JPS6013615B2 - Analog to digital converter - Google Patents
Analog to digital converterInfo
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- JPS6013615B2 JPS6013615B2 JP10481578A JP10481578A JPS6013615B2 JP S6013615 B2 JPS6013615 B2 JP S6013615B2 JP 10481578 A JP10481578 A JP 10481578A JP 10481578 A JP10481578 A JP 10481578A JP S6013615 B2 JPS6013615 B2 JP S6013615B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電圧一周波数変換型アナログ・デジタル変換
器(A/○変換器)のゲインドリフト補償に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to gain drift compensation of a voltage-to-frequency conversion type analog-to-digital converter (A/○ converter).
A/D変換器は比較型(並列比較型A/D変換器、縦続
接続型A/D変換器)と計数型(電圧一周波数変換型A
/D変換器、積分型A/D変換器、電圧一時間変換型A
/D変換器)と帰還型(逐次比較型A/D変換器、追従
比較型A/○変換器、循環比較型A/○変換器)とに大
別されるが、変換速度を重視しない用途には計数型のも
のが適している。There are two types of A/D converters: comparison type (parallel comparison type A/D converter, cascade type A/D converter) and counting type (voltage-frequency conversion type A).
/D converter, integral type A/D converter, voltage one-time conversion type A
/D converter) and feedback type (successive approximation type A/D converter, tracking comparison type A/○ converter, circular comparison type A/○ converter), but for applications where conversion speed is not important. A counting type is suitable for this.
ここで、第1図に、従来の電圧一周波数変換器(V/F
変換器)を用いた電圧一周波数変換型A/D変換器の構
成を示す。第1図において、入力のアナログ電圧Viは
V/F変換器1 1の入力端子に供孫合され、V/F変
換器1 1はこのアナログ入力電圧に比例する周波数f
iの信号を出力する。V/F変換器1 1の出力はアン
ドゲート12を通してカウンタ13に供給される。符号
14で示すのは正確な周波数fcの信号を出力するクロ
ックパルス発生器であり、その出力は上記アンドゲート
12を開く時間を決めるためのカウンタ15に供給され
る。第2図AおよびBに示すのはこのA/D変換器の動
作を説明するためのタイミング図であり、カウンタ15
はクロツクバルス発生器14の発生する正確なタイミン
グのクロックパルスを計数して予め定めた時間TNの間
、出力信号TMを発生し、この間アンドゲート12を開
く。アンドゲート12が開いている間はV/F変換器1
1からの入力電圧Viに応じた周波数fiの信号がカウ
ソタ13で計数される。したがって、時間TNを一定と
しておけばカウンタ13で計数された値はアナログ入力
電圧Viをデジタル値に変換したものとなる。なおこの
時時間TNを電源周波数fpと関連させ、すなわち時間
TNが1/fpの整数倍となるように選択しておくと、
電源周波数およびその高調波成分のノイズ等の影響を受
けにくく、A/○変換誤差を小さくできることがわかっ
ている。しかし、上述したような従来のV/F変換器を
用いる電圧一周波数変換型A/D変換器には、その精度
がV/F変換器11の精度により直接影響されるという
欠点があった。Here, FIG. 1 shows a conventional voltage-to-frequency converter (V/F
The configuration of a voltage-to-frequency conversion type A/D converter using a converter) is shown below. In FIG. 1, an input analog voltage Vi is applied to the input terminal of a V/F converter 11, and the V/F converter 11 has a frequency f proportional to this analog input voltage.
Outputs the signal of i. The output of the V/F converter 11 is supplied to a counter 13 through an AND gate 12. Reference numeral 14 designates a clock pulse generator which outputs a signal at a precise frequency fc, the output of which is supplied to a counter 15 for determining the time at which the AND gate 12 is opened. FIGS. 2A and 2B are timing diagrams for explaining the operation of this A/D converter, in which the counter 15
counts precisely timed clock pulses generated by the clock pulse generator 14 and generates the output signal TM for a predetermined time TN, during which time the AND gate 12 is opened. While the AND gate 12 is open, the V/F converter 1
A counter 13 counts a signal having a frequency fi corresponding to the input voltage Vi from the counter 1 . Therefore, if the time TN is kept constant, the value counted by the counter 13 will be the analog input voltage Vi converted into a digital value. At this time, if the time TN is related to the power supply frequency fp, that is, if the time TN is selected to be an integral multiple of 1/fp,
It is known that it is less susceptible to the effects of noise of the power supply frequency and its harmonic components, and that A/○ conversion errors can be reduced. However, the voltage-to-frequency conversion type A/D converter using the conventional V/F converter as described above has a drawback that its accuracy is directly affected by the accuracy of the V/F converter 11.
