JPH10145231A - Ａ／ｄ変換装置及びｄ／ａ変換装置におけるデータ補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のデータ補正方法では補正しきれなかっ
たゲイン／オフセット誤差及び非直線性誤差を最小限に
抑え、より高精度なＡ／Ｄ変換装置及びＤ／Ａ変換装置
を得る。 【解決手段】 Ａ／Ｄ変換装置において、変換後のデジ
タル信号７を最小二乗法を用いて求められたデジタル信
号と、予め与えられた理想デジタル信号との値の差分に
より補正値を求め、この補正値に基づいてゲイン／オフ
セット誤差及び非直線性誤差を補正演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラントコントロー
ラ等に使用するＡ／Ｄ変換装置におけるデータ補正方法
及びＤ／Ａ変換装置におけるデータ補正方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のＡ／Ｄ変換装置を含む回
路構成を示すブロック図であり、図１２はその変換特性
を示した図である。図１１において、１００はＡ／Ｄ変
換装置１０１とプラントコントローラのＣＰＵ１０２を
備えたプラントコントローラである。１はプラント３０
などからプラントコントローラ１００へ入力されるアナ
ログ信号であり、複数入力される。Ａ／Ｄ変換装置１０
１において、２はアナログ信号１を受け取るアナログ入
力回路、３は複数チャンネルあるアナログ信号の内の１
つを選択するためのマルチプレクサ回路、４はマルチプ
レクサ回路３へのチャンネルセレクト信号、５はマルチ
プレクサ回路３よりセレクトされたアナログ信号、６は
アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変
換回路、８はＡ／Ｄ変換回路６でデジタル化されたデジ
タル信号７を処理し、プラントコントローラのＣＰＵ１
０２へデータ９を送信するＣＰＵである。

【０００３】また、図１２は図１１に示すＣＰＵ８の内
部においてデジタル化されたデジタル信号に補正演算を
施した場合の特性をグラフに表わしたものであり、横軸
をアナログ値、縦軸をデジタル値として表している。図
１２において、２６は補正演算を施す前のＡ／Ｄ変換特
性直線を示し、１８はＡ／Ｄ変換特性直線２６に補正演
算を施した後の特性を示している。また、１８はＡ／Ｄ
変換装置１０１において理想的なＡ／Ｄ変換特性直線を
示している。

【０００４】次に動作について説明する。図１１におい
て、プラント３０より入力された複数のアナログ信号１
は、アナログ入力回路２を介してマルチプレクサ回路３
に入力される。マルチプレクサ回路３はＣＰＵ８から入
力されるチャンネルセレクト信号４により複数のアナロ
グ信号の内、１つをセレクトしＡ／Ｄ変換回路６へ入力
する。Ａ／Ｄ変換回路６は、アナログ信号をそれに対応
する任意のデジタル信号に変換しＣＰＵ８へ入力する。
しかし、ＣＰＵ８へ入力されたデジタル信号はこれらの
回路を通ってくる間に、はじめに入力されたアナログ信
号に対応しないものとなっている場合が多い。この誤差
をＣＰＵ８で演算することによって補正する。この補正
演算には回路ごとの補正値が必要であり、その補正値を
導くには、予めそのＡ／Ｄ変換装置１０１の持つ誤差の
程度を知る必要がある。そのため、図１２において、Ａ
／Ｄ変換結果のＡ／Ｄ変換特性直線２６上の２ポイント
と、理想的なＡ／Ｄ変換特性直線１８上の２ポイントに
おけるデジタル値を求める。ここでは例として、それぞ
れ点ａ１，ａ２及び点ｂ１，ｂ２の各２ポイントをとる
ものとして記述する。

【０００５】上記で求めた各直線上の２ポイントにおけ
るデジタル値より、下記の換算式（１），（２），
（３）に従って補正値を求める。この補正値によりＡ／
Ｄ変換結果のＡ／Ｄ変換特性直線２６上の任意のポイン
トにおいて補正演算を施せばＡ／Ｄ変換特性直線２６を
理想的なＡ／Ｄ変換特性直線１８に近付けることができ
る。このときＡ／Ｄ変換特性直線２６は、点ａ１，ａ２
とＡ／Ｄ変換特性直線１８上の点ｂ１，ｂ２が重なるよ
うに縦軸方向及び傾きを補正することになる。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】

