KR950001085Y1

KR950001085Y1 - Analog/digital tester

Info

Publication number: KR950001085Y1
Application number: KR92016581U
Authority: KR
Inventors: 유종선
Original assignee: 김희수; 금성기전 주식회사
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1995-02-18
Also published as: KR940008303U

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Analog / Digital Measuring Device

제1도는 종래의 A/D 측정장치 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional A / D measuring apparatus.

제2도는 본 고안의 A/D 측정장치 회로도.2 is a circuit diagram of the A / D measuring apparatus of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 전압분배부 2 : 차동증폭부1: voltage divider 2: differential amplifier

3 : 오프셋 전압 생성부 4 : 중앙처리부3: offset voltage generation unit 4: central processing unit

5 : 기준전압발생부 R₁₄-R₁₅: 배율저항5: reference voltage generator R _14- R ₁₅ : magnification resistance

OP₁-OP₄: 앰프 R₁-R₁₃: 정밀저항OP ₁ -OP ₄ : Amplifier R ₁ -R ₁₃ : Precision resistance

ADC : A/D변환부ADC: A / D Converter

본 고안은 아날로그 디지탈(Analog to Digtal, A/D)측정회로에 관한 것으로써, 특히 신호원의 다양화에 적당하도록 한 A/D 측정회로에 관한 것이다.The present invention relates to an analog to digital (A / D) measurement circuit, and more particularly to an A / D measurement circuit adapted to the diversification of the signal source.

계측에 의하여 감시 제어를 위한 센서로 부터 얻어지는 신호는 거의 대부분이 아날로그 형식으로 되어 있으며 그 종류도 다양하다.Most of the signals obtained from sensors for supervisory control by measurement are in analog format, and there are various kinds thereof.

마이크로 컴퓨터에 의한 계측 시스템의 경우 센서로 부터 입력되는 다양한 신호 처리에 유연하게 대처할수 있어야 정밀도, 내잡음성, 경제성등이 향상된다.In the case of a measurement system using a microcomputer, it is necessary to flexibly cope with various signal processing input from a sensor to improve precision, noise resistance, and economic efficiency.

한편, 이러한 센서의 신호 종류에는 전압, 전류, 주파수, 임피던스등이 있을 수 있으나 본 고안에서는 전압, 전류의 신호에 대해서만 취급하고 있다.On the other hand, there may be voltage, current, frequency, impedance, etc. in the signal type of such a sensor, but the present invention deals only with signals of voltage and current.

종래의 A/D 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A conventional A / D measuring apparatus will be described below with reference to the accompanying drawings.

제1도의 종래의 A/D 측정장치 구성도로써, 저항(R₁), 커패시터(C₁)등으로 이루어져 신호원을 필터링 하는 필터부(1)와, OP앰프(OP₁), 저항(Rf, Rs)등으로 이루어져 필터링된 신호원을 저항비(Rf/Rs)에 따라 증폭하는 증폭부(2)와, 증폭부(2)의 축력을 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부(3)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of a conventional A / D measuring apparatus including a filter (1) for filtering a signal source consisting of a resistor (R ₁ ), a capacitor (C ₁ ), an OP amplifier (OP ₁ ), and a resistor (Rf). An amplifying section 2 for amplifying the filtered signal source according to the resistance ratio Rf / Rs, and an A / D converter 3 for converting the axial force of the amplifying section 2 into a digital signal. It consists of.

여기서 A/D변환부(3)는 오프 셋(off set) 및 이득(Gain)을 조정할수 있게 되어있다.Here, the A / D converter 3 is capable of adjusting the offset and gain.

이와같이 구성된 종래의 A/D 측정장치는 신호원의 신호를 필터링하고 증폭하여 디지탈 신호로 출력한다.The conventional A / D measuring apparatus configured as described above filters and amplifies a signal of a signal source and outputs it as a digital signal.