特にV/F変換器11の初期のゲインエラーや温度変化
によるゲインドリフトが大きな問題となり、その為従来
は高精度の部品を用いてゲインドリフトの小さなV/F
変換器を得ていた。しかしこのようなV/F変換器を用
いることによる価格の上昇は避けられず〜又このように
してもゲインドリフトを零とすることはできず、度々V
/F変換器の精密なゲイン調整を行なう必要がある等の
欠点があった。このような従来のA/D変換器の欠点を
解消するために、特閥昭51−102452号公報には
、基準電圧を内蔵させ、これによってV/F変換器のゲ
インドリフトを測定してこの結果に応じて時間TNを変
化させてV/F変換器のゲインドリフトを補償する方法
が提案されている。しかしながら、このような方法では
時間TNが変化してしまうので、上述したように常に時
間TNを電源周期1/fpの整数倍として電源周波数及
びその高調波成分のノイズの影響を避けることができる
という電圧−周波数変換型A/D変換器の利点が矢なわ
れてしまう。本発明の目的は、特に高精度の部品を用い
た低ドリフトV/F変換器を使用しなくとも、V/F変
換器のドリフトの影響を受けずに高精度のA/D変換を
行なうことができ、さらに電源周波数及びその高調波成
分のノイズの影響も受けにくく「さらに低価格で実現す
ることのできる電圧−周波数変換型A/○変換器を提供
することにある。本発明はアナログ入力電圧をその電圧
値に応じた周波数に変換する電圧一周波数変換器と、こ
の周波数を一定時間にわたって計数するカウントとを具
え、このカウンタのカウント値をデジタル信号として出
力する周波数変換型アナログ・デジタル変換器において
、安定した基準電圧を発生する基準電圧源と、上記アナ
ログ入力電圧と基準電圧とを選択的に上記電圧一周波数
変換器に供期台する選択手段と、上記電圧一周波数変換
器の出力周波数を設定した分周比で分周して上記カウン
タに供給する可変分周器と、この可変分周器の分周比が
設定される設定手段と、上記選択手段により基準電圧が
選択された際に、上記電圧一周波数変換器または可変分
周器の出力周波数が所定の計数値に達するまでの期間に
発生されるクロックパルスを計数する計数手段と、該計
数手段の計数値を上記設定手段の設定脳としたのち上記
選択手段により上記アナログ入力電圧を選択させる手段
とを具えたことを特徴とするものである。以下に図面を
参照して本発明を詳細に説明する。In particular, the initial gain error of the V/F converter 11 and the gain drift due to temperature changes are a big problem.
I had gotten a converter. However, an increase in price due to the use of such a V/F converter is unavoidable, and even with this method, gain drift cannot be reduced to zero, and V/F converters are often
There are drawbacks such as the need to perform precise gain adjustment of the /F converter. In order to eliminate such drawbacks of conventional A/D converters, Tokubatsu Publication No. 102452/1987 incorporates a reference voltage, which measures the gain drift of the V/F converter and uses this as a reference voltage. A method has been proposed in which the time TN is changed depending on the result to compensate for the gain drift of the V/F converter. However, in this method, the time TN changes, so as mentioned above, it is possible to always set the time TN to an integral multiple of the power supply cycle 1/fp to avoid the effects of noise from the power supply frequency and its harmonic components. The advantages of the voltage-frequency conversion type A/D converter are lost. The purpose of the present invention is to perform high-precision A/D conversion without being affected by the drift of the V/F converter without using a low-drift V/F converter using particularly high-precision parts. It is an object of the present invention to provide a voltage-frequency conversion type A/○ converter that can be realized at a lower cost and is less susceptible to the noise of the power supply frequency and its harmonic components. A frequency conversion type analog-to-digital converter that includes a voltage-to-frequency converter that converts voltage to a frequency corresponding to the voltage value, and a counter that counts this frequency over a certain period of time, and outputs the count value of this counter as a digital signal. a reference voltage source that generates a stable reference voltage; a selection means for selectively supplying the analog input voltage and the reference voltage to the voltage-to-frequency converter; and an output of the voltage-to-frequency converter. a variable frequency divider that divides the frequency by a set frequency division ratio and supplies the frequency to the counter; a setting means for setting the frequency division ratio of the variable frequency divider; and a reference voltage selected by the selection means. In this case, a counting means for counting clock pulses generated during a period until the output frequency of the voltage-to-frequency converter or the variable frequency divider reaches a predetermined count value, and the setting means for setting the count value of the counting means. The invention is characterized by comprising means for causing the selection means to select the analog input voltage after setting the setting brain.The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本発明によるA/D変換器の1実施例の構成を第3図に
示す。The configuration of one embodiment of the A/D converter according to the present invention is shown in FIG.
ここで、本発明においても、入力端子21に供給される
アナログ入力電圧ViをVノF変換器22によって電圧
値に比例する周波数fiの信号に変換し、これをカゥン
タ23によって計数するという基本構成に変わりはなく
、又カウンタ23がV/F変換器22の出力を計数する
時間をクロックパルス発生器24とカウンタ25との組
合せによって得ている点も従来例と同様である。ただし
本発明においては、V/F変換器22のゲインドリフト
を補償するために基準電圧発生器26と、可変分局器2
7と、可変分周器27の分周比を設定するレジスタ28
とを有する。入力アナログ電圧Viと基準電圧発生器2
6の発生する基準電圧VNとはスイッチ29と301こ
より何れか一方を選択してV/F変換器22に供V給す
ることができるようになっており、又可変分周器2’の
出力(周波数f。)とクロックパルス発生器24の出力
(周波数fc)とはゲート回路31により何れか一方が
カウンタ23に、他方がカウンタ25へと分配されるよ
うになっている。これ等の動作については後で詳述する
。可変分周器27は分間比設定端子32に設定されるデ
ジタル情報によってその分周比を変化させることができ
るものであり、例えば上記設定端子32においてnビッ
トのデジタル情報によって分周比が設定されるものとし
た場合、その入力周波数f;と出力周波数f。との間に
はf。Here, also in the present invention, the basic configuration is that the analog input voltage Vi supplied to the input terminal 21 is converted by the V/F converter 22 into a signal with a frequency fi proportional to the voltage value, and this is counted by the counter 23. There is no change in this, and the time for the counter 23 to count the output of the V/F converter 22 is obtained by a combination of the clock pulse generator 24 and the counter 25, which is also similar to the conventional example. However, in the present invention, in order to compensate for the gain drift of the V/F converter 22, the reference voltage generator 26 and the variable division divider 2 are provided.