【数３】

【０００９】なお、Ｙは補正演算後のデジタル値、Ｘは
補正演算前のデジタル値、ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２は図
１２に示すデジタル値を示す。また、Ａ，Ｂは補正値を
示す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような従
来のデータ補正方法では、Ａ／Ｄ変換結果に含まれるゲ
イン／オフセット誤差は、その特性が直線的なものであ
れば充分補正できるといえる。しかし、実際にはこれに
非直線性誤差も含まれ、図１３のライン２７に示すよう
にその特性が曲線状となる場合が多く、これを従来の補
正方法で補正演算をしても図１３のライン２８に示すよ
うに補正値を求めた点ａ１，ａ２の２ポイント以外は理
想直線１８から離れた値となってしまい、演算による補
正効果があまり上がらず、プラントの動作状況の正確な
把握やプラントへの正確な制御信号の出力などは難しい
ものであった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、Ａ／Ｄ変換装置及びＤ／Ａ
変換装置においてゲイン／オフセット誤差の吸収、及び
非直線性誤差の低減を行うことで、より高精度のＡ／Ｄ
変換及びＤ／Ａ変換を行えるデータ補正方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明のデータ補正
方法は、Ａ／Ｄ変換装置において、アナログ信号をデジ
タル信号に変換した後のデジタル信号を最小二乗法を用
いて求められたデジタル信号と、予め与えられた理想デ
ジタル信号との値の差分により補正値を求め、この補正
値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び非直線性誤差
を補正演算することを特徴とするものである。

【００１３】第２の発明のデータ補正方法は、Ａ／Ｄ変
換装置において、異なる３点以上の入力アナログ信号の
値をそれぞれ変換した３点以上のデジタル信号の値と、
上記異なる３点以上の入力アナログ信号の値にそれぞれ
対応する正確な３点以上の入力アナログ信号の値をそれ
ぞれ変換した３点以上のデジタル信号の値との差分によ
り補正値を求め、この補正値に基づいてゲイン／オフセ
ット誤差及び非直線性誤差を補正演算することを特徴と
するものである。

【００１４】第３の発明のデータ補正方法はＤ／Ａ変換
装置において、予め与えられた理想デジタル信号より変
換されたアナログ信号を理想的なアナログ信号出力にな
るよう調整したときのデジタル値を求めそれらより最小
二乗法を用いて求められたデジタル信号と、予め与えら
れた理想デジタル信号との値の差分により補正値を求
め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び
非直線性誤差を補正演算することを特徴とするものであ
る。

【００１５】第４の発明のデータ補正方法は、異なる３
点以上の予め与えられた理想デジタル信号の値をそれぞ
れ変換した３点以上のアナログ信号を理想的なアナログ
信号出力になるように調整したときのそれぞれ対応する
デジタル信号の値と、上記異なる３点以上の予め与えら
れた理想デジタル信号の値との差分により補正値を求
め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び
非直線性誤差を補正演算することを特徴とするものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。図１は本実施の形態１及び後述する実
施の形態２に係るＡ／Ｄ変換装置を含む回路構成を示す
ブロック図である。図２は本実施の形態１によるＡ／Ｄ
変換特性を示す図である。図３は本実施の形態１に係る
データ補正方法の処理を示すフローチャートである。

【００１７】図１において、１はプラント３０などから
Ａ／Ｄ変換装置１０３及びＣＰＵ１０２を備えたプラン
トコントローラ１００へ入力されるアナログ信号であ
り、複数入力される。Ａ／Ｄ変換装置１０３において、
２はアナログ信号１を受け取るアナログ入力回路、３は
複数チャンネルあるアナログ信号の内の１つを選択する
ためのマルチプレクサ回路、４はマルチプレクサ回路３
へのチャンネルセレクト信号、５はマルチプレクサ回路
３よりセレクトされたアナログ信号、６はアナログ信号
をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路、８は
Ａ／Ｄ変換回路６でデジタル化されたデジタル信号７を
処理しプラントコントローラのＣＰＵ１０２へデータ９
を送信するＣＰＵである。

