를 나타내는 폴트 신호를 출력하는 에러 감지부
    를 더 포함하며,
    상기 버퍼는, 상기 에러 감지부로부터 제공되는 폴트 신호와 상기 신호 절연부로부터 제공되는 데이터 신호를 교번으로 출력하는
    아날로그-디지털 변환 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110097919A (zh) * 2018-01-31 2019-08-06 三星电子株式会社 存储系统、确定其错误的方法及包括其的电子设备

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