그러나, 이와같은 종래의 A/D 측정장치는 프로세스 계측장치의 다양화에 따른 신호원에 적응할수 없으므로 신원이 바뀔때마다 A/D 변환 유니트(Unit)를 교체해야 하고 정해진 입력범위에 대해 오프셋, 이득을 조정해야 하므로 정밀성이 저하되는등의 문제점이 있다.However, such a conventional A / D measuring device cannot adapt to a signal source due to the diversification of the process measuring device, so each time the identity is changed, the A / D conversion unit must be replaced and the offset, Since the gain must be adjusted, there is a problem such as deterioration of precision.

본 고안은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 정밀성을 높이고 다양한 신호원을 측정할수있는 A/D 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, the purpose of the present invention is to provide an A / D measuring device that can increase the precision and measure various signal sources.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 프로세스 계측장치의 신호원 종류에 따라 배율 및 오프 셋 전압을 다르게 발생하여 A/D 변환기가 항상 일정한 전압 범위에서 안정되게 동작할수 있도록 하는 A/D 측정장치이다.The present invention for achieving the above object is an A / D measuring device that generates the magnification and the offset voltage differently according to the signal source type of the process measuring device so that the A / D converter can operate stably in a constant voltage range at all times. .

상기와 같은 본 고안의 A/D 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the A / D measuring apparatus of the present invention as described above in more detail with reference to the accompanying drawings as follows.

제2도는 본 고안의 A/D 측정장치 회로도로써, 정밀저항(R₁-R₂, R₈-R₉)로 이루어져 신호원 양단(V₊, V_-)의 전압을 각각 분배하는 전압분배부(1)와, 앰프 (Amp) (OP₁-OP₃), 정밀저항(R₃-R₇), 배율저항(R₁₄)등으로 이루어져 상기 전압분재부(1)에서 분배된 신호원 양단(V₊, V_-) 전압을 각각 배율저항(R₁₄)값에 상응하는 이득으로 증폭하고 증폭된 양단의 신호의 차를 증폭하여 A/D 변환부(ADC)로 출력하는 차동 증폭부(2)와, 정밀저항(R₁₀-R₁₃), 배율저항(R₁₅), 앰프(OP₄)등으로 이루어져 배율 저항 (R₁₅)과 기준저압 차이에 상응한 오프 셋 전압생성부(3)와, 다른 종류의 신원원값을 저장하고 있다가 사용자가 A/D 측정회로에 입력되는 신호원과 같은 값을 선택하면 그 신호에 따라 차동증폭부(2)의 배율 저항(R₁₄)을 조절하고 오프 셋 전압발생부(3)의 배율저항(R₁₅)를 선택하여 A/D 변환부에 입력되는 값이 일정하도록 하는 중앙연산부(4)와, 상기 오프 셋 전압발생부(3)의 기준전압을 생성하는 기준 전압발생부 (5)로 구성된다.As the A / D measurement device circuit diagram of the subject innovation turns 2, precision resistor _{_{_{(R 1 -R 2, R 8}}} -R 9) made in both ends of the signal source (V _+, V _-) voltage distribution for each distribution the voltage (1) and an amplifier (OP ₁ -OP ₃ ), precision resistors (R ₃ -R ₇ ), magnification resistors (R ₁₄ ), etc. V _+, V _-) differential amplifier for respectively amplifying the gain corresponding to a scaling resistor (R ₁₄₎ value of the voltage and amplifying the difference between the signals of the amplified across the output to the a / D converter (ADC) unit (2) And an offset voltage generator (3) corresponding to the difference between the magnification resistor (R ₁₅ ) and the reference low voltage, consisting of a precision resistor (R ₁₀ -R ₁₃ ), a magnification resistor (R ₁₅ ), an amplifier (OP ₄ ), If the user selects the same value as the signal source that is input to the A / D measurement circuit after storing the other type of identity value, it adjusts the multiplier resistance (R ₁₄ ) of the differential amplifier 2 according to the signal and offsets it. Magnification resistance of voltage generator 3 (R ₁₅ ), And a central calculation unit 4 for making a value input to the A / D converter constant, and a reference voltage generator 5 for generating a reference voltage of the offset voltage generator 3.