【００１８】プラント３０からのアナログ信号１はアナ
ログ入力回路２を介してマルチプレクサ回路３に入力さ
れる。次にマルチプレクサ回路３においてセレクトされ
たアナログ信号５は次段のＡ／Ｄ変換回路６でｍビット
のデジタル信号７に変換され、ＣＰＵ８に入力される。
そしてＣＰＵ８はプラントコントローラのＣＰＵ１０２
へデータ９を送信する。この時の変換特性と本実施の形
態１のデータ補正方法を用いた場合の変換特性を図２に
示す。図２において、１７はゲイン／オフセット誤差及
び非直線性誤差を含んだＡ／Ｄ変換結果の特性曲線であ
り、図１におけるアナログ信号１とｍビットデジタル信
号７との関係を示したものである。図２の１６は特性曲
線１７より最小二乗法を用いて導いた特性直線である。
図２では例として点ａ１〜ａ５の５ポイントで特性直線
１６を導いている。また、１８は特性直線１６に補正演
算を施した特性直線であり、これはＡ／Ｄ変換結果の理
想的な特性直線である。そして１９は本データ補正方法
によって得られる最終的な補正結果を示す特性曲線であ
る。

【００１９】次に動作について説明する。図１におい
て、プラント３０より入力された複数のアナログ信号１
は、アナログ入力回路２を介してマルチプレクサ回路３
に入力される。マルチプレクサ回路３はＣＰＵ８から入
力されるチャンネルセレクト信号４により複数のアナロ
グ信号の内、１つをセレクトしＡ／Ｄ変換回路６へ入力
する。Ａ／Ｄ変換回路６では、アナログ信号５をそれに
対応するデジタル信号７に変換しＣＰＵ８へ入力する。
しかし、ＣＰＵ８へ入力されたデジタル信号７はこれら
の回路を通ってくる間に、はじめに入力されたアナログ
信号に対応しないものとなっている場合が多い。これを
グラフに表すと図２の特性曲線１７のようになる。本実
施の形態１では、この特性曲線１７を理想特性直線１８
に最も誤差の影響が小さくなるポイントにて近付けるよ
うにしたものであり、補正演算に最小二乗法を採用して
いる。

【００２０】以下、図２にて説明を続ける。特性曲線１
７を予め最小二乗法によって、特性直線１６を導いてい
る。この時、最小二乗法は点ａ１〜ａ５の各ポイントに
おいて垂線を引き特性直線１６との交点までの距離Ｌ１
〜Ｌ５の合計が最小となるような特性直線１６を求める
ものであり、これにより特性直線１６を非直線性誤差の
影響が最小となる直線とすることができる。またこの
後、特性直線１６上の点ａ１’，ａ５’と理想直線１８
の２ポイントｂ１，ｂ５より補正値を求める。そして、
この補正値により特性曲線１７の任意の値を補正演算す
ることにより、ゲイン／オフセット誤差は補正され、ま
た非直線性誤差の影響が最小となる特性曲線１９を導く
ことができる。なお、最小二乗法の後に行う補正演算は
従来技術の補正演算式を用いるものとする。

【００２１】次に、この一連の動作を図３のフローチャ
ートで説明する。前述のようにこのデータ補正方法で
は、予め補正値を算出しておかなくてはならないため、
本Ａ／Ｄ変換装置１０３の持つ動作モードとしては、
“補正値算出モード”及び“Ａ／Ｄ変換モード”の２モ
ードを用意しておくものとする（ステップ３０１）。は
じめは本Ａ／Ｄ変換装置１０３内の回路誤差によりチャ
ンネル毎の補正値を求める必要があるため、補正値算出
モードとしておく。補正値算出モードでは、まず複数あ
るチャンネルの内、どのチャンネルの補正値を算出する
かを決めるため、ＣＰＵ８よりチャンネルセレクト信号
４を出力する（ステップ３０２）。このとき、アナログ
信号１には正確な値を入力する必要があるためアナログ
入力回路２に図示しない電圧発生器などを接続してお
く。電圧発生器より図２の点ｂ１に対応する正確なアナ
ログ値を入力し（ステップ３０３）、Ａ／Ｄ変換後のデ
ジタル値をリードする（ステップ３０４）。このデジタ
ル値は図２の点ａ１となる。同じ方法を他のポイントに
ついても行い図２の点ａ２〜ａ５の値を求める。点ａ１
〜ａ５により得られたものが図２の特性曲線１７とな
る。次に、これらの値より最小二乗法を用いて図２の直
線１６を求め（ステップ３０５）、その最小値の点ａ
１’と最大値の点ａ５’を求める。この２点ａ１’，ａ
５’及び理想特性直線１８上の最小値の点ｂ１，最大値
の点ｂ５が分かれば補正値Ａ，Ｂを求めることができ
（ステップ３０６）、求められた補正値はメモリＩＣ等
に格納しておく（ステップ３０７）。これで、該当チャ
ンネルの補正値は算出できたことになり、他チャンネル
の補正値を算出する必要がある場合はＣＰＵ８からのチ
ャンネルセレクト信号４を任意の値とした後、上記と同
様の方法で補正値を算出する。

