JP3093083B2 - Analog-to-digital converter - Google Patents
Analog-to-digital converterInfo
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は制御し得るタイミングで
連続して発生する信号のアナログデジタル変換を行う技
術に関し、例えばカメラのオートフォーカスなどに用い
られる、アクティブ式の測距装置におけるアナログデジ
タル変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for performing an analog-to-digital conversion of a signal continuously generated at a controllable timing, and for example, to an analog-to-digital conversion in an active distance measuring apparatus used for auto-focusing of a camera. Related to the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】カメラのアクティブオートフォーカスに
おいては、発光ダイオードによる赤外光をカメラから被
写体に対し放射し、発光部より一定の距離(いわゆる基
線長)だけ離れた位置に置かれたレンズにより発射光を
PSD(ポジションセンシティブダイオード)と呼ばれ
る素子上に捕らえて電気信号に変換し、この信号を増
幅,演算することで距離を算出するものであるが、反射
してレンズで捕らえることのできる光は非常に微小であ
るため、電気信号も非常に小さくノイズに埋もれ易い。
そのため複数回の発光を行い信号を平均化することで実
効的なS/N比を向上させるという試みがなされてい
る。こういう信号を扱うアナログデジタル変換装置では
分解能を上げるためと、ノイズを軽減するために積分
式、特にいわゆる2重積分式のアナログデジタル変換装
置が用いられる。この場合、発光のたびに2重積分式の
アナログデジタル変換装置で変換しデジタル的に平均を
とるデジタル平均方式では、分解能を上げるためにはク
ロックを非常に早くするか或いは繰り返し時間を大きく
することが必要になる。しかし、クロックは回路の動作
速度から余り早くできず、また繰り返し時間を大きくす
るのは測距時間が過大となるため好ましくない。そこ
で、最初の信号で2重積分方式で言うところの第1積分
に相当する積分を行った後、すぐ逆積分をするのではな
く、積分電圧をそのまま保持し信号毎に第1積分に相当
する積分を行った後、最後の信号の後で2重積分方式で
言うところの第2積分(逆積分)を行い、このとき逆積
分によって元の電圧にまで戻るときの時間を計測するこ
とで平均化を行うという、言わばアナログ平均化による
ものが提案されている。2. Description of the Related Art In active autofocus of a camera, infrared light from a light emitting diode is emitted from a camera to a subject, and is emitted by a lens placed at a certain distance (a so-called base length) from a light emitting unit. Light is captured on an element called a PSD (Position Sensitive Diode), converted into an electric signal, and the signal is amplified and calculated to calculate the distance. However, the light that can be reflected and captured by a lens is Since it is very small, the electric signal is also very small and easily buried in noise.
For this reason, attempts have been made to improve the effective S / N ratio by averaging the signals by emitting light a plurality of times. In an analog-to-digital converter that handles such signals, an analog-to-digital converter of an integral type, particularly a so-called double integral type, is used to increase resolution and reduce noise. In this case, in the digital averaging method in which a double integration type analog-to-digital converter is used for each light emission and digital averaging is performed, the clock must be made very fast or the repetition time must be increased in order to increase the resolution. Is required. However, the clock cannot be made too fast due to the operation speed of the circuit, and increasing the repetition time is not preferable because the distance measurement time becomes excessively long. Therefore, after performing the integration corresponding to the first integration in the double integration method with the first signal, instead of immediately performing the inverse integration, the integration voltage is held as it is and the integration corresponds to the first integration for each signal. After performing the integration, the second integration (inverse integration), which is called a double integration method, is performed after the last signal, and the time required to return to the original voltage by the inverse integration is measured. In other words, analog averaging has been proposed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このア
ナログ平均化による方式では、LSB(最小有為ビッ
ト)当たりの振幅が小さく、そのためノイズによって誤
差が出やすい。また、デジタル平均化方式では毎回必要
なのに対しこの方式では1回だけとは言え、最後にアナ
ログデジタル変換するための時間がかかる。更に、各信
号が発生するとき、ちょうど大きなノイズが発生する
と、その1回のために全体の精度が大きく劣化すること
があった。However, in the method based on analog averaging, the amplitude per LSB (least significant bit) is small, and errors are likely to occur due to noise. Also, while the digital averaging method requires each time, this method requires only one time, but it takes time to perform analog-to-digital conversion at the end. Furthermore, when each signal is generated, if just a large noise is generated, the accuracy of the whole may be greatly deteriorated due to one time.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】信号の発生毎に毎回小さ
い分解能でA/D変換を行うと共に、量子化誤差に相当
する電圧を、アナログ量として持ち越して行く。また、
信号の発生毎に行うA/D変換のデジタル値を記憶して
おき、最後に平均値に対して大きく違うデータを除去し
て平均する。A / D conversion is performed with a small resolution each time a signal is generated, and a voltage corresponding to a quantization error is carried over as an analog quantity. Also,
The digital value of the A / D conversion performed every time a signal is generated is stored, and finally, data significantly different from the average value is removed and averaged.
