JPH05211443A - A/d変換方法 - Google Patents
A/d変換方法Info
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- JPH05211443A JPH05211443A JP4233580A JP23358092A JPH05211443A JP H05211443 A JPH05211443 A JP H05211443A JP 4233580 A JP4233580 A JP 4233580A JP 23358092 A JP23358092 A JP 23358092A JP H05211443 A JPH05211443 A JP H05211443A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
- H03M1/52—Input signal integrated with linear return to datum
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
圧が得られるように、A/D変換方法を改善すること。 【構成】 順方向での積分期間の間入力電圧に、有利に
は基準電圧から導出される励振パルスを重畳させ、それ
によって、前記入力電圧が種々異なる場合においても当
該積分器の励振度が常に同じか又はほぼ同じように達成
されるように、当該積分器電圧を制御する。
Description
矩形電圧形状のアナログ入力電圧を、該入力電圧に比例
するデジタル出力信号に変換する、A/D変換方法であ
って、入力電圧を所定の順方向での積分期間の間積分器
電圧に向けて順方向に積分し、該順方向での積分期間の
経過後前記積分器電圧を、逆方向での積分期間の間基準
電圧によって0に向けて逆方向に積分し、前記順方向積
分期間に対する逆方向積分期間の比の関係に従って基準
電圧を乗算することにより当該入力電圧を求める、A/
D変換方法に関する。
方法には様々なものが公知である。例えば並列比較方
式、比較方式、計数方式が公知である。
(n)の基準電圧と比較される。この場合どの2つの基
準電圧間に入力電圧が位置するかが検出される。この方
式では入力電圧に比例したデジタル出力信号が得られ
る。すなわち1つのステップで所定の1つの数が得られ
る。いずれにしても経費のかさむものである。なぜなら
各々の可能な数毎に1つの比較器が必要となるからであ
る。すなわち0〜100までの測定領域に対して1つづ
つのステップでは100個(n=100)の比較器が必
要となる。
形成されるのではなく、2進数である数字の1つの桁の
みがそのつど求められる。この場合最上位桁でもって開
始される。そして入力電圧が最上位桁に対する基準電圧
よりも大きいか又は小さいかが検出される。入力電圧が
基準電圧より大きいならばこの最上位桁に1が置かれ、
基準電圧が引かれる。残りはその次に低い桁と比較され
る(以下同様である)。しかしながらこの方式では、数
字が桁を占めるのと同じくらいの多くのステップと、さ
らにそれと同じくらい多くの基準電圧が必要となる。
式の場合は入力電圧を得るために、最下位桁の基準電圧
を何回加算しなければならないかが計数される。このス
テップの数が結果である。
信号に変換する方法は、計数方式の特別な手法である。
詳細にはいわゆる2ランプ方式(デュアルスロープ方
式,Zwei−Rampen−Verfahren)で
ある。この方式は比較的少ないコストで非常に高い分解
能が得られるという利点を有する。
ンプ方式と相応の回路装置とを図面に基づき概略的に説
明する。
るための回路装置は、まず機能的に重要な積分器1と比
較器2とを有している。付加的に、加算増幅器3及びダ
イナミック特性を拡大するための10:1型分圧器5及
び加算/減算(+/−)増幅器6が設けられている。前
記加算増幅器3はD/A変換器4を有している。このD
/A変換器4はここでは図示されていないマイクロプロ
セッサによって制御され、基準電圧を変換する。前記加
算/減算増幅器6により比較器2は常に片方向で制御さ
れ、さらにオフセット及び応答時間の影響が付加的な成
分として可能な限り一定に維持され得る。
チS3は閉じられ、D/A変換器4は制御されない。つ
まり積分器電圧Uintはゼロである。測定が開始された
場合には、出力側に設けられたここでは図示されていな
いカウンタ(マイクロプロセッサの一部であり得る)が
リセットされ、スイッチS3が開かれ、スイッチS1が
閉じられる。それにより入力電圧Ueが、所定の順方向
(ランプアップ方向)積分期間tauf(これはここでは
図示されていないカウンタを用いて測定される)の間、
