JP2001053608A - A/d、d/a変換回路 - Google Patents
A/d、d/a変換回路Info
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Abstract
し、自動誤差補正を行なうA/D、D/A変換装置を得
る。 【解決手段】 入力されるアナログ信号を生ディジタル
値に変換するA/D変換部と、基準アナログ信号をA/
D変換部により変換された基準ディジタル値を用いて、
出力すべきディジタル値に対応したA/D変換値をディ
ジタル値毎に予め算出する制御手段と、この制御手段に
より算出されたA/D変換値を、アドレスがディジタル
値に相当する形式で格納したデータテーブルと、A/D
変換部によりアナログ信号から変換された生ディジタル
信号とデータテーブルにおけるA/D変換値とを比較
し、内容が一致したアドレスをディジタル値として出力
する比較回路と、を備えた。
Description
ル信号或いはアナログ信号を変換し、アナログ信号或い
はディジタル信号として出力するA/D、D/A変換回
路において、特にMPUでの処理を低減させ、高速化を
図る技術に関する。
MPUと称す)の計算処理によりスケーリングされたデ
ィジタル値に変換するA/D変換回路の構成を示す構成
図である。図において、100はアナログ信号S10を
ディジタル信号(以下、生ディジタル値と称す)S11
に変換するA/D変換部、101はアナログ信号S10
に誤差補正用の基準アナログ信号を入力したことを知ら
せるためのスイッチ、102は基準アナログ信号がオフ
セット値かゲイン値かを知らせるためのスイッチ、10
3は基準アナログ信号が入力された時の生ディジタル値
S11を記憶保持しておくための不揮発性メモリ、10
4は不揮発性メモリ103に記憶されているオフセット
値、ゲイン値をもとに生ディジタル値S11をスケーリ
ング処理し、ディジタル値S12を出力するMPUであ
る。なお、基準アナログ信号の入力はオフセット値とゲ
イン値の2種類ある。
って変換された生ディジタル値は、A/D変換部を構成
する部品のバラツキおよび周囲温度の変化によるA/D
変換部を構成する部品の特性変化により誤差を発生す
る。したがって、どの装置においても同一アナログ値を
入力した場合に同一ディジタル値に変換するように補正
をしなければならない。この補正方法として、ボリュー
ム抵抗による部品誤差および特性変化を補正する方法
と、以下に示すスケーリング処理による補正とがある。
スケーリング処理のメリットは、A/D変換部の分解能
とディジタル値S12の分解能が一致していなくても補
正ができることである。これによりA/D変換部の分解
能をディジタル値S12の分解能より高くしておくこと
により、ノイズ等によりA/D変換部に発生した誤差を
ディジタル値S12に現れにくくすることができる。
5は、A/D変換部に入力されたアナログ信号を生ディ
ジタル値に変換する特性を示しており、なおかつA/D
変換部により変換された生ディジタル値を0−4000
(分解能4000)のディジタル値にスケーリングする
処理を示す図である。図において、105はスイッチ1
01及びスイッチ102により知らされ、入力された基
準アナログ信号のオフセット値(以下、Voffsetと称
す)が、A/D変換部100により変換された生ディジ
タル値(Doffset)、106は同様に知らされた基準ア
ナログ信号のゲイン値(Vgain)が、A/D変換部10
0により変換された生ディジタル値(Dgain)であり、
DoffsetとDgainは不揮発性メモリ103に記憶保持さ
れる。
4は任意のアナログ信号(Vin)を入力したときにA
/D変換部により変換された生ディジタル値(Din)
に対して以下の計算式によりスケーリング値(Ds)を
計算する。 Ds=(Din−Doffset)/{(Dgain−Doffset)/分解能} (式1) ここで、Dinは、任意のアナログ信号(Vin)に対
する生ディジタル値である。