【００２２】各チャンネルの補正値が算出できれば、本
Ａ／Ｄ変換装置１０３の動作モードを“Ａ／Ｄ変換モー
ド”とする。本Ａ／Ｄ変換モードは、実際のプラント３
０で通常使用する場合のモードであるため、アナログ信
号１には実際のプラント３０からの信号接続としてお
く。そして、プラント３０から任意のアナログ信号が入
力されても、前述の補正値で補正演算（ステップ３０
８，３０９）を施すことにより、ゲイン／オフセット誤
差は完全に補正され、また非直線性誤差はその影響が最
小となる値に補正されるため、図２の曲線１９に示す特
性とすることができる。

【００２３】このようなデータ補正方法によりプラント
からのアナログ信号をより精度よく受け取ることができ
るためプラントの動作状況が正確に把握でき、ひいては
コントローラの制御性の向上につながる。

【００２４】実施の形態２．上記の実施の形態１では、
図２の特性曲線１７より最小二乗法を用いて特性直線１
６を導いており、非直線性誤差の値が比較的小さい場合
には効果的な方法だといえる。しかし、非常に大きな非
直線性誤差が出ている場合、つまり特性曲線のカーブが
急になっている場合等には、この方法では直線性誤差の
最小値を見いだすことは出来てもそれ以上の補正をする
ことはできない。そこで、本実施の形態２では、この最
小二乗法を用いず特性曲線１７上の各点ａ１〜ａ５につ
いてそれぞれに補正値を求め補正演算することとしたの
で、非直線性誤差が大きく出ている場合でもそれらを補
正し理想の値に近付けることができる。

【００２５】このことを図４に基づいて説明する。図２
の点ａ１’，ａ５’について求めた補正値を図４では、
点ａ１，ａ２間、点ａ２，ａ３間、点ａ３，ａ４間、点
ａ４，ａ５間それぞれについて求めることとし、各ポイ
ントの範囲内で補正演算を行えば、図４に示すように非
直線性誤差も低減でき、また同時にゲイン／オフセット
誤差も補正できるため、より理想特性直線１８に近付け
ることができる。

【００２６】この一連の動作を図５のフローチャートで
説明する。実施の形態１と同様に本実施の形態２のデー
タ補正方法では、予め補正値を算出しておかなければな
らないため、本Ａ／Ｄ変換装置１０３（図１参照）の持
つモードとしては、“補正値算出モード”及び“Ａ／Ｄ
変換モード”の２モードを用意しておくものとする（ス
テップ５０１）。まず、はじめは本Ａ／Ｄ装置内の各回
路誤差によりチャンネル毎の補正値を求める必要がある
ため、補正値算出モードとしておく。補正値算出モード
では、まず複数あるチャンネルの内、どのチャンネルの
補正値を算出するかを決めるため、ＣＰＵ８よりチャン
ネルセレクト信号４を出力する（ステップ５０２）。こ
のとき、アナログ信号１には正確な値を入力する必要が
あるためアナログ入力回路２（図１参照）には図示しな
い電圧発生器などを接続しておく。電圧発生器より図４
の点ｂ１に対応する正確なアナログ値を入力し（ステッ
プ５０３）、Ａ／Ｄ変換後のデジタル値をリードする
（ステップ５０４）。このデジタル値は図４の点ａ１と
なる。つぎに、上記同様、電圧発生器により図４の点ｂ
２に対応する正確なアナログ値を入力し、Ａ／Ｄ変換後
のデジタル値をリードする。このデジタル値が図４の点
ａ２となる。同じ方法を図４の点ｂ３，ｂ４，ｂ５につ
いても行い点ａ３，ａ４，ａ５の値を求める。点ａ１〜
ａ５の値をリードした後、点ａ１，ａ２間、点ａ２，ａ
３間、点ａ３，ａ４間、点ａ４，ａ５間についてそれぞ
れの補正値を算出する（ステップ５０５〜５０９）。ま
た、他のチャンネルについても補正値を求める場合は、
ＣＰＵ８からのチャンネルセレクト信号４を任意の値と
した後、上記と同様の方法で補正値を算出する。

