JPS6045461B2 - Analog signal calculation device - Google Patents
Analog signal calculation deviceInfo
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- JPS6045461B2 JPS6045461B2 JP52041188A JP4118877A JPS6045461B2 JP S6045461 B2 JPS6045461 B2 JP S6045461B2 JP 52041188 A JP52041188 A JP 52041188A JP 4118877 A JP4118877 A JP 4118877A JP S6045461 B2 JPS6045461 B2 JP S6045461B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はマイクロコンピュータ等のプロセッサを用いた
演算装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an arithmetic device using a processor such as a microcomputer.
最近のディジタル回路技術の進歩によつて、マイクロコ
ンピユー等のプロセッサが小形化され、かつ安価に入手
できるようになり、これに伴つてマイクロコンピュータ
等をアナログ演算装置に導入しようとする試みがなされ
ている。With recent advances in digital circuit technology, microcomputers and other processors have become smaller and more affordable, and as a result, attempts have been made to incorporate microcomputers into analog processing devices. ing.
この場合、第1図に示すようなプロセッサ2の入力側に
アナログ信号をディジタル信号に変換するためのアナロ
グディジタル変換器1を、また、出力側にディジタル信
号をアナログ信号に変換するためのデイヨジタルアナロ
グ変換器3をそれぞれ設ける必要がある。しカルながら
A/D変換器やD/A変換器はいずれも回路構成が複雑
で、かつ価格も高価であるために、プロセッサ2だけが
安価となつても、全体装置の価格低減にはつながらない
。ここにおいて、本発明は、プロセッサの入力側にA/
D変換器を必要とせず、また出力側にD/A変換器を必
要とせず。したがつて全体構成が簡単でかつ安価なこの
種の装置を実現しようとするものである。第2図は本発
明の一実施例を示す構成ブロック図である。In this case, an analog-to-digital converter 1 for converting an analog signal into a digital signal is installed on the input side of the processor 2 as shown in FIG. It is necessary to provide a digital-to-analog converter 3 respectively. However, both A/D converters and D/A converters have complex circuit configurations and are expensive, so even if only the processor 2 becomes cheaper, it will not lead to a reduction in the price of the entire device. . Here, the present invention provides an A/
Does not require a D converter or a D/A converter on the output side. Therefore, the present invention aims to realize a device of this type that has a simple overall configuration and is inexpensive. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
図において、11は入力アナログ信号e1が印加される
入力端子、20は入力アナログ信号e1を一方の入力と
する比較器、2は比較器20からの信号を入力とするプ
ロセッサで、例えばマイクロコンピュータが使用される
。E,は基準電圧源を総括的に示したもの、Sl,S2
はスイッチでいずれもプロセッサ2からのパルス幅信号
によつて駆動される。なお、基準電圧源E,、スイッチ
Sl,S2はプロセッサ2の内部機能によつて得るよう
にすれば、これらを省略することは可能である。31,
32はパルス幅信号をアナログ信号に変換する手段で、
ここではいずれも抵抗Rl,R2とコンデンサCl,C
2とで構成されるフィルタ回路を用いたものである。In the figure, 11 is an input terminal to which an input analog signal e1 is applied, 20 is a comparator that receives the input analog signal e1 as one input, and 2 is a processor that receives the signal from the comparator 20. For example, a microcomputer used. E, generally indicates the reference voltage source, Sl, S2
are switches, both of which are driven by a pulse width signal from the processor 2. Note that if the reference voltage sources E, and switches Sl and S2 are obtained by internal functions of the processor 2, they can be omitted. 31,
32 is means for converting a pulse width signal into an analog signal;
Here, both resistors Rl and R2 and capacitors Cl and C
This uses a filter circuit composed of 2 and 2.