によりアナログ出力の分解能に合ったディジタル値に変
換するD/A変換装置の概略構成図である。図におい
て、110は入力された任意のディジタル信号S13を
アナログ出力の分解能にあわせて変換するための計算処
理を実行し、アナログ出力の分解能に合うように変換処
理されたディジタル値(以下、変換ディジタル値と称
す)S14を出力するMPU、111は変換ディジタル
値S14をアナログ信号S15に変換するためのD/A
変換部、112は装置のD/A変換特性を変えるための
アナログ出力の調整モードに入るためのスイッチ、11
3はスイッチ112により調整モードに入った時にオフ
セット調整またはゲイン調整を選択するスイッチ、11
4は調整モード時に変換ディジタル値を増減させること
によりアナログ出力を増減させ調整するためのスイッ
チ、115はオフセット調整時とゲイン調整時にスイッ
チ113をSETにしたときの変換ディジタル値S14
を記憶保持する不揮発性メモリである。
(分解能4000)をアナログ出力0−10Vに変換す
るための処理を示す図である。一般的に、D/A変換部
111の分解能はディジタル信号S13よりも大きな分
解能を有している。このため、ディジタル信号S13を
D/A変換部の分解能に合った値に変換する必要があ
る。図において、116はディジタル信号の値が0の時
の変換ディジタル値(Dooff)であり、スイッチ11
2により調整モードに入り、スイッチ113及び114
により任意のアナログ値(オフセットアナログ値、本例
では0V)を出力するように増減し、スイッチ113を
SETの位置にしたときの値である。117は同様にア
ナログ出力が任意のアナログ値(ゲインアナログ値、本
例では10V)を出力する時の変換ディジタル値(Do
gain)である。Dooff及びDogainは不揮発性メモリ
に記憶保持される。
て、任意に入力されたディジタル値(A)に対する変換
ディジタル値(Da)を以下の計算式により求める。 Da=A×{(Dogain−Dooff)/分解能}+Dooff (式2) D/A変換部は図17に示すD/A変換特性の変換を実
行し、変換ディジタル値(Da)に対するアナログ値
(Vout)を出力する。
では、A/D変換すべきアナログ信号が入力されると、
MPU内部でソフトウェア処理としてスケーリング処理
を行い、ディジタル値として出力している。そのため、
処理に要する時間がMPUの処理能力に左右され、MP
Uが(式1)を高速に実行するためには、MPUの性能
を上げなければならない。つまり、アナログ信号を入力
してからディジタル値を出力する迄の応答性を向上させ
るためには、高機能なMPUが必要であり、この高機能
のMPUは非常に高価となってしまう。また、D/A変
換回路に置いても、MPUが内部でソフトウェア処理と
して(式2)を実行しており、A/D変換回路と同様な
問題点があった。
A/D及びD/A変換の高速化をはかる方法及び回路を
提供することを目的とする。さらに、部品のバラツキに
よる誤差(初期誤差)及び周囲温度の変化の影響を受け
ないA/D、D/A変換の方法及び回路を提供すること
を目的とする。
換回路は、入力されるアナログ信号を生ディジタル値に
変換するA/D変換部と、基準アナログ信号を上記A/
D変換部により変換された基準ディジタル値を用いて、
出力すべきディジタル値に相当するA/D変換値を上記
ディジタル値毎に予め算出する制御手段と、この制御手
段により算出されたA/D変換値を、アドレスがディジ
タル値に相当する形式で格納したデータテーブルと、A
/D変換部によりアナログ信号から変換された生ディジ
タル信号と上記データテーブルにおけるA/D変換値と
を比較し、内容が一致したアドレスをディジタル値とし
て出力する比較回路と、を備えたものである。
が入力された際のアナログ信号を基準アナログ信号とし
て変換されたDgain及びDoffsetからなる基準ディジタ
ル値を用い、データテーブルのアドレスADに格納する
A/D変換値Dinを Din={(Dgain−Doffset)/分解能}×AD+Dof