【００２７】各チャンネルの補正値が算出できれば、本
Ａ／Ｄ変換装置１０３の動作モードを“Ａ／Ｄ変換モー
ド”とする。本モードは、実際のプラント３０で通常使
用する場合のモードであるため、アナログ信号１には実
際のプラント３０からの信号接続としておく。そして、
プラント３０から任意のアナログ信号が入力されても、
前述の補正値で補正演算（ステップ５１０，５１１）を
施すことにより、ゲイン／オフセット誤差は完全に補正
され、また非直線性誤差も理想直線１８に近づくよう補
正されるため、図４の曲線２０に示す特性とすることが
できる。また、上記では点ａ１〜ａ５の５ポイントで補
正値を算出したが、このポイント数を増やせばもっと理
想直線に近づけることができる。

【００２８】このようなデータ補正方法によりプラント
からのアナログ信号をより精度よく受け取ることができ
るためプラントの動作状況が正確に把握でき、ひいては
コントローラの制御性の向上につながる。

【００２９】実施の形態３．また、上記実施の形態１及
び実施の形態２では、Ａ／Ｄ変換について述べたが、同
様のデータ補正方法をＤ／Ａ変換についても応用するこ
とができる。本実施の形態３を図６，図７及び図８に基
づいて説明する。図６は本実施の形態３によるＤ／Ａ変
換装置２０１の回路構成を含むブロック図であり、プラ
ントコントローラのＣＰＵ２０２からプラント３０への
制御信号出力は本Ｄ／Ａ変換装置２０１を介して行われ
る。プラントコントローラ２００からＤ／Ａ変換装置２
０１のＣＰＵ８へ送られる制御データ１５はデジタルデ
ータであり、これをＣＰＵ８は次段のＤ／Ａ変換回路１
０へデジタル信号（デジタルデータ）７として出力す
る。Ｄ／Ａ変換回路１０で変換されたアナログ信号１１
はマルチプレクサ回路１２に入力され、ＣＰＵ８からの
チャンネルセレクト信号４によって任意のチャンネルの
アナログ出力回路１３に入力される。そして、アナログ
出力信号１４は各プラント３０へと出力される。このと
きアナログ出力信号１４は、これらの回路を通ってくる
間に、Ａ／Ｄ変換装置の場合と同じくゲイン／オフセッ
ト誤差及び非直線性誤差が発生する。このときの変換特
性と本実施の形態３のデータ補正方法を用いた場合の変
換特性を図７に示す。補正演算はＣＰＵ８にて行われる
こととなり、予め回路誤差を見込んだｍビットのデジタ
ル信号７を出力するものである。

【００３０】図７は本実施の形態３におけるＤ／Ａ変換
特性を示すグラフである。図７において、２２はゲイン
／オフセット誤差及び非直線性誤差を含んだＤ／Ａ変換
結果の特性曲線であり、図６におけるアナログ信号１４
とｍビットデジタル信号７との関係を示したもである。
図７の２１は特性曲線２２より最小二乗法を用いて導い
た特性直線であり、図７では例として点ａ１〜ａ５の５
ポイントで特性直線２１を導いている。また、２３は特
性直線２１に補正演算を施していた特性直線であり、こ
れはＤ／Ａ変換結果の理想的な直線である。そして２４
は本補正方法によって得られる最終的な補正結果を示す
特性曲線である。

【００３１】ここまでの考えかたとしては、実施の形態
１におけるＡ／Ｄ変換装置とほぼ同様であるが、その実
現方法が異なるので、一連の動作を図８のフローチャー
トで説明する。実施の形態１の場合と同様に本実施の形
態３のデータ補正方法では予め補正値を算出しておかな
くてはならないため、本Ｄ／Ａ変換装置２０１の持つ動
作モードとしては、“補正値算出モード”及び“Ｄ／Ａ
変換モード”の２モードを用意しておくものとする（ス
テップ８０１）。はじめは、Ｄ／Ａ変換装置２０１内の
回路誤差によりチャンネルごとの補正値を求める必要が
あるため、補正値算出モードとしておき、アナログ出力
回路１３には、高精度の電圧計（図示せず）を接続して
おく。補正値算出モードでは、まず複数あるチャンネル
の内、どのチャンネルの補正値を算出するかを決めるた
め、ＣＰＵ８よりチャンネルセレクト信号４を出力する
（ステップ８０２）。次にＣＰＵ８より図７の点ｂ１の
値を出力し、予め接続しておいた高精度電圧計の値を見
ながら（ステップ８０３）任意の値となるようＣＰＵ８
の出力データを調整していく（ステップ８０４）。この
値が図７の点ａ１となる。同じ方法で点ｂ２，ｂ３，ｂ
４，ｂ５についても行い、図７の点ａ２，ａ３，ａ４，
ａ５の値を求める。これが図７の特性曲線２２となる。