7, and a register 28 for setting the division ratio of the variable frequency divider 27.
and has. Input analog voltage Vi and reference voltage generator 2
The reference voltage VN generated by 6 can be supplied to the V/F converter 22 by selecting one of the switches 29 and 301, and the output of the variable frequency divider 2'. (frequency f.) and the output of the clock pulse generator 24 (frequency fc), one of which is distributed to the counter 23 and the other to the counter 25 by a gate circuit 31. These operations will be explained in detail later. The variable frequency divider 27 can change its frequency division ratio according to digital information set at the minute ratio setting terminal 32. For example, the frequency division ratio is set at the setting terminal 32 according to n-bit digital information. In this case, the input frequency f; and the output frequency f. There is f between.
帯f; …‐‐‐‐‐4‘1’の関係がある。There is a relationship of band f: ...-----4'1'.
ここでMf=2n ………■で
あり、Mは端子32に設定されたデジタル量であり、端
子32のn個のビットに設定される値を上位ビットから
順にへ、A,、・・・・・・・・・、An−,(Ao〜
An−,=1又は0)とすると、M=へ・2n‐1十A
.・2n‐2十…・・…・十An‐.・ぞ
………【31で与えられる。Here, Mf=2n......■, M is a digital quantity set to the terminal 32, and the values set to the n bits of the terminal 32 are sequentially transferred from the upper bit to A,... ......, An-, (Ao~
An-, = 1 or 0), then M = to 2n-10A
..・2n-20......10An-.・Zo
......[Given in 31.
次に第3図の実施例の動作を第4図A〜日に示すタイミ
ング図を参照しながら説明する。まず第3図に示した本
発明A/○変換器の全体の動作を概略述べておくと、カ
ウンタ25はタイミングパルス発生器として働き、各部
の動作を制御する。はじめに基準電圧発生器26の基準
電圧VNをV/F変換器22に供給し、これによりV/
F変換器22の出力端子に得られる周波数fiに応じて
可変分周器27の分周比を変化させることによりV/F
変換器22のゲインドリフトを補償する。すなわち、同
一の基準電圧VNに対しては可変分周器27の出力周波
数f。が常に一定となるように可変分周器27の分間比
を設定する。これによりV/F変換器22のゲインドリ
フトは分周器27の出力端子においては補償されたこと
になるので、次に基準電圧発生器26の代わりにアナロ
グ入力電圧をV/F変換器22に供給すれば、分周器2
7の出力には正しく入力電圧に応じた周波数が得られて
いるはずである。以下、本発明A/D変換器の詳細な動
作を説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 3 will be explained with reference to timing diagrams shown in FIGS. First, the overall operation of the A/○ converter of the present invention shown in FIG. 3 will be briefly described.The counter 25 functions as a timing pulse generator and controls the operation of each part. First, the reference voltage VN of the reference voltage generator 26 is supplied to the V/F converter 22, whereby the V/F converter 22 is supplied with the reference voltage VN of the reference voltage generator 26.
By changing the frequency division ratio of the variable frequency divider 27 according to the frequency fi obtained at the output terminal of the F converter 22, the V/F
Compensate for gain drift in converter 22. That is, for the same reference voltage VN, the output frequency f of the variable frequency divider 27. The minute-to-minute ratio of the variable frequency divider 27 is set so that the frequency is always constant. As a result, the gain drift of the V/F converter 22 has been compensated for at the output terminal of the frequency divider 27, so next, the analog input voltage is applied to the V/F converter 22 instead of the reference voltage generator 26. If supplied, divider 2
The frequency corresponding to the input voltage should have been correctly obtained in the output of 7. The detailed operation of the A/D converter of the present invention will be explained below.
タイミング信号発生器25は上述したように各種のタイ
ミング信号を発生するが、以下ではこれ等のタイミング
信号を符号TM,〜TM7で表わすことにする。これ等
のタイミング信号は適当なクロック信号に基いて形成す
ることができるが、ただしゲート回路31を制御する信
号の持続時間(後述のT,及びTN)は可変分周器27
の出力周波数及びクロツクパルス発生器24の正確なク
ロック周波数と一定の関係にある必要があり、これ等に
塞いて決定するものとする。まず、タイミング信号発生
器25は初期値設定信号TM,を発生し、図示しない初
期値設定手段により初期値M,がカウンタ23にセット
される。The timing signal generator 25 generates various timing signals as described above, and hereinafter these timing signals will be represented by symbols TM to TM7. These timing signals can be formed based on a suitable clock signal, provided that the duration of the signal controlling the gate circuit 31 (T and TN, which will be described later) is determined by the variable frequency divider 27.