fset により求めるものである。
た際に出力されるA/D変換値と、予め基準電圧に対応
して出力されるであろう理論A/D変換値とを比較し、
上記A/D変換部の回路誤差を検出し、誤差を自動補正
するものである。
入力されるディジタル値をアナログ信号に変換するD/
A変換部と、オフセットディジタル値及びゲインディジ
タル値からなるテストディジタル値が上記D/A変換部
に入力された際に、上記D/A変換部より所定の基準電
圧を出力すべくオフセット/ゲイン調整されたディジタ
ル変換値を用いて、上記D/A変換部に出力するディジ
タル変換値を上記ディジタル値毎に予め算出する制御手
段と、この制御手段により算出されたディジタル変換値
を、アドレスがディジタル値に相当する形式で格納した
データテーブルと、を備え、データテーブルメモリに対
して、入力される上記ディジタル値に基づきリードアド
レスを指定することにより上記ディジタル変換値はリー
ドデータとして出力され、このデータをもとにD/A変
換行うものである。
aの算出は、オフセット/ゲイン調整されたD1及びD
2からなるディジタル変換値、及び、データテーブルの
アドレスに格納するディジタル値Aを用い、 Da=[(D2−D1)/{(ゲインディジタル値)−
(オフセットディジタル値)}]×{(A−オフセット
ディジタル値)}+D1 により求めるものである。
D/A変換され出力されるアナログ信号を、所定のスイ
ッチを切り換えることによりA/D変換回路にて再度A
/D変換を行ない、該A/D変換回路より出力される補
正ディジタル値と上記ディジタル値とを比較し、D/A
変換部の誤差を検出して誤差を自動補正するものであ
る。
わる実施例について説明する。 実施の形態1.図1は、本発明に係わるA/D変換回路
を示したブロック図である。従来技術の項目にて説明し
た図14と図1の違いは、例えばユーザからのスイッチ
操作等に伴うテスト指令S1をMPU4に入力すること
により、MPU4はその時A/D変換部1により変換さ
れた生ディジタル値S3を基準にデータテーブルを計算
し、メモリ3にデータテーブルを格納するようにした
点。また通常(テスト指令時以外)のA/D変換時は生
ディジル値S3とメモリ3内に格納されたデータテーブ
ルとを比較回路2により比較し、ディジタル値S4を出
力する点である。
ィジタル値S3に変換するA/D変換部、2はA/D変
換部1により変換された生ディジタル値S3とメモリ3
に格納されたデータテーブルの内容を比較し、一致した
アドレスをディジタル値S4として出力する比較回路、
3はデータテーブルが格納されたメモリであり、不揮発
性メモリにより構成される。4はテスト指令S1が入力
された時の生ディジタル値S3を基にデータテーブルの
作成を行なう制御手段に相当するMPUである。
ルについて、図2のデータテーブルの概略図を用いて説
明する。データテーブルにA/D変換値(生ディジタル
値S3)を格納する方法として、不揮発性メモリ3のア
ドレスnに対してディジタル値nに相当する生ディジタ
ル値を格納している。つまり、生ディジタル値とデータ
テーブルのA/D変換値を比較した際に、一致するアド
レスをそのままディジタル値S4として出力することが
できるように格納形式を定めている。
U4に入力された時、その時A/D変換部1に入力され
たアナログ信号S2に対する生ディジタル値S3を基準
A/D変換値とし、この基準A/D変換値をもとにMP
U4により作成される。ここで、基準A/D変換値は、
図15に示すDoffsetとDgainと同様に、テスト指令S
1がMPU4に入力されている際に、入力されたアナロ
グ信号S2が基準アナログ信号のオフセット値(Voffs
et)或いはゲイン値(Vgain)かを示すスイッチにより
区別され、それぞれのオフセット値(Voffset)及びゲ
イン値(Vgain)がA/D変換部100により変換され
た生ディジタル値(Doffset)、生ディジタル値(Dga
in)を有している。なお、データテーブル格納用メモリ
として不揮発性メモリを使用するのは回路及び装置の電