【００３２】次に、これら点ａ１〜ａ５の値より最小二
乗法を用いて図７の特性直線２１を求め、その最小値の
点ａ１’と最大値の点ａ５’を求める（ステップ８０
５）。この２点ａ１’，ａ５’が分かれば補正値Ｃ，Ｄ
を求めることができ（ステップ８０６）、求められた補
正値はメモリＩＣ等に格納しておく（ステップ８０
７）。これで、該当チャンネルの補正値は算出できたこ
とになり、他チャンネルの補正値を算出する必要がある
場合はＣＰＵ８からのチャンネルセレクト信号４を任意
の値とした後、上記と同様の方法で補正値を算出する。

【００３３】各チャンネルの補正値が算出できれば、本
Ｄ／Ａ変換装置２０１の動作モードを“Ｄ／Ａ変換モー
ド”とする。本Ｄ／Ａ変換モードは、実際のプラント３
０で通常使用する場合のモードであるため、アナログ出
力信号１４の接続は実際のプラント３０からの信号接続
としておく。そして、プラントコントローラ２００から
任意のデジタル信号が出力されても、前述の補正値で補
正演算を施すことにより（ステップ８０８，８０９）、
ゲイン／オフセット誤差は完全に補正され、また非直線
性誤差はその影響が最小となる値に補正されるため、図
７の特性曲線２４に示す特性とすることができる。

【００３４】このようなデータ補正方法によりプラント
コントローラからの制御信号をより精度よくプラントへ
送ることができるためコントローラの制御性の向上につ
ながる。

【００３５】なお、Ｄ／Ａ変換において回路誤差から導
く補正値の算出法はＡ／Ｄ変換の場合とは異なり、次の
式（４），（５），（６）による方法で算出できる。

【００３６】

【数４】

【００３７】

【数５】

【００３８】

【数６】

【００３９】なお、Ｙは補正演算後のデジタル値、Ｘは
補正演算前のデジタル値、Ｃ，Ｄは補正値、ｘ１，ｘ
２，ｙ１，ｙ２とデジタル値（図１２参照）を示す。

【００４０】実施の形態４．上記実施の形態３では、図
７の特性曲線２２より最小二乗法を用いて特性直線２１
を導いており、非直線誤差の値が比較的小さい場合には
効果的な方法だといえる。しかし、非常に大きな非直線
誤差が出ている場合、つまり特性曲線のカーブが急にな
っている場合等には、この方法では直線性誤差の最小値
を見いだすことは出来てもそれ以上の補正をすることは
できない。このことはＡ／Ｄ変換装置の場合と同様であ
る。

【００４１】そこで、本実施の形態４では、この最小二
乗法を用いず特性曲線２２上の各点ａ１〜ａ５について
それぞれ補正値を求め補正演算することとしたので、非
直線性誤差が大きく出ている場合でもそれらを補正し理
想の値に近付けることができる。このことを図９に示す
グラフを基に説明する。図７で点ａ１’，ａ５’につい
て求めた補正値を図９では、点ａ１，ａ２間、点ａ２，
ａ３間、点ａ３，ａ４間、点ａ４，ａ５間それぞれにつ
いて求めることとし、各ポイントの範囲内で補正演算を
行えば、図９に示すように非直線性誤差も低減でき、ま
た同時にゲイン／オフセット誤差も補正できるため、よ
り理想直線特性２３を近付けることができる。

