JPH0441398B2 - - Google Patents
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- JPH0441398B2 JPH0441398B2 JP22457184A JP22457184A JPH0441398B2 JP H0441398 B2 JPH0441398 B2 JP H0441398B2 JP 22457184 A JP22457184 A JP 22457184A JP 22457184 A JP22457184 A JP 22457184A JP H0441398 B2 JPH0441398 B2 JP H0441398B2
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- Japan
- Prior art keywords
- data
- preamplifier
- converter
- data acquisition
- rate
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、入力アナログ信号をA/D変換して
データ収集するアナログデータ収集回路に関する
ものであり、特にデータ収集レートが可変で、デ
ータ収集レートを下げたときに雑音成分が増加す
るのを抑制する手段をそなえたアナログデータ収
集回路に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an analog data acquisition circuit that collects data by A/D converting an input analog signal, and particularly relates to an analog data acquisition circuit that collects data by A/D converting an input analog signal. The present invention relates to an analog data acquisition circuit equipped with means for suppressing an increase in noise components when the rate is lowered.
心電計や血流計などでは、たとえばモニタ表示
における時間軸単位や記録計の紙送り速度を変更
したとき、それに合わせてアナログ入力信号のサ
ンプリングレートも変更することが行われる。た
とえば、記録計の紙送り速度を半分にすれば、第
2図に示すように、信号波形の記録密度はT/cm
から2T/cmへ2倍になるので、アナログ入力信
号のデータ収集レートを半分にしている。
In electrocardiographs, blood flow meters, and the like, for example, when the time axis unit on the monitor display or the paper feed speed of the recorder is changed, the sampling rate of the analog input signal is also changed accordingly. For example, if the paper feed speed of the recorder is halved, the recording density of the signal waveform will be T/cm, as shown in Figure 2.
Since the data acquisition rate of the analog input signal is doubled from 2T/cm to 2T/cm, the data acquisition rate of the analog input signal is halved.
第3図は、このような装置に用いられているア
ナログデータ収集回路の一般的な構成を示したも
ので、1はセンサ、2は前置増幅器、3はA/D
変換器、4は処理装置、5はモニタデイスプレ
イ、6は記録計を表している。 Figure 3 shows the general configuration of an analog data acquisition circuit used in such a device, where 1 is a sensor, 2 is a preamplifier, and 3 is an A/D.
A converter, 4 a processing device, 5 a monitor display, and 6 a recorder.
センサ1から出力された微弱なアナログ信号
は、前置増幅器2で増幅され、A/D変換器3に
入力される。A/D変換器3は、処理装置4から
与えられるデータ要求信号がONになつたとき、
内蔵しているサンプルホールド回路を制御して、
その時点のアナログ信号の瞬時値を保持し、それ
をアナログデジタル変換して、デジタルデータと
して処理装置4へ出力する。 A weak analog signal output from the sensor 1 is amplified by a preamplifier 2 and input to an A/D converter 3. When the data request signal given from the processing device 4 turns ON, the A/D converter 3
By controlling the built-in sample and hold circuit,
The instantaneous value of the analog signal at that point in time is held, converted from analog to digital, and output to the processing device 4 as digital data.
ところでデータ収集の最高レート(スループツ
トレート)は、A/D変換器3の変換時間をTc
とすると、
スループツトレート=1/(Tc)(Hz)
となり、また再生可能なアナログ信号の上限周波
数は、標本化定理によりデータ収集レートの半分
となる。したがつて前置増幅器2の周波数帯域
は、第4図に示すように、装置のデータ収集レー
トが可変の場合、その上限値fnに見合つた値fn/
2に設定される。 By the way, the maximum data collection rate (throughput rate) is the conversion time of the A/D converter 3, Tc.
Then, the throughput rate = 1/(Tc) (Hz), and the upper limit frequency of the reproducible analog signal is half the data acquisition rate according to the sampling theorem. Therefore, as shown in FIG. 4, when the data acquisition rate of the device is variable, the frequency band of the preamplifier 2 is set to a value f n / that corresponds to the upper limit value f n .
Set to 2.