源ON/OFF時に毎回テスト指令S1に基づく基準A
/D変換値の入力を行ない、MPU4によりデータテー
ブルの作成を避けるためである。ただし、電源ON/O
FF時に毎回テスト指令S1に基づく基準A/D変換値
の入力実行を行ないMPU4によるデータテーブルを作
成するなら、データテーブル格納用メモリは揮発性メモ
リでよい。また、基準A/D変換値格納用の不揮発性メ
モリをデータデーブル格納用メモリとは別に持ち、電源
ON/OFF時には該不揮発性メモリに格納された基準
A/D変換値をもとにMPU4によりデータテーブルを
作成することにより、電源ON/OFF時に毎回テスト
指令S1に基づく基準A/D変換値の入力実行を避ける
ことができるので、データテーブル格納用メモリを揮発
性メモリにすることもできる。また、データテーブル格
納用メモリに不揮発性メモリを使用した場合において
は、電源ON/OFF時に毎回基準A/D変換値を基に
MPU4によるデータテーブルの作成を行なう必要がな
いため、基準A/D変換値格納用不揮発性メモリを省く
ことができる。
テーブルのアドレスとするとAD番地に格納するデータ
(Din)は、 Din={(Dgain−Doffset)/分解能}×AD+Doffset (式3) (但し、アドレスは0番地から始まるとする。)により
導くことができる。MPU4は、テスト指令S1入力時
に分解能数分の計算を実行しデータテーブルをメモリ3
に格納する。ここで言う分解能とは、A/D変換回路に
有するディジタル値のビット数に相当し、(Dgain−D
offset)間を分割する数のことである。なお、電源ON
/OFF時に分解能数分の計算をしてもよいことは言う
までもない。
回路2は、生ディジタル値S3とデータテーブルの内容
を比較し、一致したメモリのアドレスをディジタル値S
4として出力する。比較方式は二分岐比較方式を用いる
ことにより、zビットのディジタル分解能の一致アドレ
スを見つける回数は z+1 (回) 行なうことによりディジタル値を出力することができ
る。比較回路をハードウェアにて構成した場合、一般に
一回の比較に要する時間は約100nSである。したが
って、12ビットのディジタル分解能の一致アドレスを
見つける時間は 13(回)×約100(nS/回)=約1.3(μS) となり、MPUの性能に依存せず高速にスケーリング処
理を行なう。
力時のテストモード時に、MPU4が予めデータテーブ
ルに対して、生ディジタル値S3(Dgain、Doffset)
を元にA/D変換値を演算し格納しているので、テスト
モード以外の通常時では、A/D変換部1より出力され
る生ディジタル値S3と、データテーブルに格納されて
いるA/D変換値の比較のみを行い、一致したアドレス
をディジタル値S4として出力するので、MPU4に負
荷をかけることなく、高速にスケーリング処理を行うこ
とができる。ここで、データテーブルに格納されている
A/D変換値と生ディジタル値を比較することにより、
その一致したデータテーブルのアドレスがディジタル値
として出力されることにより、ハードウェア的に処理を
行うことができ、従来のごとく、MPUの性能にもよら
ず、より高速に処理でき、アナログ信号を入力してから
ディジタル値を出力するまでの応答性が向上するととも
に、高機能のMPUを用いずとも高速にA/D変換を行
うことができる。
形態1に加え、装置及び回路内の部品のバラツキ(初期
誤差)を補正する初期誤差補正機能と、周囲温度の変化
による装置及び回路の誤差を補正する温度ドリフト補正
機能とを加えたものである。図3は、本発明の実施の形
態2の構成を示すブロック図である。誤差を補正するた
めに、装置及び回路の仕様より十分に精度の良い基準電
圧1及び2を備えている。
る。基準電圧1及び2は予め決められた電圧であり、ア
ナログ入力信号範囲の下限または下限に近い電圧(基準
電圧1とする)と上限または上限に近い電圧(基準電圧
2とする)を備えている。この基準電圧1及び2の電圧
は予め決められており、A/D変換回路の動作がプログ
