JP3979358B2 - A/d変換出力データの非直線性補正装置 - Google Patents
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Description
xj=di−d0・・・(2) (但し、i=j)
外部から入力される任意のアナログ信号をA/D変換回路にてA/D変換して得られたデジタルデータdに対し、該デジタルデータdからd0を減じたシフト値を直線補正式の変数xとして該直線補正式に代入することにより、デジタルデータdを、非直線性が補正された補正デジタル値yに補正する補正演算手段とを備えている。
また、A/D変換回路は、入力信号を反転し且つ反転動作時間が電源電圧により変化する反転回路が複数個リング状に連結されると共に、該反転回路の一つが反転動作を外部から制御可能な起動用反転回路として構成され、該起動用反転回路の動作開始に伴いパルス信号を周回させるパルス周回回路と、該パルス周回回路内の各反転回路の電源ラインに接続され、前記アナログ信号を該各反転回路の電源電圧として印加するアナログ信号入力端子と、パルス周回回路内でのパルス信号の周回回数をカウントし、該カウント結果を二進数デジタルデータとして出力するカウンタと、起動用反転回路を動作させてパルス周回回路の周回動作を起動させる制御手段と、カウンタからの二進数デジタルデータをA/D変換結果の一部として出力するデータ出力ラインと、により構成されたものである。
また、上記構成のA/D変換回路の非直線性を補正するよう構成されているため、例えば図8で示した時間A/D変換回路100のような非直線性が比較的大きいA/D変換回路に対してもその非直線性を精度よく補正でき、より効果的である。
基準アナログ信号生成手段は、各基準アナログ信号Viを確実に生成できる限り種々の構成にて実現できるが、例えば請求項2に記載のように、生成する基準アナログ信号Viの最大値Vn以上の基準定電圧Vrを生成する定電圧生成手段と、その基準定電圧Vrを分圧することにより各基準アナログ信号Viを生成する分圧手段とにより構成し、且つ、該分圧手段を、各基準アナログ信号Viの比率V0:V1:V2:・・・:Vnが周囲温度の変化に拘わらず一定となるよう構成するとよい。
即ち、例えば分圧手段を複数の抵抗で構成した場合、一般に温度が変化すると抵抗値も変化するため、各基準アナログ信号Viの比率V0:V1:V2:・・・:Vnも温度に応じて変化してしまうおそれがある。そして、この比率が変化してしまっても基準デジタル値yj相互間の比率(つまり式(1)の左辺)は不変であるため、結果として直線補正式がその時の実際の温度に対応しない不正確なものとなってしまう。
そのため、周囲温度が変化しても上記比率は一定となるように分圧手段を構成するのである。具体的には、例えば抵抗分圧による構成の場合、基準定電圧Vrを各基準アナログ信号に分圧するための各抵抗をいずれも抵抗温度係数の等しいものにすることで実現できる。
基準アナログ信号生成手段をこのように構成すれば、基準定電圧Vrを分圧するだけの簡単な構成で各基準アナログ信号Viを生成できる。しかも、周囲温度が変化しても各基準アナログ信号Viの比率V0:V1:V2:・・・:Vnは一定であるため、周囲温度に関係なく常に精度の高い補正が可能となる。
即ち、請求項3記載の非直線性補正装置は、基準アナログ信号生成手段が各基準アナログ信号Viとして3つの基準アナログ信号V0,V1,V2を生成し、基準デジタル値設定手段には2つの基準デジタル値y1,y2が設定され、補正式設定手段が、各基準アナログ信号V0,V1,V2に対するデジタルデータd0,d1,d2及び各基準デジタル値y1,y2に基づいて、次式(3)で表される直線補正式を設定するよう構成されたものである。
つまり、請求項1におけるnを2にするのであり、各基準アナログ信号ViをそれぞれA/D変換したデジタルデータd0,d1,d2に基づいて式(2)によりシフト値x1,x2を演算し、座標点(x1,y1),(x2,y2)及び原点を通る2次曲線(2次関数式)を設定する。