所定の積分器電圧Uintに向けて順方向(ランプアップ
方向)に積分される。順方向積分期間taufの終了時に
おいて、積分器電圧Uintに対し次の式が成り立つ。
(ランプダウン方向)積分期間tabの間D/A変換器4
(これは基準電圧Urefを変換する)により、つまり実
際には基準電圧Urefによって0に向けて逆方向積分さ
れる。比較器2及びここでは図示されていないカウンタ
を用いて逆方向積分期間tabが検出される。この場合次
式が成り立つ。
て求められる。
ロック周波数(これはいずれにせよ安定していなければ
ならない)も積分時定数も結果に関与しないことであ
る。その他に入力電圧の瞬時値が結果に関与するのでは
なく、該入力電圧の平均値が順方向積分期間に亘って関
与する。そのため交流電圧はその周波数が高ければ高い
ほど益々減衰される。周波数が順方向積分期間の逆数値
の整数倍に等しい交流電圧は完全に抑圧される。つまり
電源網周波数のリプル電圧の影響は順方向積分期間の選
択によって除去することができる。
しては以下のことがあてはまる。
種々異なる励振が生ぜしめられる(図3の特性曲線1及
び2参照)。
は積分器の過励振耐力(Uebersteuerung
sfestigkeit)が小さい。
のような問題を引き起こす。すなわち積分器が0の近辺
で常に励振されるように直流電圧の補償を行なわなけれ
ばならないという問題を引き起こす。
生成する。そのためD/A変換器の直線性的偏差は結果
に直接関与するものとなる。従って高分解能と良好な直
線性を備えたD/A変換器を使用しなければならない。
度な10:1型分圧器が必要である。
ト及び応答時間の影響を可能な限り加算的な成分として
一定に維持し得るために、加算/減算増幅器が必要であ
る。
に前記した、A/D変換方法、すなわち計数方式の1つ
の手法としての2ランプ方式を次のように構成し改善す
ることである。すなわち簡単な回路装置で実施できかつ
より良好な結果が得られるように構成し改善することで
ある。
は、順方向での積分期間の間当該入力電圧に、例えば基
準電圧から導出される励振パルスを重畳し、それによ
り、入力電圧が種々異なる場合においても積分器の励振
度が常に同じか又はほぼ同じように達成されるように、
当該積分器電圧を制御するように構成して解決される。
2ランプ方式における、積分器の種々異なる変調に起因
する欠点が解消される。
は従属請求項に記載される。
れば、必要に応じて正及び/又は負の励振パルスが重畳
される。多かれ少なかれ同じ積分器電圧を常に得るため
には、次のことが必要である。すなわち正の励振パルス
のみで処理を行うか、又は負の励振パルスのみで処理を
行うか、又は正及び負の励振パルスで処理を行うことが
必要である。
われるようにするために、当該パルス幅が順方向積分期
間よりも小さい励振パルスによる処理が行われる。順方
向積分期間に較べて特に小さいパルス幅を有する励振パ
ルスを選択すれば、全ての励振パルスは同じパルス幅を
有することができる。しかしながら場合によっては多数
の励振パルスが必要である。それ故に本発明の別の有利
な実施例では、パルス幅が制御される励振パルスで処理
を行う。パルス幅の制御は例えばパルス幅変調方式(P
WM)によって行うことができる。
による方法に従って励振パルスの数及び/又は極性及び
/又はパルス幅を制御すれば、本発明の目的(入力電圧
に影響されることなく所定の積分器電圧を得ること)を
ほぼ任意に高精度で達成することができるということで
ある。
味合いの)実施例によれば、m番目の変換の際に、励振
パルスの数及び/又は極性及び/又はパルス幅の制御
が、(m−1)番目の変換の際にどのような積分器電圧
が得られたかに依存して行われる。すなわちこれは反復
的な動作である。
基づきさらに詳細に説明する(本発明は従来の技術にお
ける2ランプ方式を基礎としている)。
実施するための回路装置もやはり機能的に重要な積分器
1及び比較器2を有している。付加的に、励振回路7が
設けられている。この回路網7には2つの抵抗Rab,R
kと3つのスイッチS2,S4a,S4bが所属している。さ
らに前記回路網7は一方で基準電圧Urefが印加され、
他方で積分器1の積分入力側に接続されている。
術のように加算増幅器3とその他に付加的なA/D変換
器8とが設けられている。加算増幅器3を用いることに
よりここでもダイナミック特性を拡大し続けるための直
流電圧補償が行われ得る。多数の測定に関して設定され
る値が一定に維持され、2つの測定の差のみが評価され
るだけなので、D/A変換器の非直線性は問題にはなら
ない。すなわちここには非常に安価な8ビットのD/A
変換器4を用いることができる。図7による実施例にお