フィルタ回路31の、入力端は、スイッチS1を介して
基準電圧源Esに接続され、出力端は比較器20の他方
の入力端に葬続されている。また、フィルタ回路32の
入力端はスイッチS2を介して基準電圧源E,に接続さ
れ、出力端は出力端子41に接続されている。このよう
に構成した装置の動作を入力アナログ信号E,をディジ
タル信号に変換する場合と、演算した結果をアナログ信
号に変換する場合とに分けて次に説明する。〔アナログ
ディジタル変換動作〕
この動作状態においては、プロセッサ2は比較器20、
スイッチS1、フィルタ回路31を含むル.ープで入力
アナログ信号E,をこれに対応するパルス幅信号に変換
するパルス幅信号変換器を構成し、比較器20の両信号
電圧e1とE,とが等しくなるように第3図に示すよう
なデユテイレシオt/Tのパルス幅信号をスイッチS1
に出力する。The input end of the filter circuit 31 is connected to the reference voltage source Es via the switch S1, and the output end is connected to the other input end of the comparator 20. Further, the input end of the filter circuit 32 is connected to the reference voltage source E via the switch S2, and the output end is connected to the output terminal 41. The operation of the apparatus configured as described above will be explained below, dividing into the case where the input analog signal E is converted into a digital signal and the case where the calculated result is converted into an analog signal. [Analog-digital conversion operation] In this operating state, the processor 2 uses the comparator 20,
A loop including a switch S1 and a filter circuit 31. A pulse width signal converter for converting the input analog signal E, into a corresponding pulse width signal is constructed using a pulse width signal converter, as shown in FIG. A pulse width signal with a duty ratio t/T as shown in FIG.
Output to.
:スイツチS1がこのパルス幅信号によつてオン、オフ
すると、フィルタ回路31へ供給される基準電圧Esが
t/Tでオン、オフされ、フィルタ回路31の出力端か
ら(1)式で表わされるような電圧E,が得られ、この
値は比較器20の利得が充分大イきいとすれば入力アナ
ログ信号E,に等しくなる。 したがつて、基準電源E
Sl周期Tを一定とすれば、プロセッサ2から出力され
るパルス幅信号のパルス幅tは入力アナログ信号Eiに
対応したものとなり、プロセッサ2内のレジスタ手段に
e1こ対応するディジタル信号が得られる。: When the switch S1 is turned on and off by this pulse width signal, the reference voltage Es supplied to the filter circuit 31 is turned on and off at t/T, and from the output terminal of the filter circuit 31 is expressed by equation (1). A voltage E, such as this is obtained, and this value becomes equal to the input analog signal E, if the gain of the comparator 20 is sufficiently large. Therefore, the reference power source E
If the Sl period T is constant, the pulse width t of the pulse width signal output from the processor 2 corresponds to the input analog signal Ei, and a digital signal corresponding to e1 is obtained in the register means in the processor 2.
前記したA/D変換動作において、プロセッサ2のパ
ルス幅信号発生の動作は、プロセッサ2の例えばプログ
ラムメモリに与えられているプログラムに従つて比較器
20の出力信号を鑑視しながフら行なわれる。In the A/D conversion operation described above, the operation of generating a pulse width signal by the processor 2 is performed while observing the output signal of the comparator 20 according to a program provided to, for example, a program memory of the processor 2. It will be done.
第4図はプロセッサ2のパルス幅信号発生の動作を分
かり易くするためにハードロジックで等価させたブロッ
ク図の一例である。FIG. 4 is an example of a block diagram equivalent to the pulse width signal generation operation of the processor 2 using hard logic in order to make it easier to understand.
このブロック図において、比較器20の出力信号は、ゲ
ート回路7G1,G2に印加さており、これが例えば゜
“1゛であればゲート回路G1が開き、“゜0゛であれ
ばゲート回路G2が開く。これによつてアップダウンカ
ウンタCOUは、比較器20の出力信号が゜゜1゛であ
ればクロックパルスCPをカウントアップbし、゜“0
゛であればカウントダウンするる。したがつて、このア
ップダウンカウンタCOUには最終的に入力アナログ信
号E,に対応した計数値RElョとなる。カウンタCO
TはクロックパルスCPを計数しており、その計数値R
Aョはこのカウンタの最大計数値まで次第に増大するこ
とを繰返す第5図イのAのような信号となる。ディジタ
ルコンパレータCOMはアップダウンカウンタCOUの
計数値EIとカウンタCOTの計数値Aとを比較し、第
5図口に示すようにA<EIである期間tは“1゛を、
A≧EIである期間T−tは“゜0゛を出力する。した
がつて、ディジタルコンパレータCOMの出力端子TO
から入力アナログ信号巳とカウンタCOTの最大計数値
で決まるデユテイレシオのパルス幅信号を得ることがで
きる。また、アップダウンカウンタCOUには入力アナ
ログ信号E,に対応するディジタル信号が得られる。
プロセッサ2は、以上に説明したA/D変換動作を例え
ばソフトウェアによつて実現している。In this block diagram, the output signal of the comparator 20 is applied to gate circuits 7G1 and G2. For example, if the output signal is ゜"1゜, the gate circuit G1 is opened, and if it is "゜0゜, the gate circuit G2 is opened. . As a result, the up/down counter COU counts up the clock pulse CP if the output signal of the comparator 20 is ゜゜1゛,
If so, count down. Therefore, the up/down counter COU finally has a count value RE1 corresponding to the input analog signal E. counter CO
T counts clock pulses CP, and its count value R
Ao becomes a signal like A in FIG. 5A, which repeats gradually increasing up to the maximum count value of this counter. The digital comparator COM compares the count value EI of the up-down counter COU with the count value A of the counter COT, and as shown in the opening of FIG.