【００４２】この一連の動作を図１０のフローチャート
で説明する。実施の形態３と同様に本実施の形態４のデ
ータ補正方法では、予め補正値を算出しておかなければ
ならないため、本Ｄ／Ａ変換装置２０１（図６参照）の
持つモードとしては、“補正値算出モード”及び“Ｄ／
Ａ変換モード”の２モードを用意しておくものとする
（ステップ９０１）。はじめは本Ｄ／Ａ変換装置２０１
内の回路誤差によりチャンネル毎の補正値を求める必要
があるため、補正値算出モードとしておき、アナログ出
力回路１３（図６参照）には、高精度の電圧計（図示せ
ず）を接続しておく。補正値算出モードでは、まず複数
あるチャンネルの内、どのチャンネルの補正値を算出す
るかを決めるため、ＣＰＵ８よりチャンネルセレクト信
号４を出力する（ステップ９０２）。次にＣＰＵ８より
点ｂ１の値を出力し、予め接続しておいた高精度電圧計
の値を見ながら（ステップ９０３）任意の値となるよう
ＣＰＵ８の出力データを調整していく（ステップ９０
４）。この値が図９の点ａ１となる。同じ方法で点ｂ
２，ｂ３，ｂ４，ｂ５についても行い、図９の点ａ２，
ａ３，ａ４，ａ５の値を求める。これが図９の特性曲線
２２となる。点ａ１〜ａ５の値をリードした後、点ａ
１，ａ２間、点ａ２，ａ３間、点ａ３，ａ４間、点ａ
４，ａ５間についてそれぞれの補正値Ｃ，Ｄを算出する
（ステップ９０５〜９０９）。また、他のチャンネルに
ついても補正値を求める場合は、ＣＰＵ８からのチャン
ネルセレクト信号４を任意の値とした後、上記と同様の
方法で補正値を算出する。

【００４３】各チャンネルの補正値が算出できれば、本
Ｄ／Ａ変換装置２０１の動作モードを“Ｄ／Ａ変換モー
ド”とする。本Ｄ／Ａ変換モードは、実際のプラント３
０で通常使用する場合のモードであるため、アナログ出
力信号１４の接続は実際のプラント３０への信号接続と
しておく。そして、プラントコントローラ２００から任
意の制御信号が出力されても、前述の補正値で補正演算
（ステップ９１０，９１１）を施すことにより、ゲイン
／オフセット誤差は完全に補正され、また非直線性誤差
も理想特性直線２３に近づくよう補正されるため、図９
の曲線２５に示す特性とすることができる。また、上記
では点ａ１〜ａ５の５ポイントで補正値を算出したが、
このポイント数を増やせばもっと理想特性直線２３に近
づけることができる。

【００４４】このようなデータ補正方法により、プラン
トコントローラからの制御信号をより精度よくプラント
へ送ることができるためコントローラの制御性の向上に
つながる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、Ａ
／Ｄ変換装置において、変換後のデジタル信号を最小二
乗法を用いて求められたデジタル信号と、予め与えられ
た理想デジタル信号との値の差分により補正値を求め、
この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び非直
線性誤差を補正演算するようにしたので、従来のデータ
補正方法では補正しきれなかったゲイン／オフセット誤
差及び非直線性誤差を最小限に抑えることができ、より
高精度なＡ／Ｄ変換装置を提供できるという効果が得ら
れる。

【００４６】第２の発明によれば、Ａ／Ｄ変換装置おい
て、異なる３点以上の入力アナログ信号の値をそれぞれ
変換した３点以上のデジタル信号の値と、上記異なる３
点以上の入力アナログ信号の値にそれぞれ対応する正確
な３点以上の入力アナログ信号の値をそれぞれ変換した
３点以上のデジタル信号の値との差分により補正値を求
め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び
非直線性誤差を補正演算するようにしたので、従来のデ
ータ補正方法では補正しきれなかったゲイン／オフセッ
ト誤差及び非直線性誤差を最小限に抑えることができ、
また、特に非直線性誤差が非常に大きい場合でも効果が
あり、したがって、より高精度なＡ／Ｄ変換装置を提供
できるという効果が得られる。

【００４７】第３の発明によれば、Ｄ／Ａ変換装置にお
いて、変換後のアナログ信号を最小二乗法を用いて求め
られたアナログ信号と、予め与えられた理想アナログ信
号との値の差分により補正値を求め、この補正値に基づ
いてゲイン／オフセット誤差及び非直線性誤差を補正演
算するようにしたので、従来のデータ補正方法では補正
しきれなかったゲイン／オフセット誤差及び非直線性誤
差を最小限に抑えることができ、より高精度なＤ／Ａ変
換装置を提供できるという効果が得られる。