It must have a certain relationship with the output frequency of the clock pulse generator 24 and the accurate clock frequency of the clock pulse generator 24, and should be determined based on these factors. First, the timing signal generator 25 generates an initial value setting signal TM, and an initial value M is set in the counter 23 by an initial value setting means (not shown).
次にレジスタセツト信号TM2が発生し、上記初期値M
,がレジスタ28にセットされ、これにより可変分周器
27の分周比はM./Mrにセットされる。次に基準電
圧VNをV/F変換器22に供給するためのタイミング
信号TM4が所定の期間にわたって発生し、この間だけ
スイッチ29を開き、スイッチ30,を閉じて基準電技
VNをV/F変換器22に供g溝する。上述の様に可変
分岡器27の分総比設定端子に設定されているデジタル
値はM,であり、すなわち分間比はM,/Mfであるか
ら、分局器27の出力周波数をfのとするとら.=笠f
‘・ ・.・‐・‐‐‐‐【4’となる。Next, a register set signal TM2 is generated, and the above initial value M is set.
, is set in the register 28, so that the frequency division ratio of the variable frequency divider 27 becomes M. /Mr is set. Next, a timing signal TM4 for supplying the reference voltage VN to the V/F converter 22 is generated over a predetermined period, and only during this period, the switch 29 is opened and the switch 30 is closed to convert the reference voltage VN to V/F. A groove is provided in the container 22. As mentioned above, the digital value set at the dividing/total ratio setting terminal of the variable splitter 27 is M, that is, the minute ratio is M,/Mf, so the output frequency of the splitter 27 is set to f. And then. = Kasa f
'・・..・-・----[4'.
ここでfi,はもちろん基準電圧VNがV/F変換器2
2によって周波数に変換された値である。次にカウンタ
クリア信号TM3が発生し、カウンタ23・をクリアす
ると共に、同時に第1のゲート信号T舷が発生してゲー
ト回路31を制御する。ゲート回路31は第3図に示す
様に4つのアンドゲート32〜35及び2つのオアゲー
ト36,37より成っている。第3図から明らかなよう
に第1のゲート信号TM5が発生するとゲ−ト32,3
5が開き、クロックパルス発生器24の出力はカウンタ
23に、分周器27の出力はタイミングパルス発生器2
5にそれぞれ供給される。タイミングパルス発生器25
は可変分周器27の周波数fのの出力パルスを計数し、
これを予め設定したK個まで計数した時点で第1のゲー
ト信号T地を立下らせる。すなわち、第1のゲート信号
TM5の持統時間T,はT.=奇 ‐‐‐‐…
‐‐‘5}で与えられることになる。Here fi, of course, the reference voltage VN is V/F converter 2
This is the value converted into a frequency by 2. Next, a counter clear signal TM3 is generated to clear the counter 23. At the same time, a first gate signal T is generated to control the gate circuit 31. The gate circuit 31 consists of four AND gates 32 to 35 and two OR gates 36 and 37, as shown in FIG. As is clear from FIG. 3, when the first gate signal TM5 is generated, the gates 32, 3
5 is opened, the output of the clock pulse generator 24 is sent to the counter 23, and the output of the frequency divider 27 is sent to the timing pulse generator 2.
5 respectively. Timing pulse generator 25
counts the output pulses of the frequency f of the variable frequency divider 27,
At the time when the number of these is counted up to a preset K number, the first gate signal T is caused to fall. That is, the duration time T, of the first gate signal TM5 is T. = odd ‐‐‐‐...
--'5}.
この期間T,の間だけアンドゲート32は開いているの
で、この間カウンタ23ではクロックパルス発生器24
の発生する周波数fcのパルスが計数されている。した
がって、この間にカリン夕23の計数値地は、池=fC
・T.=き●K=笠・希‐K ・‐・【61となる。次
に再びレジスタセツト信号TM2が出て上記計数値M2
をレジスタ28にセットする。したがって、分局器27
の分周比は今度は地/Mfとなる。次に入力端子21の
アナログ入力信号ViをV/F変換器22に供給する為
のタイミング信号TM6が発生してスイッチ29を閉じ
、スイッチ30を開く。これによりアナログ入力信号V
iはV/F変換器22に供給されて、これを周波数f,
2に変換する。この時前回V/F変換器22が基準電圧
VNを周波数f,.に変換した時点からはごく短時間し
か経過しておらず、この為この間のV/F変換器22の
ゲインドリフトはほとんど無視できるので、VN−V工
」 ………【71丸,f
i2となっている。Since the AND gate 32 is open only during this period T, the counter 23 uses the clock pulse generator 24 during this period.