여기서, 배율저항(R₁₄, R₁₅)는 각 입력 채널에 각각 다른 저항값을 갖고 중앙연산부(4)의 선택 신호에 따라 일정저항값을 출력하는 멀티 플렉서(Multiplexer)로 이루어지고 각 정밀저항들은 R₁=R₂=R₈=R₉, R₃=R₇, R₄=R₅, R₆=R₁₂의 관계를 갖고 있다.Here, the magnification resistors R ₁₄ and R ₁₅ are made of a multiplexer having different resistance values for each input channel and outputting a constant resistance value according to the selection signal of the central computing unit 4, and each precision resistor. R ₁ = R ₂ = R ₈ = R ₉ , R ₃ = R ₇ , R ₄ = R ₅ , and R ₆ = R ₁₂ .

이와같이 구성된 본 고안의 아날로그/디지탈 측정장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the analog / digital measuring device of the present invention configured as described above is as follows.

제2도에서 임의의 신호원(V₊, V_-)이 입력되었을때 A/D 변환부(ADC)로출력되는 값(V₀)은,In FIG. 2, when an arbitrary signal source V ₊ , V ₋ is input, the value V ₀ output to the A / D converter ADC is

[수학식 1][Equation 1]

이 된다. Becomes

여기서, 저항(R₆)과 저항(R₄)는 같은 값의 저항을 쓰는 동시에 4개의 저항 (R₄, R₅, R₆, R₁₂)의 상대 편차가 없어야 통상 노이즈 제거비(Common Mode Rejection Ratio, CMRR)이 나빠지지 않는다.In this case, the resistor R ₆ and the resistor R ₄ have the same value and at the same time, there should be no relative deviation between the four resistors R ₄ , R ₅ , R ₆ , and R ₁₂ . , CMRR) is not bad.

따라서, 상기의 식(1)은 아래와 같다.Therefore, said Formula (1) is as follows.

[수학식 2][Equation 2]

이 된다. Becomes

그런데, A/D 변환부(ADC)로 출력되는 값은 A/D 변환부(ADC)의 입력 특성에 맞게 일정한 전압 범위가 되어야 한다.However, the value output to the A / D converter ADC should be a constant voltage range in accordance with the input characteristics of the A / D converter ADC.

예를들어 A/D 변환부(ADC)의 입력전압 범위를 O-+10V로 하면, 상기의 식(2)에서 배율()을 조절하면 입력 신호원에 대해 서로 다른 출력값(V₀)을 얻을 수 있다(표 1참조).For example, if the input voltage range of the A / D converter ADC is O- + 10V, the magnification ( ), You can get different output values (V ₀ ) for the input signal sources (see Table 1).

[표 1]TABLE 1

즉, 표1에는 입력신호원에 배율()을 각각 2.5, 2, 1, 1/2, 1를 한 출력값(V₀)으로써, 표 1에서 경우(4)는 배율()을 1/2로 할 수 없게 되므로 미리 저항을 이용하여 입력전압을 1/2배 하는 방법을 사용하고, 표 1에서 경우 (1, 3, 4)는 출력값(V₀)이 A/D 변환부(ADC)의 입력범위에 (0~+10V)에 맞지 않으므로 이 경우 (1)에는 -2.5V, 경우(3, 4)에는 +5V의 오프 셋 전압을 더해주어야 어는 경우(1, 2, 3, 4)나 출력값(V₀)이 A/D 변환부(ADC)의 입력범위(O~+10V)으로 된다.That is, Table 1 shows the magnification ratio of the input signal source. ) Is 2.5, 2, 1, 1/2, 1 output value (V ₀ ). ) Can't be 1/2, so the input voltage is 1/2 times the resistance beforehand.In table 1, (1, 3, 4), the output value (V ₀ ) is A / D conversion. In this case, offset voltage of -2.5V is added to (1) and + 5V is added to (3, 4) in case of (1, 2, 3, 4) and the output value V ₀ become the input range (O to +10 V) of the A / D converter ADC.

오프 셋 전압의 발생은 제2도의 오프 셋 전압 발생부(3)에서 오프 셋 전압(Voffset)=앰프(OP₄)의 +단 입력 전압(V₊₊)+(앰프(OP₄)의 +단 입력전압(V₊₊)-기준전압발생부(5)의 기준전압(V_--))이다.The offset voltage is generated in the offset voltage generator 3 of FIG. 2 by the offset voltage Voffset = the + stage input voltage V ₊₊ of the amplifier OP ₄ . A (amplifier (input voltage of + stage ₄ OP) (V ₊₊₎ -) _- based on the reference voltage (V in voltage generation section 5).