処理装置4は、モニタデイスプレイ5や記録計
6に対するデータ出力速度に応じてデータ収集レ
ートを決定し、それに基づく周期でA/D変換器
3にデータ要求信号を発信する。上述したよう
に、前置増幅器2の特性は、データ収集レートの
可変範囲の上限、すなわちそのデータ収集レート
の半分の帯域をもつように定められており、その
ため、データ収集レートが上限に設定されていれ
ば、入力アナログ信号中に前置増幅器の帯域以上
の高い周波数の雑音が含まれていても、A/D変
換器によつて変換されることはない。 The processing device 4 determines a data collection rate according to the data output speed to the monitor display 5 and the recorder 6, and transmits a data request signal to the A/D converter 3 at a period based on the data collection rate. As mentioned above, the characteristics of the preamplifier 2 are determined to have the upper limit of the variable range of the data acquisition rate, that is, the band that is half the data acquisition rate, and therefore, the data acquisition rate is set to the upper limit. If so, even if the input analog signal contains noise with a frequency higher than the band of the preamplifier, it will not be converted by the A/D converter.
データ収集回路のデータ収集レートが可変の装
置では、データ収集レートを低い方に設定したと
き、標本化定理によりそのデータ収集レートで再
生可能な上限周波数よりも前置増幅器の帯域が広
くなるため、帯域を超す高域周波数成分がA/D
変換器によつて変換され、収集データ中に雑音と
して含まれてしまう。
In a device where the data acquisition rate of the data acquisition circuit is variable, when the data acquisition rate is set to a low value, the preamplifier band becomes wider than the upper limit frequency that can be reproduced at that data acquisition rate due to the sampling theorem. High frequency components exceeding the band are A/D
It is converted by the converter and included as noise in the collected data.
そのためデータ収集レートを変更する際に、同
様に前置増幅器の帯域特性も変更する方法がとら
れるがその場合には、前置増幅器内の時定数回路
を切り換える機構を設ける必要があり、ICなど
による回路の小型化には適さないという問題があ
つた。 Therefore, when changing the data acquisition rate, the band characteristics of the preamplifier are also changed in the same way, but in that case, it is necessary to provide a mechanism to switch the time constant circuit in the preamplifier, and an IC etc. There was a problem that it was not suitable for miniaturizing the circuit due to the method.
本発明は、上記した問題点を解決するため、
A/D変換レートをデータ収集レートの上限値に
固定し、データ収集レートを下げたときデータ収
集レートを下げた割合に応じた個数のA/D変換
結果データを平均化し、すなわちデジタル的なデ
ータの平滑化を行うことにより、前置増幅器の帯
域がデータ収集レートに対して広すぎることによ
り雑音の入力を抑制するものである。そしてそれ
に基づく本発明の構成は、入力アナログ信号を増
幅する前置増幅器と、該前置増幅器に接続された
A/D変換器と、該A/D変換器を駆動する固定
サンプリングパルス源と、上記A/D変換器から
出力されたA/D変換結果を累算する加算器と、
該A/D変換結果を累算した回数を保持するカウ
ンタと、該加算器およびカウンタをクリアして
A/D変換結果の累算回路を制御するために発信
される繰り返し周波数が可変の信号手段と、該加
算器から出力される累算結果を累算回数で割算す
る割算器と、該割算器から出力される割算結果を
データとして出力する出力手段とをそなえている
ことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following features:
The A/D conversion rate is fixed at the upper limit of the data collection rate, and when the data collection rate is lowered, the number of A/D conversion result data corresponding to the rate at which the data collection rate was lowered is averaged, that is, digital data By performing this smoothing, noise input due to the band of the preamplifier being too wide for the data acquisition rate is suppressed. The configuration of the present invention based on this includes a preamplifier that amplifies an input analog signal, an A/D converter connected to the preamplifier, and a fixed sampling pulse source that drives the A/D converter. an adder that accumulates the A/D conversion results output from the A/D converter;
a counter that holds the number of times the A/D conversion results have been accumulated; and a signal means with a variable repetition frequency that is transmitted in order to clear the adder and the counter and control the A/D conversion result accumulation circuit. and a divider for dividing the accumulation result output from the adder by the number of accumulations, and an output means for outputting the division result output from the divider as data. This is a characteristic feature.
以下に、本発明の詳細を実施例にしたがつて説
明する。
The details of the present invention will be explained below with reference to Examples.