ラミングされたファームウェアに、基準電圧1及び2に
相当するA/D変換値の理論値が組み込まれている。
基準電圧1及び2のA/D変換値を取込み、ファームウ
ェアに予め組み込まれた値と電源ON時の基準電圧1及
び2のA/D変換値の差(誤差)を求め、比較回路2よ
り出力されたディジタル値S4に対してこの誤差分の補
正をかけて補正ディジタル信号を出力するものである。
なお、比較回路2において、テスト指令が入力されない
通常動作時に、MPU4が予めデータテーブルに対して
演算格納しているA/D変換値と、A/D変換部1より
出力される生ディジタル値S3との比較を行い、一致し
たアドレスをディジタル値S4として出力する点は、上
述した実施の形態1と同様である。初期誤差の要因は、
A/D変換部の部品のバラツキである。本例では、アナ
ログ入力信号と基準電圧1及び2が同一A/D変換部1
により変換されるため、上記の補正によりアナログ信号
入力時の初期誤差を補正することが可能になる。
す図を用いて初期誤差の補正方法を説明する。A/D変
換部の部品のバラツキにより、A/D変換特性は図4の
ように変化する。この時、 基準電圧1のA/D変換値: D1→D1’ 基準電圧2のA/D変換値: D2→D2’ へと変化する。
を作り直すことにより実現される。 X=(D1’)−(D1) Y=(D2’− D1’)/( D2−D1) とすると、データテーブルのAD番地に格納するデータ
(Din)は(式3)を変形した以下の式により求まる。 Din=[{(Dgain−Doffset)/分解能}/Y]×AD+
(Doffset−X)
バラツキなため、初期誤差の補正処理は電源ON時に一
回行ない、初期誤差を考慮したデータテーブルを作成
し、該データテーブルに基づき上述した実施の形態1の
動作を行なう。
する。A/D変換部1は周囲温度の変化による影響を受
けやすい。そこで、本実施の形態では、アナログ入力信
号範囲の下限または下限に近い電圧(基準電圧1とす
る)と上限または上限に近い電圧(基準電圧2とする)
を備えており、MPU4がSW1を基準電圧1及び2に
切換えることによりA/D変換回路のファームウェアに
組み込まれている基準電圧1及び2に相当するA/D変
換値からの変化量を求める。
作成されており、上記変化量の補正をかけることによ
り、周囲温度の変化による誤差(温度ドリフト誤差)を
補正することが可能となる。
す図を用いて温度ドリフト誤差の補正方法を説明する。
周囲温度の変化により、A/D変換特性は図5のように
変化する。この時、 基準電圧1のA/D変換値: D1→D1’ 基準電圧2のA/D変換値: D2→D2’ へと変化する。
(D1) を求め、A’をAに戻し、次に (傾きの変化)=(D2’−D1’)/(D2−D1) を求め、B’をBに戻す計算を行う。これを図で表すと
図6のようになる。
を実行する。 C=(A/D変換値)−{(D1’)−(D1)}を
計算 “C”と一致する“データテーブルのアドレスA
D”を検索 D=AD/{(D2’−D1’)/(D2−D1)}
を計算 Dを補正ディジタル値として出力 MPU4がこの計算を実行することにより周囲温度の変
化による誤差を補正する。
が有している特性のバラツキのための初期誤差補正を行
ない、データテーブルを修正すると共に、データテーブ
ルから出力されたディジタル値を周囲温度変化による誤
差を補正すべくMPUが演算するので、上述した実施の
形態1の効果に加え、精度の良いA/D変換を行なうこ
とができる。
わるD/A変換装置のブロック図である。図において、
6は例えばユーザによるスイッチ入力等によるテスト指
令S6を入力することにより、D/A変換部7に対して
オフセットディジタル値及びゲインディジタル値をテス
トディジタル値S7として出力するMPU、7はテスト
指令S6が入力されたテストモード時はテストディジタ
ル値S7に基づきアナログ信号を生成し、テスト指令S
6が入力されない通常モード時はディジタル変換値に基
づきアナログ信号を生成するD/A変換部、8はデータ