The pulses of frequency fc generated by is counted. Therefore, during this period, the count location of Karinyu 23 is Ike=fC
・T. =Ki●K=Kasa・Nozomi-K ・-・[It becomes 61. Next, the register set signal TM2 is output again and the above count value M2 is output.
is set in register 28. Therefore, the branch 27
The frequency division ratio is now ground/Mf. Next, a timing signal TM6 for supplying the analog input signal Vi of the input terminal 21 to the V/F converter 22 is generated to close the switch 29 and open the switch 30. This allows the analog input signal V
i is supplied to the V/F converter 22, which converts it into frequencies f,
Convert to 2. At this time, the previous V/F converter 22 converts the reference voltage VN to the frequency f, . Since only a short time has passed since the conversion to V/F converter 22, the gain drift of the V/F converter 22 during this time can be almost ignored.
i2.
ただしこの関係が維持される為にはV/F変換器22の
直線性、すなわち入力電圧と出力周波数の比例関係は十
分な精度で成り立つ必要がある。何れにしろV/F変換
器22の出力周波数がfi2とすると、可変分周器27
の分周比がM2/Mfであることから、分周器27の出
力周波数ら2は、折笠・fi2=笠・毒・K・笠
ら‐K.fi2 ‐.・・・・・・
・【8)−M, f。However, in order to maintain this relationship, the linearity of the V/F converter 22, that is, the proportional relationship between the input voltage and the output frequency must be established with sufficient accuracy. In any case, if the output frequency of the V/F converter 22 is fi2, the variable frequency divider 27
Since the frequency division ratio of the frequency divider 27 is M2/Mf, the output frequency of the frequency divider 27 is given by Orikasa・fi2=Kasa・Toku・K・Kasa・K. fi2-.・・・・・・
・[8)-M, f.
で与えられる。is given by
ここで‘7)式を使うと、折笠株 ・….・・.
・【9’
となり、可変分周器27の出力周波数f笹は正確にアナ
ログ入力電圧Viに比例していることがわかる。Here, if we use formula '7), Orikasa stock...・・・.
- [9', and it can be seen that the output frequency f of the variable frequency divider 27 is exactly proportional to the analog input voltage Vi.
したがってこの時点で再びカウンタクリア信号TM3を
発生させてカウンタ23の内容をクリアすると同時に第
2のゲート信号TM7を発生させる。これによりゲート
33および34が開いて、クロックパルス発生器24の
出力がタイミングパルス発生器25に供給され、可変分
間器27のアナログ入力電圧V,に正確に比例した周波
数ら2をもつ信号がカウンタ23に供給される。タイミ
ングパルス発生器25は発生器24からの正確なクロッ
クパルスを計数して子め定めたゲート時間、すなわち積
分時間TNの後で第2のゲート信号TM7を立下がらせ
てゲート33と34を閉じ、従って、カウンタ23の計
数は止まる。この間の動作、すなわち第2のゲート信号
TM7が発生した後の動作は第1図について説明した従
来のA/○変換器と同様であり、カウン夕の計数結果が
アナログ入力Viのデジタル変換値0になっている。も
ちろん時間TNは第1図の従来例と同様に電源周波数の
影響を受けにくい様に適当な値に選ぶのが好適である。
カウンタ23で計数される最終的な計数値、すなわちデ
ジタル変換値Dは、D=TN●ら2=f長峯床N‐V‘
………。Therefore, at this point, the counter clear signal TM3 is generated again to clear the contents of the counter 23, and at the same time, the second gate signal TM7 is generated. This opens gates 33 and 34 so that the output of clock pulse generator 24 is fed to timing pulse generator 25, and a signal with a frequency V, exactly proportional to the analog input voltage V, of variable divider 27 is sent to the counter. 23. The timing pulse generator 25 counts accurate clock pulses from the generator 24 and causes the second gate signal TM7 to fall after a predetermined gate time, that is, the integration time TN, to close the gates 33 and 34. , therefore, the counter 23 stops counting. The operation during this time, that is, the operation after the second gate signal TM7 is generated, is the same as that of the conventional A/○ converter explained with reference to FIG. It has become. Of course, the time TN is preferably selected at an appropriate value so as to be less susceptible to the influence of the power supply frequency, as in the conventional example shown in FIG.
The final count counted by the counter 23, that is, the digital conversion value D, is D=TN● et al. 2=f Nagamine floor NV'
…….
Qとなる。例えば標準電圧VNがこのA/D変換器のフ
ルスケールを与える入力電圧に等しいとすると、Vi=
VNの時に00式で与えられるデジタル変換値Dがフル
スケールとなる必要がある。すなわちD=ら‐K−TN
………(11)M,で与えられる値D
がフルスケールとなればよい。It becomes Q. For example, if the standard voltage VN is equal to the input voltage that gives the full scale of this A/D converter, then Vi=
When VN, the digital conversion value D given by the 00 formula needs to be full scale. That is, D=ra-K-TN
......(11) Value D given by M
should be full scale.
ここで(11)式を誓き換えると、D−f2埜
………(12)TN−M,となり、換言すれ
ば、時間TNの間、カウンタ23で計数してフルスケー
ルのデジタル出力を得るのに必要な周波数をD/TN=
fNとすれば、(12)式より、fN=鰐 .・・
….・・(13)
となるように初期値M,およびクロック周波数fcを設
定しておけばよい。Now, if we change the expression (11), we get D−f2
......(12)TN-M, In other words, the frequency required to obtain a full-scale digital output by counting with the counter 23 during the time TN is D/TN=
If fN is used, then from equation (12), fN=crocodile .・・・
…. (13) The initial value M and the clock frequency fc may be set so as to satisfy the following.