【0005】[0005]
【作用】例えば16回の発光とすると、1回の分解能a
ビットであったとしても、加算することで4+aビット
相当の分解能が得られる。また1回毎の量子化誤差に相
当する量はアナログ量として毎回次のA/D変換に持ち
越すため、結局全体としての量子化誤差は4+aビット
における1LSB以下である。更に、ノイズのために大
きくはずれたデータの影響を無くして精度の良い測定結
果が得られる。このとき当然アナログ的に次に持ち越し
た値は誤差となる訳であるが、例えば除去したデータが
1回分であればこの誤差は1LSB以下の誤差でしかな
いからもともとの量子化誤差を加えても2LSBであ
り、各回ともデジタルデータだけ残してアナログ量の繰
り越しを行わなかった場合に発生する最大では回数×1
LSBの量子化誤差に比べるとずっと有利であり、また
単に平均するだけでこのような特異データを除去する操
作を行わない場合よりずっと良い結果が得られる。For example, if the light emission is performed 16 times, one resolution a
Even if it is a bit, a resolution equivalent to 4 + a bits can be obtained by adding. Further, since the amount corresponding to the quantization error for each time is carried over to the next A / D conversion every time as an analog amount, the quantization error as a whole is 1 LSB or less in 4 + a bits. Further, an accurate measurement result can be obtained by eliminating the influence of data largely deviated due to noise. At this time, of course, the next value carried over in analog form is an error. For example, if the removed data is for one time, this error is only an error of 1 LSB or less, so even if the original quantization error is added, This is 2 LSB, and the maximum number of occurrences when the analog amount is not carried over while leaving only the digital data each time is 1 ×
It is much more advantageous than the LSB quantization error and yields much better results than simply averaging and not performing operations to remove such singular data.
【0006】[0006]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0007】図1は本発明のアナログデジタル変換装置
の一実施例の電気回路図であり、JKFF1,CFF
0,SFF0はJKフリップフロップ、CFF1〜CF
Fm,SFF1〜SFFnはTフリップフロップ、G1
〜G7はゲート(論理記号はMIL式)、OP1,OP
2は演算増幅器(オペアンプ)(OP2は比較時にはコ
ンパレータとして使用)、R1〜R10は抵抗器、Q1
〜Q8はトランジスタ、I1はシンク電流源を示す。FIG. 1 is an electric circuit diagram of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
0, SFF0 are JK flip-flops, CFF1 to CF
Fm, SFF1 to SFFn are T flip-flops, G1
G1 to G7 are gates (logic symbols are MIL expressions), OP1 and OP
2 is an operational amplifier (op amp) (OP2 is used as a comparator during comparison), R1 to R10 are resistors, Q1
Q8 indicates a transistor, and I1 indicates a sink current source.