第1図は本発明の1実施例であるデータ収集回
路の構成図である。第1図において、7は前置増
幅器、8はA/D変換器、9はサンプリングパル
ス発生器、10は加算器、11はラツチ回路、1
2はカウンタ、13は割算器、14はラツチ回路
を示す。また、eiは入力アナログ信号、ei′は増幅
されたei、Psはサンプリングパルス、DREQはデ
ータ要求信号、DATAは出力データを表してい
る。 FIG. 1 is a block diagram of a data acquisition circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 7 is a preamplifier, 8 is an A/D converter, 9 is a sampling pulse generator, 10 is an adder, 11 is a latch circuit, 1
2 is a counter, 13 is a divider, and 14 is a latch circuit. Further, e i represents an input analog signal, e i ′ represents the amplified e i , Ps represents a sampling pulse, DREQ represents a data request signal, and DATA represents output data.
前置増幅器7は、入力アナログ信号eiを増幅
し、ei′としてA/D変換器8に出力する。前置
増幅器の帯域特性は、このデータ収集回路の可変
データ収集レートの上限値により定まる再生可能
周波数以下に設計される。 The preamplifier 7 amplifies the input analog signal e i and outputs it to the A/D converter 8 as e i '. The band characteristics of the preamplifier are designed to be below the reproducible frequency determined by the upper limit value of the variable data acquisition rate of this data acquisition circuit.
サンプリングパルス発生器9は、上記した可変
データ収集レートの上限値に等しい繰り返し周波
数のサンプリングパルスPsを発生する。A/D
変換器8は各サンプリングパルスPsごとに入力
アナログ信号ei′をサンプルおよびホールドし、
さらにデジタル信号に変換して出力する(d)。 The sampling pulse generator 9 generates a sampling pulse Ps with a repetition frequency equal to the upper limit value of the above-mentioned variable data acquisition rate. A/D
The converter 8 samples and holds the input analog signal e i ′ for each sampling pulse Ps,
It is then converted into a digital signal and output (d).
加算器10およびラツチ回路11は累算回路を
構成しており、指示された回数だけ順次のA/D
変換された結果dを累算する。ラツチ回路11
は、データ要求信号DREQによりクリアされそし
てPsごとに加算器10の加算結果Aを保持し、
加算器10の一方の入力に与えて、次のタイミン
グのPsで得られるA/D変換の結果dと加算さ
せる。したがつて相続くDREQの間に生じるPs
の個数だけ、順次のA/D変換結果データを累算
する。カウンタ12もラツチ回路11と同様に
DREQによりクリアされ、そして上記したDREQ
間のPsの個数をカウントする。このカウント値
は加算器10が行つた累算の回数Bである。 The adder 10 and the latch circuit 11 constitute an accumulation circuit, which sequentially processes the A/D for a specified number of times.
The converted result d is accumulated. Latch circuit 11
is cleared by the data request signal DREQ and holds the addition result A of the adder 10 every Ps,
It is applied to one input of the adder 10 and added to the A/D conversion result d obtained at the next timing Ps. Therefore, Ps occurring between successive DREQs
The sequential A/D conversion result data is accumulated by the number of pieces. The counter 12 is also similar to the latch circuit 11.
cleared by DREQ, and the DREQ described above
Count the number of Ps in between. This count value is the number B of accumulations performed by the adder 10.
割算器13は、上記した累算結果Aを累算回数
Bで割算する。この割算結果Cは平均値を表して
おり、さらにラツチ回路14に格納され、
DATAとして出力される。 The divider 13 divides the above-mentioned accumulation result A by the number of accumulations B. This division result C represents an average value and is further stored in the latch circuit 14.
Output as DATA.
このようにして、データ収集レートが下がるほ
ど、すなわちデータ要求信号DREQの間隔が長く
なるほど、A/D変換結果データの累算回数が多
くなり、平均値をとる期間の幅が長くなる。これ
は平滑回路あるいは低域通過フイルタの時定数を
大きくした場合と等価であり、高域雑音成分を減
衰させる効果をもつ。 In this way, as the data collection rate decreases, that is, as the interval between the data request signals DREQ becomes longer, the number of times the A/D conversion result data is accumulated increases, and the width of the period in which the average value is taken becomes longer. This is equivalent to increasing the time constant of a smoothing circuit or a low-pass filter, and has the effect of attenuating high-frequency noise components.