又、初期値M,の設定は分周器27に設定できる技大値
Mrよりも4・さく選ぶことはもちろんである。It goes without saying that the initial value M is set to be 4 times smaller than the maximum value Mr that can be set in the frequency divider 27.
同様に、アナログ電圧V‘をデジタル変換するに際して
、可変分周器27に設定される値NZも、1ミ地ミMf
………(14)の範囲しかとれないので
、この範囲に地を変化させてV/F変換器22のゲイン
ドリフトを補償できるようにする必要がある。Similarly, when converting the analog voltage V' into digital, the value NZ set in the variable frequency divider 27 is also
Since only the range (14) can be taken, it is necessary to change the ground within this range to compensate for the gain drift of the V/F converter 22.
例えば、上述の様に基準電圧VNによってフルスケール
出力が得られる様に各値を設定し、フルスケール出力を
得る為の分閥器27の出力周波数をfNとし、基準電圧
VNを入力とするV/F変換器22の出力周波数がゲイ
ンドリフトによって最小値f,.minから最大値f,
.maxまで変化するとする。最小値f肌,nが出力周
波数として得られる時は分周器27の分周比M2/Mr
を大きくして補償することになり、もしこれを最大値す
なわち(14)式からわかるようにM2/Mf=1とし
ても分周器27の出力周波数がfNに達しないようでは
本発明の目的を達することができない。そこで少くとも
、fNミf肌;n …・・…・(15)
となる様にする必要がある。For example, as described above, set each value so that a full-scale output can be obtained with the reference voltage VN, set the output frequency of the divider 27 to obtain the full-scale output as fN, and set the reference voltage VN as an input voltage. The output frequency of the /F converter 22 is changed to a minimum value f, . From min to maximum value f,
.. Suppose that it changes up to max. When the minimum value f skin, n is obtained as the output frequency, the frequency division ratio M2/Mr of the frequency divider 27
Therefore, even if this is set to the maximum value, that is, M2/Mf = 1 as seen from equation (14), if the output frequency of the frequency divider 27 does not reach fN, the purpose of the present invention will be defeated. cannot be reached. So at least fNmif skin;n......(15)
It is necessary to do so.
逆にfi,maxが入力弦圧VNに対する出力周波数と
して得られる時は分周比M2/Mfを小さくして補償す
ることになる。(14)式からわかるように、鳩=1と
しても分周器27の出力周波数fのがフルスケールを与
える周波数fNよりも大きくなってしまうようでは本発
明の目的を達することができない。舷ェ1の時はら.=
三岸三 ‐‐‐‐…‐‐(16)であるから、
fN之寒さ ・・・・・・・・・(17)となる
様にする必要がある。Conversely, when fi and max are obtained as the output frequency for the input string pressure VN, the frequency division ratio M2/Mf is reduced to compensate. As can be seen from equation (14), even if the frequency is 1, the purpose of the present invention cannot be achieved if the output frequency f of the frequency divider 27 becomes larger than the frequency fN that gives the full scale. When the ship was on board 1. =
Since Migishi San ‐‐‐‐…‐‐(16),
It is necessary to make it so that fN no coldness (17).
このように式(15)及び(17)を満足すればV/F
変換器22のドリフトは補償されるので精密な調整は必
要ない。第5図は本発明によるA/D変換器の他の実施
例の構成を示す線である。この実施例は第3図に示すも
のとほぼ同様の構成をもつので対応する部分には同一符
号を付して示している。第3図に示す実施例と異なる点
は、アンドゲート35を通してタイミングパルス発生器
25で計数されるパルスを可変分周器27の出力から供
給せずにV/F変換器22の出力から供給する点である
。動作についても第3図の実施例とほぼ同様であるが、
第4図A〜日のタイミング図に示す信号TM,及びカゥ
ンタセツト信号TM2の最初のパルス(第4図A及びB
にハッチで示すパルス)が出ないようになっている。し
たがって基準電圧VNをV/F変換器22に供給するた
めのタイミング信号TM4の発生から動作が始まる。こ
の後カウンタクリア信号TM3及び第1のゲート信号T
M5の発生によりアンドゲート32と35が開いてタイ
ミングパルス発生器25及びカウンタ23で計数が開始
するが、本実施例においてはこの時パルス発生器25で
計数されるパルスは上述したようにV/F変換器22の
出力であり、その周波数は基準電圧VN′が変換器22
で変換されたときの値f,.′である。一方、第3図に
示した実施例ではこの時パルス発生器22にアンドゲー
ト35を通って供給される周波数は{41式に示される
fo,である。‘4’式において周波数fi,は基準電
圧VNがV/F変換器22で変換された値である。よっ
てVN・VN′ ………(18)玉・
一f,1′が成り立つ。In this way, if formulas (15) and (17) are satisfied, V/F
The drift of the transducer 22 is compensated for so no precise adjustment is required. FIG. 5 is a line showing the structure of another embodiment of the A/D converter according to the present invention. Since this embodiment has substantially the same structure as that shown in FIG. 3, corresponding parts are designated by the same reference numerals. The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that the pulses counted by the timing pulse generator 25 are not supplied from the output of the variable frequency divider 27 through the AND gate 35, but are supplied from the output of the V/F converter 22. It is a point. The operation is also almost the same as the embodiment shown in FIG.