【0008】図1に示すアナログデジタル変換装置は、
1回につき7段の分解能(3ビット弱)を持ち繰り返す
ことで、繰り返し入力する信号の平均値に従った高い分
解能に相当するA/D変換器として動作する回路の一例
である。図において、S0は図示しない発振器によって
発生する原振である。フリップフロップSFF0〜SF
Fnは、シーケンスコントロールのための回路であり、
この回路によって入力を読み取って、第1積分を行うタ
イミングが決められる。ゲートG6の出力は図2のタイ
ミングチャートのS2のように(極性は反転)なる。ま
ずS2のタイミングでトランジスタQ5はオフするの
で、トランジスタQ4のコレクタ電流は入力に比例した
電流となる。またこのタイミングでトランジスタQ8は
初期化信号I.SでオフするのでトランジスタQ7もオ
フになり、抵抗R6,R7の分圧値にコンデンサC1の
値を設定していた初期設定の帰還ループは切れる。その
ためコンデンサC1からトランジスタQ4の電流が流れ
出す。S2がLになった時、オペアンプOP2の出力が
Hであるとすると、S1はHになりトランジスタQ3が
オフするので、電流源I1を反転する、トランジスタQ
1,Q2で構成するカレントミラー回路が動作し、コン
デンサC1には再び充電が始まりコンデンサC1の電圧
は再び上昇する。この電圧が初期設定の値に達してか
ら、最初のクロックの立ち下がりで、S1は再びLとな
り、逆充電は停止する。このとき逆積分は、クロックの
倍数だけ行われることになるので、最初に積分した電圧
がこの1クロック当たりの電圧の倍数にちょうど一致し
ていない場合は1クロックに相当する電圧から端数に相
当する電圧を引いた電圧だけ元の初期設定した電圧から
余計に上昇することとなる。この電圧はこのままの状態
で次の積分まで持ち越されることになる。次に図2のタ
イミングチャートのS2のBから、2回目の積分が行わ
れる。そして1回目と同様にまた第2積分が行われ、端
数はまたコンデンサC1の電圧として次に持ち越され
る。このように(2の(n−3)乗−1)回積分が繰り
返され、このとき第2積分の積分量の総和に相当するデ
ジタル量はCFF0〜CFFmに積算されてカウントさ
れる。この値はこれらのフリップフロップの出力として
パラレルに取り出しても良く、またこれらのフリップフ
ロップをシフトレジスタに変換してシリアルに取り出し
ても良い。勿論このようにハード的に演算しなくても毎
回の値をマイクロコンピュータで加算して行く方法でも
良く、その方法であれば、請求項2に記した特異データ
の除去も簡単にできる。マイクロコンピュータによるソ
フト的な処理については広く用いられているところであ
るので実施例からは省略する。このように本装置によれ
ば、複数回発生するアナログ信号の平均値に相当するデ
ジタル信号が1回当たりの分解能が小さいにもかかわら
ず全体では高い分解能で得られる。The analog-to-digital converter shown in FIG.
This is an example of a circuit that operates as an A / D converter corresponding to a high resolution according to an average value of a repeatedly input signal by repeating with seven stages of resolution (less than 3 bits) each time. In the figure, S0 is an original vibration generated by an oscillator (not shown). Flip-flops SFF0 to SF
Fn is a circuit for sequence control,
This circuit reads the input and determines the timing for performing the first integration. The output of the gate G6 becomes (the polarity is inverted) as shown at S2 in the timing chart of FIG. First, since the transistor Q5 is turned off at the timing of S2, the collector current of the transistor Q4 becomes a current proportional to the input. At this timing, the transistor Q8 outputs the initialization signal I.D. Since the transistor Q7 is turned off at S, the transistor Q7 is also turned off, and the feedback loop of the initial setting which sets the value of the capacitor C1 to the divided voltage value of the resistors R6 and R7 is broken. Therefore, the current of the transistor Q4 flows out of the capacitor C1. Assuming that the output of the operational amplifier OP2 is H when S2 becomes L, S1 becomes H and the transistor Q3 is turned off, so that the transistor Q3 inverts the current source I1.
The current mirror circuit composed of Q1 and Q2 operates, charging of the capacitor C1 starts again, and the voltage of the capacitor C1 rises again. After this voltage reaches the initially set value, S1 goes low again at the first falling edge of the clock, and reverse charging stops. At this time, the inverse integration is performed by a multiple of the clock, so if the first integrated voltage does not exactly match the multiple of the voltage per clock, the voltage corresponds to one clock and a fraction. The voltage which is obtained by subtracting the voltage is further increased from the original initially set voltage. This voltage will be carried over to the next integration in this state. Next, the second integration is performed from B in S2 of the timing chart of FIG. Then, as in the first time, the second integration is performed again, and the fraction is again carried over as the voltage of the capacitor C1. In this manner, the integration is repeated (2 (n−3) −1) times, and at this time, the digital amount corresponding to the sum total of the integration amount of the second integration is integrated into CFF0 to CFFm and counted. This value may be taken out in parallel as the output of these flip-flops, or these flip-flops may be converted into a shift register and taken out serially. As a matter of course, a method of adding a value each time by a microcomputer without performing a hardware operation in this way may be used. With such a method, the singular data described in claim 2 can be easily removed. Since the software processing by the microcomputer is widely used, it is omitted from the embodiment. As described above, according to the present apparatus, a digital signal corresponding to an average value of an analog signal generated a plurality of times can be obtained with a high resolution as a whole even though the resolution per one time is small.