テーブルが格納された不揮発性メモリである。
/ゲイン調整をする必要があり、この調整はテスト指令
S6を入力することにより以下のように実行される。テ
スト指令S6が入力されると、D/A変換部7へはMP
U6から出力されるテストディジタル値S7が入力さ
れ、このテストディジタル値S7は、テスト指令S6と
同様にユーザによるスイッチ等の調整によりMPU6に
入力されるUP/DOWN指令により増減され、それに
よりD/A変換部より出力されるアナログ信号も増減す
る。
値の時に基準電圧V1を出力するオフセット調整と、ゲ
インディジタル値の時に基準電圧V2を出力するゲイン
調整を行なうべく、テスト指令S6が入力された際に、
予め決められた固定値のオフセットディジタル値入力時
に基づき、D/A変換部7より基準電圧V1を出力する
ように、MPU6に入力されるUP/DOWN指令に基
づきテストディジタル値S7としてのに基準ディジタル
変換値D1を増減させる。また、テスト指令S6が入力
された際に、予め決められた固定値のゲインディジタル
値入力時に基づき、D/A変換部7より基準電圧V2を
出力するように、MPU6に入力されるUP/DOWN
指令に基づきテストディジタル値S7としてのに基準デ
ィジタル変換値D2を増減させる。そして、基準ディジ
タル変換値D1及びD2はテスト指令S6完了時、不揮
発性メモリ8に格納される。これにより、電源ON/O
FF時に毎回オフセット/ゲイン調整を行う必要がなく
なり、電源ON時に不揮発性メモリに格納された基準デ
ィジタル変換値D1及びD2をもとにデータテーブルを
作成することができる。
とによりディジタル値Aに相当するディジタル変換値D
aは Da=[(D2−D1) /{(ゲインディジタル値)−(オフセットディジタル値)}] ×{(A−オフセットディジタル値)}+D1 (式4) により導くことができる。MPU6は、分解能数分の計
算を実行し、導き出されたディジタル値Aに相当するデ
ィジタル変換値Daをデータテーブルとして、不揮発性
メモリ8に格納する。ここで、不揮発性メモリ8に格納
されるデータテーブルの構成は、メモリの「アドレス」
=「ディジタル値」、「データ」=「ディジタル値に相
当するディジタル変換値」となっている。例えば、ディ
ジタル値100の時のディジタル変換値が(式4)によ
り2400となった場合、メモリの100番地に240
0が格納されることになる。
の違いは、基準ディジタル変換値D1及びD2を基にM
PU6は(式4)によりディジタル値Aに相当するディ
ジタル変換値Daを求め、図9に示すデータテーブルを
メモリに作成しておき、D/A変換すべきディジタル値
が入力された際に、該ディジタル値をメモリのアドレス
としてデータテーブルにアクセスし、ディジタル値に相
当するアドレスに格納されているディジタル変換値をD
/A変換部に送出することによりD/A変換毎にディジ
タル変換値をMPU6が計算する必要がなくなった点で
ある。
PU6に入力されたディジタル値Aにもとづき、MPU
6が不揮発性メモリ8のデータテーブルにアクセスし、
図10及び11に示すように、ディジタル値Aに相当す
るアドレスA番地リードを実行し、該アドレスに格納さ
れているデータすなわちディジタル変換値DaをD/A
変換部7に出力する。そして、D/A変換部7がこのと
きのメモリの出力データを取込みD/A変換することに
よりアナログ信号が出力される。つまり、メモリのリー
ドと同一操作を実行することにより、データテーブルの
アドレスA番地に格納されているディジタル変換値Da
を出力し、MPU6のディジタル変換値Daを求めるた
めの演算を省くことができる。
相当するアナログ出力を出力する場合、MPUがD/A
変換毎に(式4)の計算を実行する必要がなく、メモリ
のリードと同一操作を実行するのみでディジタル変換値
を求めることができる。すなわち、MPUに負荷をかけ
ることなく、高速に処理を行うことができる。一般的
に、メモリアクセスタイムは数10nSであり、この時
間でD/A変換ができMPUの性能に依存しない。