During the period T-t when A≧EI, “゜0゛” is output. Therefore, the output terminal TO of the digital comparator COM
From this, a pulse width signal with a duty ratio determined by the input analog signal and the maximum count value of the counter COT can be obtained. Further, a digital signal corresponding to the input analog signal E is obtained from the up/down counter COU.
The processor 2 implements the A/D conversion operation described above using, for example, software.
r このようにして得られたディジタル信号は、プ
ロセッサ2内において、所望の演算を行なうために利用
される。〔ディジタルアナログ変換動作〕
この動作状態においては、プロセッサ2から演算結果
がパルス幅信号の形式で、スイッチS2に出力される。r The digital signal thus obtained is used within the processor 2 to perform desired calculations. [Digital-analog conversion operation] In this operating state, the processor 2 outputs the calculation result in the form of a pulse width signal to the switch S2.
スイッチS2がディジタル信号に対応したパルス幅信号
によつて、オン、オフすると、フィルタ回路32へ供給
される基準電圧Esがオン、オフされ、フィルタ回路3
2の出力力端子41にディジタル信号に対応するアナロ
グ電圧EOを得ることができる。なお、プロセッサ2内
において、ディジタル演算結果をパルス幅信号としてス
イッチS2に出力する動作は、例えばソフトウェアによ
つて実現され・る。When the switch S2 is turned on and off by a pulse width signal corresponding to a digital signal, the reference voltage Es supplied to the filter circuit 32 is turned on and off, and the filter circuit 3
An analog voltage EO corresponding to the digital signal can be obtained at the output terminal 41 of No. 2. Note that, within the processor 2, the operation of outputting the digital calculation result to the switch S2 as a pulse width signal is realized by, for example, software.
本発明に係る装置は、プロセッサ2の入出力側にA/D
変換器、D/A変換器を必要としないので、全体構成が
簡単で安価にできる。The device according to the present invention has an A/D on the input/output side of the processor 2.
Since no converter or D/A converter is required, the overall configuration is simple and inexpensive.
また、プロセッサ2との結合も一つの、入出力信号に対
して数個のI/0ボートを占めるだけでよいので、プロ
セッサ2において、限られた数のI/0ボートを有効に
利用てきる。第6図〜第8図は本発明の他の実施例を示
す構成ブロック図である。Furthermore, since the connection with the processor 2 only requires a single input/output signal to occupy several I/0 ports, the limited number of I/0 ports can be effectively used in the processor 2. . FIGS. 6 to 8 are block diagrams showing other embodiments of the present invention.
第6図の実施例においては、プロセッサ2の出力側に設
けるフィルタ回路を一個とし、これを時分割で使用する
ようにしたもので、フィルタ回路30の出力端は比較器
20の他方の入力端に接続されるとともに、サンプルホ
ールド回■βHの入力端に接続されている。In the embodiment shown in FIG. 6, one filter circuit is provided on the output side of the processor 2 and is used in a time-sharing manner, and the output terminal of the filter circuit 30 is connected to the other input terminal of the comparator 20. It is also connected to the input end of the sample and hold circuit .beta.H.
また、フィルタ回路の入力端には、プロセッサ2からの
パルス幅信号が印加されている。なお、サンプルホール
ド回路SHはここでは、プロセッサ2からの信号によつ
て駆動されるサンプルスイッチS1コンデンサCおよび
増幅器Aて構成されている。この実施例によれば、プロ
セッサ2はフィルタ回路30、比較器20を含むループ
によつてA/D変換を実行し(この状態ではスイッチS
はオフ)、フィルタ回路、サンプルホールド回路SHを
含む系統によつてD/A変換を実行する(この状態では
プロセッサ2は比較器の出力を読み込まない)。Furthermore, a pulse width signal from the processor 2 is applied to the input end of the filter circuit. Note that the sample hold circuit SH here includes a sample switch S1 driven by a signal from the processor 2, a capacitor C, and an amplifier A. According to this embodiment, the processor 2 performs A/D conversion using a loop including the filter circuit 30 and the comparator 20 (in this state, the switch S
is off), a filter circuit, and a sample-and-hold circuit SH perform D/A conversion (in this state, the processor 2 does not read the output of the comparator).