いて付加的に設けられているA/D変換器8は、積分器
1の過励振耐力の付加的な向上に役立つ。このことのた
めに積分器電圧が順方向積分期間の間常にA/D変換器
8でもって測定される。この積分器電圧が順方向積分期
間の間所定値から大きく偏差を生じると、励振パルスが
次のように制御される。すなわち有効な電圧窓(Spa
nnungsfenster)が達成されるように制御
される。A/D変換器8も安価な8ビットのものを選択
することができる。
下の通りである。
S4a,S4bが開かれ、スイッチS3が閉じられる。この
場合積分器電圧Uintは0である。測定開始時には、出
力側に設けられたここでは図示されていないカウンタ
(マイクロプロセッサの一部であり得る)がリセットさ
れ、スイッチS3が開かれてスイッチS1が閉じられる。
ここにおいて開始される順方向積分期間の間に入力電圧
Ueに励振パルス(基準電圧Urefから導出される)が次
のことによって重畳される。すなわちスイッチS4a,S
4bが開閉制御されることによって重畳される。順方向積
分期間taufの終了時ではスイッチS1が開かれる。その
後でスイッチS2及びS4bが閉じられ、逆方向積分期間
tabの間積分器電圧Uintが0に向けて逆方向に積分さ
れる。その結果入力電圧Ueは以下の式で表される。
され入力電圧に依存することなく所定の積分器電圧を得
ることがほぼ任意にかつ高精度に達成される。
な実施例を示した図である。
示した図である。
た図である。
な実施例を示した図である。
2に相応する)グラフである。
3に相応して)示した図である。
な実施例を示した図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 例えば有利には低周波矩形電圧形状のア
ナログ入力電圧を、該入力電圧に比例するデジタル出力
信号に変換する、A/D変換方法であって、 −入力電圧を所定の順方向での積分期間の間積分器電圧
に向けて順方向に積分し、 −該順方向での積分期間の経過後前記積分器電圧を、逆
方向での積分期間の間基準電圧によって0に向けて逆方
向に積分し、 −前記順方向での積分期間に対する逆方向での積分期間
の比の関係に従って基準電圧と乗算することにより当該
入力電圧を求める、A/D変換方法において、 前記順方向での積分期間の間当該入力電圧に、例えば基
準電圧から導出される励振パルスを重畳し、それによ
り、入力電圧が種々異なる場合においても積分器の励振
度が常に同じか又はほぼ同じように達成されるように、
当該積分器電圧を制御することを特徴とする、A/D変
換方法。 - 【請求項2】 前記入力電圧に正及び/又は負の励振パ
ルスを重畳させる、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記励振パルスのパルス幅を制御する、
請求項1又は2記載の方法。 - 【請求項4】 前記励振パルスのパルス幅の制御をパル
ス幅変調方式によって行う、請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記励振パルスの数及び/又は極性及び
/又はパルス幅を制御する、請求項1〜4いずれか1記
載の方法。 - 【請求項6】 m番目の変換の際に、前記励振パルスの
数及び/又は極性及び/又はパルス幅の制御を、(m−
1)番目の変換の際にどのような積分器電圧が得られた
かに依存して行う、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 有利にはA/D変換器を備えている場合
の前記積分器電圧を順方向での積分期間の間測定し、該
積分器電圧が順方向での積分期間の間設定値から外れて
いる場合には、励振パルスを所定の電圧窓(Spann
ungsfenster)が達成されるように制御す
る、請求項1〜6いずれか1記載の方法。
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DE4129150 | 1991-09-02 | ||
DE4130826A DE4130826C2 (de) | 1991-09-02 | 1991-09-17 | Verfahren zur Wandlung eines Analogsignals in ein Digitalsignal |
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EP0530666A3 (ja) | 1994-04-13 |
EP0530666A2 (de) | 1993-03-10 |
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