の形態2で説明した部品のバラツキ、周囲温度変化の誤
差影響を補正する誤差補正機能付A/D変換回路を設
け、該誤差補正機能付A/D変換回路からの誤差補正さ
れた補正ディジタル信号に基づき、D/A変換回路にお
ける部品のバラツキによる初期誤差及び周囲温度の変動
の影響による誤差を補正するものである。
である。図において、8は該誤差補正機能付A/D変換
回路、9は入力されたディジタル信号をアナログ信号に
変換するD/A変換回路、10はD/A変換部の誤差の
補正計算を実行するMPUである。
ツキによる初期誤差及び周囲温度の変動の影響による誤
差が発生する。そこで、実施の形態3で説明したD/A
変換回路9から出力されるアナログ信号を、スイッチS
W2を切り換えることにより、実施の形態2で説明した
誤差補正機能付A/D変換回路8に入力し、誤差補正が
された補正ディジタル信号を取り出す。なお、実施の形
態2で説明した如く、A/D変換回路に対しても部品の
バラツキによる初期誤差及び周囲温度の変化に伴う誤差
が発生するが、補正がかけられており、誤差補正がされ
た補正ディジタル信号が出力される。
出力された補正ディジタル信号と、D/A変換回路9に
て変換する前のディジタル値(D/A変換回路にD/A
変換すべく入力されたディジタル値)とを比較すること
により、その変動分がD/A変換回路9の誤差となる。
された場合、D/A変換回路内部の誤差によりディジタ
ル値Sはディジタル値S1に変化して、D/A変換が行
なわれてしまう。ここで、仮にディジタル値S1をD/
A変換したアナログ値をT1とすると、このアナログ値
T1が誤差補正機能付A/D変換回路8によりA/D変
換される際には誤差が補正されるので、アナログ値T1
に対応したディジタル値S1が誤差補正機能付A/D変
換回路8から出力される。すなわち、D/A変換回路9
に入力された本来のディジタル値Sと、誤差補正機能付
A/D変換回路8により変換されたディジタル値S1と
を比較することにより、D/A変換回路9で発生した誤
差を検出することができる。
るディジタル値に対して補正をかけることによりD/A
変換回路部9の誤差も取り除くことができ、全体として
誤差の無いD/A変換回路9を実現する。
13に示されるようなA/D変換特性の誤差が発生した
場合を例にとり補正方法を説明する。D/A変換回路9
の部品のバラツキ及び周囲温度の変化により、誤差のな
いA/D変換回路で変換されたA/D変換特性は図13
のように変化する。
う。SW2を誤差補正機能付A/D変換回路側8へ切替
え、テストディジタル値としてD1とD2をMPU10
はD/A変換回路9に出力する。A/D変換回路8とD
/A変換回路9の分解能は同一にしておくことにより、
A/D変換回路8には誤差が補正されているため、D/
A変換回路9に誤差が無い場合A/D変換値はD1およ
びD2となる。D/A変換回路9の誤差がある場合は、
図13のようにA/D変換値が D1→D1' D2→D2' に変化する。MPU10はこの変化を基に、以下の計算
式によりディジタル値を補正ディジタル値に計算し直し
てD/A変換回路9に出力する。 (補正ディジタル値)={(ディジタル値)−(D1−
D1')}/{(D2'−D1')/(D2−D1)}+
D1 この補正ディジタル値をD/A変換回路9で上述した実
施の形態3の如くアナログ値に変換することにより誤差
のないアナログ出力を得ることができる。なお、スイッ
チSW2の切換えのタイミングは、部品のバラツキ等に
よる初期誤差を検出するために電源ON時に切換え補正
を行なうと共に、適宜、温度変化に応じて切換えればよ
い。
ング処理をMPUが実行する必要がなくなるため、MP
Uの性能に依存せずA/D変換のスケーリング処理の高
速化を実現できる。
なうため、装置1台毎の誤差補正及び実使用環境(温
度)での誤差補正が不要となる。
解能に合った値に変換する処理をMPUが実行する必要
がなくなるため、MPUの性能に依存せずD/A変換の
高速化を実現できる。
なうため、装置1台毎の誤差補正及び実使用環境(温