[수학식 3][Equation 3]

상기의 식(3)에서 저항(R₁₀=R₁₁)이면,In the above formula (3), if the resistance (R ₁₀ = R ₁₁ ),

[수학식 4][Equation 4]

상기의 식(4)에서 저항(R₈)은 고정된 값이기 때문에 배율저항(R₁₅)의 변화에 따라 원하는 오프 셋 전압(Voffset)을 얻을수 있다.In the above Equation (4), since the resistor R ₈ is a fixed value, the desired offset voltage Voffset can be obtained according to the change in the magnification resistor R ₁₅ .

즉 Voffset=-2.5V 이면 R₁₅=5/3R₁₃Voffest=0V이면 R₇=R₁₃Voffest=+5 V 이면 R₇=1/ 3R₁₃이 된다.That is Voffset = -2.5V when R ₁₅ = 5 / 3R ₁₃ is Voffest = 0V when _{_{R 7 = R 13 Voffest = +}} 5 V is a R ₇ = 1 / 3R _13.

다시 말해서, 중앙연산부(4)가 차동증폭부(2)의 배율저항(R₁₄)을 입력 신호원에 맞게 조절하여 증폭 배율을 조절하고 오프 셋 전압발생부(3)의 배율저항(R₁₅)를 입력신호원이 A/D 변환부의 입력범위에 맞도록 조절하여 오프 셋 전압을 더해준다.In other words, the central operation unit 4 adjusts the magnification resistor R ₁₄ of the differential amplifier 2 to the input signal source to adjust the amplification magnification and the magnification resistor R ₁₅ of the offset voltage generator 3. Adjust the input signal source to fit the input range of the A / D converter and add the offset voltage.

이와같은 방법으로 입력신호원에 따라 배율 및 오프 셋 전압을 조정하면 일정 범위의 A/D 변환 입력신호를 얻을수 있다(표 2참조).In this way, by adjusting the magnification and offset voltage according to the input signal source, a range of A / D conversion input signals can be obtained (see Table 2).

[표 2]TABLE 2

이상에서 설명한 바와같은 본 고안의 디지탈/아날로그 측정장치에 있어서는 프로세스 계측장치의 신호원 종류에 따라 배율 및 오프 셋 전압을 다르게 발생하여 A/D변환기가 항상 일정한 전압 범위에서 안정되게 동작할수 있으므로 다종류의 입력 신호원에서 편리하게 사용할수 있는 효과가 있다.As described above, in the digital / analog measuring apparatus of the present invention, since the magnification and the offset voltage are generated differently according to the signal source type of the process measuring apparatus, the A / D converter can operate stably in a constant voltage range. It can be used conveniently in the input signal source of.

Claims

A voltage divider 1 for dividing and outputting the voltages V ₊ and V ₋ of the input signal source, respectively, and a value for both ends of the signal source V ₊ and V outputted from the voltage divider 1. A differential amplifier (2) for amplifying at an arbitrary magnification according to the value of the magnification resistor (R ₁₄ ) and differentially amplifying the amplified voltages (V ₊ , V) and outputting them to the A / D converter; An offset voltage generator 3 that generates an offset voltage according to the value of R ₁₅ ) and adds an offset voltage to the differential amplifier 2, and the offset voltage generator 3 is an offset voltage. A reference voltage generator (5) for providing a reference voltage for generating a signal, and the differential amplifier (5) to store a plurality of signal sources and to make an A / D converted input signal in a predetermined range by selecting a user's input signal source ( 2) scaling resistor (R ₁₄₎ and a central computing unit (4) to control the scaling resistor (R ₁₅₎ of the offset voltage generating unit 3 of the Analog / digital measuring device, characterized in that made by.

The multiplier according to claim 1, wherein the multiplying resistors R ₁₄ and R ₁₅ have a plurality of different resistance values in the input channel, and are composed of a multiplexer for outputting one resistance value by the selection signal of the central computing unit 4. Analog / digital measuring device