尚、上記の直線補正式(3)は、上記の表記方式以外にも、例えば変数xを含む項とそれ以外の定数項とに分けた表記方式とすることもできるなど、通常の式変形の方法によって各種の表記が可能であり、結果として上記式(3)に相当する演算が行われる限り、式の具体的な表記方式は限定されない。
例えば、上記実施形態では3つの基準電圧v0,v1,v2を設定してA/D変換出力特性を2次曲線に近似した場合について説明したが、2次曲線への近似に限らず3次以上の曲線に近似して上記同様に直線補正式を得て補正するようにしてもよい。但し、時間A/D変換回路8のA/D変換出力特性は2次曲線でよく近似でき、実用上問題ないレベルであるため、実際上は2次曲線近似で十分である。
Claims (3)
- アナログ信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路に設けられ、該A/D変換回路から出力されるデジタルデータの非直線性を補正するA/D変換出力データの非直線性補正装置であって、
前記A/D変換回路にてA/D変換可能なn+1個(但し、n≧2)の基準アナログ信号Vi(i=0,1,2,・・・,n)(但し、V0<V1<V2<・・・<Vn)を生成する基準アナログ信号生成手段と、
該基準アナログ信号生成手段により生成される各基準アナログ信号Viとの間で次式(1)の関係を有するn個の基準デジタル値yj(j=1,2,・・・,n)が設定された基準デジタル値設定手段と、
該基準信号入力手段により前記各基準アナログ信号Viが前記A/D変換回路へ入力されることにより該A/D変換回路から出力される、該各基準アナログ信号ViがA/D変換されたデジタルデータdi(i=0,1,2,・・・,n)のうち、d0を除く各デジタルデータdiを、次式(2)によりそれぞれシフト値xj(j=1,2,・・・,n)に変換し、xy座標上におけるn個の座標点(前記xj,前記yj)及び原点を通るn次曲線を表すn次関数式y=f(x)を、直線補正式として設定する補正式設定手段と、
xj=di−d0・・・(2) (但し、i=j)
外部から入力される任意のアナログ信号を前記A/D変換回路にてA/D変換して得られたデジタルデータdに対し、該デジタルデータdから前記d0を減じたシフト値を前記直線補正式の変数xとして該直線補正式に代入することにより、前記デジタルデータdを、非直線性が補正された補正デジタル値yに補正する補正演算手段と、
を備え、
前記A/D変換回路は、
入力信号を反転し且つ反転動作時間が電源電圧により変化する反転回路が複数個リング状に連結されると共に、該反転回路の一つが反転動作を外部から制御可能な起動用反転回路として構成され、該起動用反転回路の動作開始に伴いパルス信号を周回させるパルス周回回路と、
該パルス周回回路内の各反転回路の電源ラインに接続され、前記アナログ信号を該各反転回路の電源電圧として印加するアナログ信号入力端子と、
前記パルス周回回路内での前記パルス信号の周回回数をカウントし、該カウント結果を二進数デジタルデータとして出力するカウンタと、
前記起動用反転回路を動作させて前記パルス周回回路の周回動作を起動させる制御手段と、
前記カウンタからの二進数デジタルデータをA/D変換結果の一部として出力するデータ出力ラインと、
により構成されたものである
ことを特徴とするA/D変換出力データの非直線性補正装置。 - 前記基準アナログ信号生成手段は、
生成する前記基準アナログ信号Viの最大値Vn以上の基準定電圧Vrを生成する定電圧生成手段と、
前記基準定電圧Vrを分圧することにより前記各基準アナログ信号Viを生成する分圧手段と、を備え、
該分圧手段は、前記各基準アナログ信号Viの比率V0:V1:V2:・・・:Vnが周囲温度の変化に拘わらず一定となるよう構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のA/D変換出力データの非直線性補正装置。
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