The first pulse of the signal TM and the counterset signal TM2 shown in the timing diagram of FIG.
The pulse (indicated by the hatched area) is no longer generated. Therefore, the operation begins with generation of the timing signal TM4 for supplying the reference voltage VN to the V/F converter 22. After this, the counter clear signal TM3 and the first gate signal T
The occurrence of M5 opens the AND gates 32 and 35, and the timing pulse generator 25 and counter 23 start counting, but in this embodiment, the pulses counted by the pulse generator 25 at this time are V/V as described above. This is the output of the F converter 22, and its frequency is the same as the reference voltage VN' of the converter 22.
The value when converted by f, . ′. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 3, the frequency supplied to the pulse generator 22 through the AND gate 35 is {fo, shown in equation 41. In formula '4', the frequency fi is a value obtained by converting the reference voltage VN by the V/F converter 22. Therefore, VN・VN′……(18) ball・
1f, 1' holds true.
ところでfi,′=fo,とすることにより、第3図に
示す実施例と第5図に示す実施例とは同じ働きをするこ
とになるので、これを‘4}式に代入すると、f,.′
=笠‐fi.‐‐‐‐‐‐‐‐‐(19)となり、(1
9)式と(18)式よりVN′:笠‐VN 小‐‐
(2o)
となるように基準電圧VN′を設定すればよい。By the way, by setting fi,'=fo, the embodiment shown in FIG. 3 and the embodiment shown in FIG. .. ′
=Kasa-fi. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐(19), and (1
From equations 9) and (18), VN': Kasa-VN small--
(2o) The reference voltage VN' may be set so as to satisfy the following equation.
タイミングパルス発生器25がゲート35を通った上記
周波数f,.′の信号の計数を開始した後の動作は第3
図の実施例と全く同じであるのでその説明をここでは省
略する。第5図の実施例ではカウンタ27の設定端子3
2に初期値M,を端定する必要がないので構成が簡単に
なる。第6図に示す実施例は第5図に示した実施例の変
形例である。第5図の実施例と対応する部分には同一符
号を付して示している。本実施例が上述の実施例と異な
るところは可変分周器27に分周比を設定する為の値M
2をカウントするカウンタ41を別個に設けていること
である。ごの為、レジスタ28が不鴇異となっている。
動作については明らかであろうが、第5図に示した実施
例とほぼ同様であり、異なるところは第1のゲート信号
TM5が発生してアンドゲ−ト32と35が開いた時、
アンドゲート32を通った信号はカウンタ23によって
ではなくカウント41によって計数これその結果が可変
分周器27の分周比設定値地となることである。このた
めタイミング信号のうちカウンタクリア信号TM3は最
初にゲート信号TM5と同時に発生する方はカウンタ4
1に、次に第2のゲート信号TM7と同時に発生する
方はカウンタ23へとそれぞれ供鞍台するようにしてい
る。もちろん、レジスタセツト信号TM2及び初期値設
定信号TM,は不要である。なお本発明は上述の実施例
に限られるものではなく種々の変形、変更が可能である
。The timing pulse generator 25 outputs the frequencies f, . The operation after starting counting of the signals of ' is the third
Since it is exactly the same as the embodiment shown in the figure, its explanation will be omitted here. In the embodiment of FIG. 5, the setting terminal 3 of the counter 27
Since there is no need to determine the initial value M, the configuration becomes simple. The embodiment shown in FIG. 6 is a modification of the embodiment shown in FIG. Components corresponding to those in the embodiment shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. This embodiment differs from the above-mentioned embodiments in that the value M for setting the frequency division ratio in the variable frequency divider 27 is
A counter 41 that counts 2 is provided separately. Because of this, the register 28 is invalid.
As is clear, the operation is almost the same as the embodiment shown in FIG. 5, and the difference is that when the first gate signal TM5 is generated and the AND gates 32 and 35 are opened,
The signal passing through the AND gate 32 is counted not by the counter 23 but by the count 41, the result of which becomes the division ratio setting value of the variable frequency divider 27. Therefore, among the timing signals, the counter clear signal TM3, which is generated at the same time as the gate signal TM5, is the counter clear signal TM3.
1 and the second gate signal TM7 generated simultaneously with the second gate signal TM7 are respectively supplied to the counter 23. Of course, the register set signal TM2 and the initial value setting signal TM are unnecessary. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes are possible.
例えばゲート回路31の構成はタイミング信号に合わせ
てV/F変換器22、可変分周器27、クロックパルス
発生器24の出力を選択的にタイミングパルス発生器2
5、カウンタ23又はカウンタ41に供給できるような
ものならば他の適当な構成とすることができる。本発明
によれば特に高安定のV/F変換器を用いずとも十分な
変換精度でアナログ入力電圧をデジタル値に変換するこ
とができ、その安定度はほぼ基準電圧によって決まる。For example, the configuration of the gate circuit 31 is such that the outputs of the V/F converter 22, the variable frequency divider 27, and the clock pulse generator 24 are selectively transferred to the timing pulse generator 2 according to the timing signal.