【0009】[0009]
【発明の効果】一回当たりの分解能(ビット数)は小さ
いがトータルとしては高い分解能を得ると共に信号の間
隔の休止時間を有効に利用するため、全体として変換に
要する時間を短縮できる。また同じ分解能であっても1
LSBに対する振幅が大きいためコンパレータの入力に
飛び込むノイズにも強い。The resolution (number of bits) per operation is small, but a high resolution is obtained as a whole and the pause time between signal intervals is effectively used, so that the time required for conversion as a whole can be reduced. Even if the resolution is the same, 1
Since the amplitude with respect to the LSB is large, it is also strong against noise jumping into the input of the comparator.
【図1】本発明の一実施例のアナログデジタル変換装置
の電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram of an analog-to-digital converter according to one embodiment of the present invention.
【図2】実施例のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of the embodiment.
JKFF1,CFF0,SFF0…JKフリップフロッ
プ CFF1〜CFFm,SFF1〜SFFn…Tフリップ
フロップ G1〜G7…ゲート(論理記号はMIL式) OP1,OP2…演算増幅器(オペアンプ)(OP2は
比較時にはコンパレータとして使用) R1〜R10…抵抗器 Q1〜Q8…トランジスタ I1…シンク電流源 OUT0,OUT1,OUT2,OUT3,…は、CF
F0,CFF1,…の出力JKFF1, CFF0, SFF0... JK flip-flops CFF1 to CFFm, SFF1 to SFFn... T flip-flops G1 to G7... R1 to R10 resistors Q1 to Q8 transistors I1 sink current sources OUT0, OUT1, OUT2, OUT3,.
Output of F0, CFF1, ...
Claims (2)
で複数回連続して発生するアナログ信号の平均値をデジ
タル変換するアナログデジタル変換装置であって、第1
の信号の入力するまでにコンデンサの積分電圧を一定の
基準の値に初期設定する手段と、信号の発生するごとに
信号の値に比例した電流でそれぞれの回数とも一定の時
間だけコンデンサに積分を行う手段と、最後の信号以外
については信号と次の信号までの間の時間に、また最後
の信号についてはその信号が発生した後に積分電圧が基
準電圧を超えてから最初のクロックが発生するまでの間
逆積分を行い逆積分終了後また次の信号のタイミングで
積分を行うまで逆積分終了時の電圧を保持する手段と、
逆積分を行っている時間を計測する手段と、それらの各
逆積分時間の合計を求める手段を有することを特徴とす
るアナログデジタル変換装置。1. An analog-to-digital converter for converting an average value of an analog signal generated continuously a plurality of times at a fixed timing by a clock pulse into a digital signal.
Means for initially setting the integrated voltage of the capacitor to a fixed reference value before the signal is input, and integrating the capacitor for a fixed time each time with a current proportional to the signal value each time a signal is generated. Means to perform and the time between the signal and the next signal except for the last signal, and for the last signal from the time when the integrated voltage exceeds the reference voltage after the signal is generated until the first clock is generated Means for holding the voltage at the end of the inverse integration until the integration is performed after the completion of the inverse integration and also at the timing of the next signal, and
An analog-to-digital converter having means for measuring the time during which the inverse integration is performed, and means for calculating the sum of the respective inverse integration times.
るデジタル値を監視、及びメモリする装置を設け、各デ
ジタル値の内から演算後の平均値に対して極めて異なる
1又は複数の値を除去した平均値を演算して制御のため
の出力値とすることを特徴とする請求項1記載のアナロ
グデジタル変換装置。2. A device for monitoring and storing a digital value corresponding to an inverse integration time for each inverse integration is provided, and one or a plurality of values which are extremely different from an average value after calculation from among the digital values are provided. 2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the removed average value is calculated and used as an output value for control.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05182056A JP3093083B2 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Analog-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05182056A JP3093083B2 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Analog-to-digital converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715338A JPH0715338A (en) | 1995-01-17 |
| JP3093083B2 true JP3093083B2 (en) | 2000-10-03 |
Family
ID=16111575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05182056A Expired - Lifetime JP3093083B2 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Analog-to-digital converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3093083B2 (en) |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP05182056A patent/JP3093083B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715338A (en) | 1995-01-17 |
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