第7図の実施例においては、比較器20の出力信号をア
イソレータ手段1S1を介してプロセッサ2に印加し、
プロセッサ2からのパルス幅信号をアイソレータ手段1
S2,IS3を介してフィルタ回路31,32に、それ
ぞれ結合させたものである。In the embodiment of FIG. 7, the output signal of the comparator 20 is applied to the processor 2 via the isolator means 1S1,
The pulse width signal from the processor 2 is transmitted to the isolator means 1.
It is coupled to filter circuits 31 and 32 via S2 and IS3, respectively.
なお、ここではアイソレータ手段としていずれもホトダ
イオードとホトトランジスタを用いたものについて例示
したが、トランス等の手段でもよい。本発明に係る装置
は、比較器20からプロセッサ2に印加される信号は“
゜1゛又ぱ゜0゛の2値信号であり、また、プロセッサ
2からフィルタ回路へ出力される信号も゜“1゛又は“
0゛の2値信号で構成されるパルス幅信号であるから、
この実施例に示すように入出力間を容易に信号絶縁でき
るという実用的効果がある。Note that although the isolator means used here are both a photodiode and a phototransistor, means such as a transformer may also be used. In the device according to the invention, the signal applied from the comparator 20 to the processor 2 is “
It is a binary signal of ゜1゛ or 0゛, and the signal output from the processor 2 to the filter circuit is also ゜“1” or
Since it is a pulse width signal composed of a binary signal of 0゛,
As shown in this embodiment, there is a practical effect that signals can be easily isolated between input and output.
第8図の実施例は、第6図実施例装置において、フィル
タ回路30として積分器1NTとこの積分器の出力をサ
ンプルホールドする回路SH2およびこのサンプルホー
ルド回路SH2の出力を積分器INTの入力側に帰還す
る帰還回路R,とで構成される区間平均回路を用いたも
のである。The embodiment of FIG. 8 uses an integrator 1NT as a filter circuit 30, a circuit SH2 that samples and holds the output of this integrator, and an output of this sample and hold circuit SH2 that is connected to the input side of the integrator INT. This uses a section averaging circuit consisting of a feedback circuit R, which feeds back to .
このような構成の区間平均回路を用いると、第6図実施
例のものに比べて短い時間でパルス幅信号に対応するア
ナログ信号をフィルタ回路30の出力端から得ることが
できる。なお、上記の各実施例では、一つのアナログ信
号を入力とし、一つのアナログ信号を出力する場合につ
いて示したが、複数個のアナログ信号を入出力する場合
にも同様に適用できる。By using the interval averaging circuit having such a configuration, an analog signal corresponding to the pulse width signal can be obtained from the output end of the filter circuit 30 in a shorter time than that of the embodiment of FIG. In each of the above embodiments, the case where one analog signal is input and one analog signal is output is shown, but the present invention can be similarly applied to the case where a plurality of analog signals are input/output.
以上説明したように、本発明によれば全体構成が簡単で
、且つプロセッサの限られた数のI/0ボートを有効に
利用できるアナログ信号演算装置が実現できる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize an analog signal processing device that has a simple overall configuration and can effectively utilize the limited number of I/O ports of a processor.
また、必要に応じて信号の絶縁がノ容易に行えるこの種
の装置が実現できる。Furthermore, it is possible to realize this type of device in which signal isolation can be easily performed if necessary.