5. Any other suitable configuration can be used as long as it can be supplied to the counter 23 or the counter 41. According to the present invention, it is possible to convert an analog input voltage into a digital value with sufficient conversion accuracy without using a particularly highly stable V/F converter, and the stability is substantially determined by the reference voltage.
又全体の構成も比較的簡単であり、さらに入力電圧に応
じた周波数を計数する時間はV/F変換器のゲインドリ
フトにかかわらず常に一定なので電源周波数やその高調
波成分の影響を受けにくい穣薄の積分時間を設定するこ
とができる。In addition, the overall configuration is relatively simple, and the time required to count the frequency according to the input voltage is always constant regardless of the gain drift of the V/F converter, making it less susceptible to the effects of the power supply frequency and its harmonic components. You can set the thin integration time.
第1図は従来の蝿圧−周波数変換型A/○変換器の構成
を示すブロック線図、第2図AおよびBはこのA/D変
換器の動作を説明するタイミング図、第3図は本発明に
よる電圧一周波数変換型A/D変換器の一実施例の構成
を示すブロック線図、第4図A〜日‘ま第3図に示す実
施例の動作を説明する為のタイミング図、第5図は本発
明の他の実施例を示すブロック線図、第6図は本発明の
さらに他の実施例を示すブロック線図である。
21・・・・・・アナログ鰭圧入力端子、22・・・…
V/F変換器、23・・・・・・カゥンタ、24…・・
・クロツクパルス発生器、25……タイミングパルス発
生器、26・・・・・・基準電圧発生器、27・・・・
・・可変分周器、28……レジスタ、29,30……ス
イッチ、31・・・・・・ゲート回路、41・・・・・
・カウソタ。
第1図第2図
第3図
第4図
第5図
第6図Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional fly pressure-frequency conversion type A/○ converter, Fig. 2 A and B are timing diagrams explaining the operation of this A/D converter, and Fig. 3 is a A block diagram showing the configuration of one embodiment of the voltage-to-frequency conversion type A/D converter according to the present invention, a timing chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIGS. 4A to 3, FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the invention, and FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the invention. 21...Analog fin pressure input terminal, 22...
V/F converter, 23... Counter, 24...
・Clock pulse generator, 25... Timing pulse generator, 26... Reference voltage generator, 27...
...Variable frequency divider, 28...Register, 29, 30...Switch, 31...Gate circuit, 41...
・Kausota. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6
Claims (1)
換する電圧−周波数変換器と、この周波数を一定時間に
わたって計数するカウントとを具え、このカウンタのカ
ウント値をデジタル信号として出力する周波数変換型ア
ナログ・デジタル変換器において、安定した基準電圧を
発生する基準電圧源と、上記アナログ入力電圧と基準電
圧とを選択的に上記電圧−周波数変換器に供給する選択
手段と、上記電圧−周波数変換器の出力周波数を設定し
た分周比で分周して上記カウンタに供給する可変分周器
と、この可変分周器の分周比が設定される設定手段と、
上記選択手段により基準電圧が選択された際に、上記電
圧−周波数変換器または可変分周器の出力周波数が所定
の計数値に達するまでの期間に発生されるクロツクパル
スを計数する計数手段と、該計数手段の計数値を上記設
定手段の設定値としたのち上記選択手段により上記アナ
ログ入力電圧を選択させる手段とを具えたことを特徴と
するアナログ・デジタル変換器。1 Frequency conversion type analog that includes a voltage-frequency converter that converts an analog input voltage to a frequency corresponding to the voltage value, and a counter that counts this frequency over a certain period of time, and outputs the count value of this counter as a digital signal. - In the digital converter, a reference voltage source that generates a stable reference voltage, a selection means for selectively supplying the analog input voltage and the reference voltage to the voltage-frequency converter, and a selection means for selectively supplying the analog input voltage and the reference voltage to the voltage-frequency converter; a variable frequency divider that divides the output frequency by a set frequency division ratio and supplies the divided frequency to the counter; a setting means for setting the frequency division ratio of the variable frequency divider;
counting means for counting clock pulses generated during a period until the output frequency of the voltage-frequency converter or variable frequency divider reaches a predetermined count value when the reference voltage is selected by the selection means; An analog-to-digital converter comprising: means for setting the count value of the counting means as a set value of the setting means, and then causing the selection means to select the analog input voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10481578A JPS6013615B2 (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Analog to digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10481578A JPS6013615B2 (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Analog to digital converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5533303A JPS5533303A (en) | 1980-03-08 |
| JPS6013615B2 true JPS6013615B2 (en) | 1985-04-08 |
Family
ID=14390896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10481578A Expired JPS6013615B2 (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Analog to digital converter |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPS6013615B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58116655A (en) * | 1981-12-28 | 1983-07-11 | Kikkoman Corp | Preparation of soy sauce |
| JPS58146128A (en) * | 1982-02-24 | 1983-08-31 | Nec Corp | Analog-to-digital conversion circuit |
| JPS63180220A (en) * | 1987-01-22 | 1988-07-25 | Fuji Electric Co Ltd | Analog/digital converter |
-
1978
- 1978-08-30 JP JP10481578A patent/JPS6013615B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5533303A (en) | 1980-03-08 |
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