【００４８】第４の発明によれば、Ｄ／Ａ変換装置にお
いて、異なる３点以上の入力デジタル信号の値をそれぞ
れ変換した３点以上のアナログ信号の値と、上記異なる
３点以上の入力デジタル信号の値にそれぞれ対応する正
確な３点以上の入力デジタル信号の値をそれぞれ変換し
た３点以上のアナログ信号の値との差分により補正値を
求め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及
び非直線性誤差を補正演算するようにしたので、従来の
データ補正方法では補正しきれなかったゲイン／オフセ
ット誤差及び非直線性誤差を最小限に抑えることがで
き、また、特に非直線性誤差が非常に大きい場合でも効
果があり、したがって、より高精度なＤ／Ａ変換装置を
提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係
るＡ／Ｄ変換装置の回路構成を含むブロック図である。

【図２】 実施の形態１に関するＡ／Ｄ変換特性を示す
グラフである。

【図３】 実施の形態１の動作に関するフローチャート
である。

【図４】 実施の形態２に関するＡ／Ｄ変換特性を示す
グラフである。

【図５】 実施の形態２の動作に関するフローチャート
である。

【図６】 本発明の実施の形態３及び実施の形態４に係
るＡ／Ｄ変換装置の回路構成を含むブロック図である。

【図７】 実施の形態３に関するＤ／Ａ変換特性を示す
グラフである。

【図８】 実施の形態３の動作に関するフローチャート
である。

【図９】 実施の形態４に関するＤ／Ａ変化特性を示す
グラフである。

【図１０】 実施の形態４の動作に関するフローチャー
トである。

【図１１】 従来のＡ／Ｄ変換装置の回路構成を含むブ
ロック図である。

【図１２】 従来のＡ／Ｄ変換特性を示すグラフであ
る。

【図１３】 従来のＡ／Ｄ変換特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ アナログ信号、２ アナログ入力回路、３，１２
マルチプレクサ回路、４ チャンネルセレクト信号、５
アナログ信号、６ Ａ／Ｄ変換回路、７ ｍビットデ
ジタル信号、８ ＣＰＵ、９，１５ データ、１０ Ｄ
／Ａ変換回路、１１ アナログ信号、１３ アナログ出
力回路、１４ アナログ出力信号、３０ プラント、１
００，２００ プラントコントローラ、１０２，２０２
プラントコントローラのＣＰＵ、１０３ Ａ／Ｄ変換
装置、２０１ Ｄ／Ａ変換装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたアナログ信号をデジタル信号
   に変換して出力するＡ／Ｄ変換装置において、アナログ
   信号をデジタル信号に変換した後のデジタル信号を最小
   二乗法を用いて求められたデジタル信号と、予め与えら
   れた理想デジタル信号との値の差分により補正値を求
   め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び
   非直線性誤差を補正演算することを特徴とするＡ／Ｄ変
   換装置におけるデータ補正方法。
2. 【請求項２】 入力されたアナログ信号をデジタル信号
   に変換して出力するＡ／Ｄ変換装置において、異なる３
   点以上の入力アナログ信号の値をそれぞれ変換した３点
   以上のデジタル信号の値と、上記異なる３点以上の入力
   アナログ信号の値にそれぞれ対応する正確な３点以上の
   入力アナログ信号の値をそれぞれ変換した３点以上のデ
   ジタル信号の値との差分により補正値を求め、この補正
   値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び非直線性誤差
   を補正演算することを特徴とするＡ／Ｄ変換装置におけ
   るデータ補正方法。
3. 【請求項３】 入力されたデジタル信号をアナログ信号
   に変換して出力するＤ／Ａ変換装置において、予め与え
   られた理想デジタル信号より変換されたアナログ信号を
   理想的アナログ信号出力になるよう調整したときのデジ
   タル値を求めそれらより最小二乗法を用いて求められた
   デジタル信号と、予め与えられた理想デジタル信号との
   値の差分により補正値を求め、この補正値に基づいてゲ
   イン／オフセット誤差及び非直線性誤差を補正演算する
   ことを特徴とするＤ／Ａ変換装置におけるデータ補正方
   法。
4. 【請求項４】 入力されたデジタル信号をアナログ信号
   に変換して出力するＤ／Ａ変換装置において、異なる３
   点以上の予め与えられた理想デジタル信号の値をそれぞ
   れ変換した３点以上のアナログ信号を理想的なアナログ
   信号出力になるように調整したときのそれぞれ対応する
   デジタル信号の値と、上記異なる３点以上の予め与えら
   れた理想デジタル信号の値との差分により補正値を求
   め、この補正値に基づいてゲイン／オフセット誤差及び
   非直線性誤差を補正演算することを特徴とするＤ／Ａ変
   換装置におけるデータ補正方法。