第1図は従来のプロセッサを用いたアナログ演算装置の
構成ブロック図、第2図は本発明の一実施例を示す構成
ブロック図、第3図は第2図にお5いてプロセッサから
出力されるパルス幅信号の波形を示した波形図、第4図
は第2図においてプロセッサ2のパルス幅信号発生の動
作をハードロジックで等価させたブロック図、第5図は
第4図ブロック図の動作説明図、第6図〜第8図は本発
明Oの他の実施例を示す構成ブロック図である。
20・・・比較器、2・・・プロセッサ、31,32・
・・フィルタ回路、SH・・・サンプルホールド回路、
ISl〜IS3・・・アイソレータ手段。FIG. 1 is a block diagram of the configuration of an analog arithmetic unit using a conventional processor, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of the output from the processor in FIG. A waveform diagram showing the waveform of a pulse width signal, FIG. 4 is a block diagram equivalent to the pulse width signal generation operation of the processor 2 in FIG. 2 using hard logic, and FIG. 5 is an explanation of the operation of the block diagram in FIG. 4. 6 to 8 are block diagrams showing other embodiments of the present invention O. 20... Comparator, 2... Processor, 31, 32.
...filter circuit, SH...sample hold circuit,
ISl to IS3: isolator means.
Claims (1)
比較器からの信号を入力とするプロセッサ、このプロセ
ッサから出力されるパルス幅信号に対応したアナログ信
号を得るとともにこのアナログ信号を前記比較器の他方
の入力端に与えるフィルタ手段を具備し、前記プロセッ
サは前記フィルタ手段および前記比較器を含むループを
構成することによつて前記入力アナログ信号に対応する
ディジタル信号を得、プロセッサで演算した結果を前記
フィルタ手段またはこれとは別のフィルタ手段を介して
アナログ信号で得られるようにしたアナログ信号演算装
置。 2 プロセッサから出力されるパルス幅信号によつて駆
動されるスイッチを設け、このスイッチを介して得られ
る基準電圧のオン、オフ信号をフィルタ手段の入力側に
与え出力側から前記パルス幅信号に対応したアナログ信
号を得るようにした特許請求の範囲第1項記載のアナロ
グ信号演算装置。 3 プロセッサで演算した結果をフィルタ手段およびサ
ンプルホールド回路を介して得るようにした特許請求の
範囲第1項記載のアナログ信号演算装置。 4 比較器の出力側およびフィルタ手段の入力側にアイ
ソレータ手段を挿入した特許請求の範囲第1項記載のア
ナログ信号演算装置。 5 フィルタ手段として積分器とこの積分器の出力をサ
ンプルホールドする回路とこのサンプルホールド回路の
出力を前記積分器の入力側に帰還する帰還回路とで構成
される区間平均回路を用いた特許請求の範囲第1項記載
のアナログ信号演算装置。[Claims] 1. A comparator that receives an input analog signal as one input, a processor that receives the signal from this comparator as input, and obtains an analog signal corresponding to a pulse width signal output from this processor and processes the analog signal. filter means for applying a signal to the other input of the comparator, the processor obtaining a digital signal corresponding to the input analog signal by configuring a loop including the filter means and the comparator; An analog signal calculation device in which a result calculated by a processor is obtained as an analog signal via the filter means or another filter means. 2. A switch is provided that is driven by a pulse width signal output from the processor, and a reference voltage on/off signal obtained through this switch is applied to the input side of the filter means and corresponds to the pulse width signal from the output side. 2. The analog signal calculation device according to claim 1, wherein the analog signal is obtained by obtaining a calculated analog signal. 3. The analog signal calculation device according to claim 1, wherein the result calculated by the processor is obtained through a filter means and a sample and hold circuit. 4. The analog signal processing device according to claim 1, wherein isolator means is inserted on the output side of the comparator and on the input side of the filter means. 5. A section averaging circuit comprising an integrator, a circuit that samples and holds the output of the integrator, and a feedback circuit that feeds back the output of the sample and hold circuit to the input side of the integrator as the filter means. The analog signal calculation device according to scope 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52041188A JPS6045461B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Analog signal calculation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52041188A JPS6045461B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Analog signal calculation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53126239A JPS53126239A (en) | 1978-11-04 |
| JPS6045461B2 true JPS6045461B2 (en) | 1985-10-09 |
Family
ID=12601429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52041188A Expired JPS6045461B2 (en) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | Analog signal calculation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6045461B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58111529A (en) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Hitachi Ltd | A/D converter |
| JP2690410B2 (en) * | 1991-04-15 | 1997-12-10 | 株式会社三協精機製作所 | Analog / digital conversion circuit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5135108A (en) * | 1974-09-19 | 1976-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Denkiidohonpu |
-
1977
- 1977-04-11 JP JP52041188A patent/JPS6045461B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53126239A (en) | 1978-11-04 |
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