度)での誤差補正が不要となる。
成を示す構成図である。
す図である。
の構成を示す構成図である。
る。
る。
成を示す構成図である。
グラフである。
す図である。
す図である。
グ図である。
ある。
ある。
成を示す構成図である。
ある。
成を示す構成図である。
フである。
ル、4 MPU、5 不揮発性メモリ、6 MPU、7
D/A変換部、8 データテーブル、9 不揮発性メ
モリ。
Claims (6)
- 【請求項1】 入力されるアナログ信号を生ディジタル
値に変換するA/D変換部と、 基準アナログ信号を上記A/D変換部により変換された
基準ディジタル値を用いて、出力すべきディジタル値に
対応したA/D変換値を上記ディジタル値毎に予め算出
する制御手段と、 この制御手段により算出されたA/D変換値を、アドレ
スがディジタル値に相当する形式で格納したデータテー
ブルと、 A/D変換部によりアナログ信号から変換された生ディ
ジタル信号と上記データテーブルにおけるA/D変換値
とを比較し、内容が一致したアドレスをディジタル値と
して出力する比較回路と、を備えたことを特徴としたA
/D変換回路。 - 【請求項2】 制御手段による算出は、テスト指令が入
力された際のアナログ信号を基準アナログ信号として変
換されたDgain及びDoffsetからなる基準ディジタル値
を用い、データテーブルのアドレスADに格納するA/
D変換値Dinを Din={(Dgain−Doffset)/分解能}×AD+Dof
fset により求めることを特徴とする請求項1に記載のA/D
変換回路。 - 【請求項3】 基準電圧をA/D変換部に入力した際に
出力されるA/D変換値と、予め基準電圧に対応して出
力されるであろう理論A/D変換値とを比較し、上記A
/D変換部の回路誤差を検出し、誤差を自動補正するこ
とを特徴とした請求項1または2に記載のA/D変換回
路。 - 【請求項4】 入力されるディジタル値をアナログ信号
に変換するD/A変換部と、 オフセットディジタル値及びゲインディジタル値からな
るテストディジタル値が上記D/A変換部に入力された
際に、上記D/A変換部より所定の基準電圧を出力すべ
くオフセット/ゲイン調整されたディジタル変換値を用
いて、上記D/A変換部に出力するディジタル変換値を
上記ディジタル値毎に予め算出する制御手段と、 この制御手段により算出されたディジタル変換値を、ア
ドレスがディジタル値に相当する形式で格納したデータ
テーブルと、 を備え、データテーブルメモリに対して、入力される上
記ディジタル値に基づきリードアドレスを指定すること
により上記ディジタル変換値はリードデータとして出力
され、このデータをもとにD/A変換行うことを特徴と
するD/A変換回路。 - 【請求項5】 制御手段による算出は、オフセット/ゲ
イン調整されたD1及びD2からなるディジタル変換
値、及び、データテーブルのアドレスに格納するディジ
タル値Aを用い、ディジタル変換値Daを Da=[(D2−D1)/{(ゲインディジタル値)−
(オフセットディジタル値)}]×{(A−オフセット
ディジタル値)}+D1 により求めることを特徴とする請求項4に記載のD/A
変換回路。 - 【請求項6】 入力されるディジタル値に基づきD/A
変換され出力されるアナログ信号を、所定のスイッチを
切り換えることによりA/D変換回路にて再度A/D変
換を行ない、該A/D変換回路より出力される補正ディ
ジタル値と上記ディジタル値とを比較し、D/A変換部
の誤差を検出して誤差を自動補正することを特徴とした
請求項4または5に記載のD/A変換回路。
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1999
- 1999-08-31 JP JP24439699A patent/JP3403127B2/ja not_active Expired - Fee Related
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