第5図はデータ収集レートの変更例を示したも
ので、図1は入力アナログ信号eiと、サンプリン
グパルスPs(Ps1,Ps2,…)とA/D変換結果d
(d1,d2,…)を示す。図2はデータ収集レート
が可変範囲の上限値の場合のデータ要求信号
DREQを示す。この場合はA/D変換結果dの累
算による平均化は行われず、各dはそのまま出力
される。図3はデータ収集レートが半分の場合、
図4はデータ収集レートが4分の1の場合の
DREQをそれぞれ示す。図3ではA/D変換結果
dを2個ずつ平均化し、図4ではA/D変換結果
dを4個ずつ平均化する。 Figure 5 shows an example of changing the data acquisition rate, and Figure 1 shows the input analog signal e i , sampling pulse Ps (Ps 1 , Ps 2 ,...) and A/D conversion result d.
(d 1 , d 2 ,…) is shown. Figure 2 shows the data request signal when the data acquisition rate is at the upper limit of the variable range.
Indicates DREQ. In this case, the A/D conversion results d are not averaged by accumulation, and each d is output as is. Figure 3 shows that when the data collection rate is half,
Figure 4 shows the case where the data collection rate is 1/4.
DREQ is shown respectively. In FIG. 3, two A/D conversion results d are averaged, and in FIG. 4, four A/D conversion results d are averaged.
なお、第1図において9ないし14で示されて
いる各回路要素は、たとえばマイクロプロセツサ
のソフトウエア機能で置き換えることが可能であ
る。 Note that each of the circuit elements indicated by 9 to 14 in FIG. 1 can be replaced by, for example, the software functions of a microprocessor.
以上のように本発明によれば、データ収集レー
トの変更に応じてデジタル的に雑音の除去特性を
変化させることができ、回路も簡単で小型に構成
することができる。
As described above, according to the present invention, the noise removal characteristics can be changed digitally in accordance with changes in the data collection rate, and the circuit can be configured to be simple and compact.
第1図は本発明の1実施例回路の構成図、第2
図はデータ収集レート変更の説明図、第3図は従
来例の構成図、第4図は前置増幅器の帯域特性の
説明図、第5図は実施例動作の説明図である。
図中、7は前置増幅器、8はA/D変換器、9
はサンプリングパルス発生器、10は加算器、1
1,14はラツチ回路、12はカウンタ、13は
割算器、eiは入力アナログ信号、DREQはデータ
要求信号、DATAは出力データを示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit according to one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of changing the data acquisition rate, FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional example, FIG. 4 is an explanatory diagram of band characteristics of a preamplifier, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment. In the figure, 7 is a preamplifier, 8 is an A/D converter, and 9 is a preamplifier.
is a sampling pulse generator, 10 is an adder, 1
1 and 14 are latch circuits, 12 is a counter, 13 is a divider, e i is an input analog signal, DREQ is a data request signal, and DATA is output data.
Claims (1)
該前置増幅器に接続されたA/D変換器と、該
A/D変換器を駆動する固定サンプリングパルス
源と、上記A/D変換器から出力されたA/D変
換結果を累算する加算器と、該A/D変換結果を
累算した回数を保持するカウンタと、該加算器お
よびカウンタをクリアしてA/D変換結果の累算
回数を制御するために発信される繰り返し周波数
が可変の信号手段と、該加算器から出力される累
算結果を累算回数で割算する割算器と、該割算器
から出力される割算結果をデータとして出力する
出力手段とをそなえていることを特徴とするアナ
ログデータ収集回路。1 a preamplifier that amplifies the input analog signal;
an A/D converter connected to the preamplifier; a fixed sampling pulse source for driving the A/D converter; and an addition for accumulating the A/D conversion results output from the A/D converter. a counter that holds the number of times the A/D conversion result has been accumulated; and a repetition frequency that is transmitted to clear the adder and the counter and control the number of times that the A/D conversion result has been accumulated is variable. a divider for dividing the accumulation result output from the adder by the number of accumulations; and an output means for outputting the division result output from the divider as data. An analog data acquisition circuit characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22457184A JPS61101899A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Analog data collection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22457184A JPS61101899A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Analog data collection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101899A JPS61101899A (en) | 1986-05-20 |
| JPH0441398B2 true JPH0441398B2 (en) | 1992-07-08 |
Family
ID=16815843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22457184A Granted JPS61101899A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Analog data collection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101899A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001228176A (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Hioki Ee Corp | Waveform recording device |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP22457184A patent/JPS61101899A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61101899A (en) | 1986-05-20 |
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