(57)【要約】【課題】温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことのできるＡ／Ｄ変換装置を提供する。【解決手段】基準となるアナログの電圧を発生する基準電圧発生部１２と、２つのＶ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂと、２つの計数部１４Ａ、１４Ｂと、を備える。Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、計数部１４Ａは、アナログ入力端子１１のＡ／Ｄ変換に、基準電圧発生部１２、Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂ、計数部１４Ｂは、Ａ／Ｄ変換の結果の補正に用いられる。計数部１４Ｂのカウント値が所定のカウント値に一致した時点での計数部１４Ａのカウント値を、Ａ／Ｄ変換後のディジタル値として出力端子１５に出力する。【選択図】図１
2010187102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ入力電圧を周波数に変換する第１の電圧／周波数変換手段と、
アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記基準電圧発生手段の出力する電圧を周波数に変換する第２の電圧／周波数変換手段と、
前記第１の電圧／周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第１の計数手段と、
前記第２の電圧／周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第２の計数手段と、
を備えるアナログ／ディジタル変換装置であって、
前記第１の計数手段及び前記第２の計数手段は、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、
前記第２の計数手段のカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第１の計数手段のカウント値を、アナログ／ディジタル変換後のディジタル値とする
ことを特徴とするアナログ／ディジタル変換装置。
【請求項２】
前記第１の電圧／周波数変換手段及び前記第２の電圧／周波数変換手段は同一の電圧／周波数特性及び温度特性を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
【請求項３】
前記所定のカウント値はアナログ／ディジタル変換装置の外部から変更可能である
ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
【請求項４】
前記基準電圧発生手段の発生する電圧はアナログ／ディジタル変換装置の外部から変更可能である
ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ／ディジタル変換装置。
【請求項５】
アナログ入力電圧を周波数に変換する第１の電圧／周波数変換ステップと、
アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生ステップと、
前記基準電圧発生ステップの出力する電圧を周波数に変換する第２の電圧／周波数変換ステップと、
前記第１の電圧／周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第１の計数ステップと、
前記第２の電圧／周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第２の計数ステップと、
を備えるアナログ／ディジタル変換補正方法であって、
前記第１の計数ステップ及び前記第２の計数ステップは、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、
前記第２の計数ステップのカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第１の計数ステップのカウント値を、アナログ／ディジタル変換後のディジタル値とする
ことを特徴とするアナログ／ディジタル変換補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ／ディジタル変換装置及びアナログ／ディジタル変換補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声、画像、通信などの各種信号を数値（ディジタル値）として各種の演算処理を行うために、アナログ信号をディジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換という）が用いられている。例えば、特許文献１に従来のＡ／Ｄ変換器が記載されている。特許文献１によれば、Ａ／Ｄ変換器は、被検出アナログ信号を被検出のディジタル信号に変換する被検出用のアナログディジタル変換部と、基準アナログ信号を基準ディジタル信号に変換する基準アナログディジタル変換部とを有し、精度の高い電源電圧を生成し、それを２つの抵抗器を用いて分圧して基準アナログ信号を生成し、それを基準ディジタル信号に変換し、これを用いて被検出用のアナログディジタル変換部の出力した被検出のディジタル信号を補正している。
【０００３】
また、電圧／周波数変換（Ｖ／Ｆ変換）を利用したＡ／Ｄ変換装置において、高精度にＡ／Ｄ変換を行う技術がある。例えば、特許文献２によれば、２つのＡ／Ｄ変換器を搭載し、連続してＡ／Ｄ変換を行いながら、同時にＡ／Ｄ変換器の補正を行う。Ａ／Ｄ変換装置は、複数の測定目標電圧値のそれぞれに対して、複数のアナログの基準電圧を発生する基準電圧発生部と、基準電圧発生部からの複数のアナログ基準電圧を受けて、対応する複数のデジタル信号を出力する第１アナログデジタル変換器と、第１アナログデジタル変換器からの複数のデジタル信号を基に、複数の測定目標電圧値のそれぞれに対応する測定目標デジタル信号を演算する第１演算部と、測定用アナログ電圧を入力して対応するデジタル測定値を出力する第２アナログデジタル変換器と、測定目標デジタル信号に基づいて、第２アナログデジタル変換器の出力したデジタル測定値に対して、所定の補正のための演算を行なう第２演算部とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０４７３８号公報
【特許文献２】特許３８７７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＡ／Ｄ変換装置では、簡単な回路構成で温度補正を行うことができなかった。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことのできるＡ／Ｄ変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るＡ／Ｄ変換装置は、アナログ入力電圧を周波数に変換する第１の電圧／周波数変換手段と、アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記基準電圧発生手段の出力する電圧を周波数に変換する第２の電圧／周波数変換手段と、前記第１の電圧／周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第１の計数手段と、前記第２の電圧／周波数変換手段の出力する周波数をカウントする第２の計数手段と、を備え、前記第１の計数手段及び前記第２の計数手段は、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、前記第２の計数手段のカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第１の計数手段のカウント値を、アナログ／ディジタル変換後のディジタル値とすることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、簡単な回路構成でＡ／Ｄ変換の温度補正を行うことができる。
【０００９】
また、連続してＡ／Ｄ変換を行いながら、Ａ／Ｄ変換の温度補正を行うことができる。
【００１０】
また、補正のために除算などの高度な演算を別途行う必要がなく、回路規模が小さくなり、消費電力が小さくて済む。
【００１１】
好ましくは、前記前記第１の電圧／周波数変換手段及び前記第２の電圧／周波数変換手段は同一の電圧／周波数特性及び温度特性を有することを特徴とする。
【００１２】
その結果、Ａ／Ｄ変換の補正の精度を向上することができる。
【００１３】
好ましくは、前記所定のカウント値は、アナログ／ディジタル変換装置の外部から変更可能であることを特徴とする。
【００１４】
その結果、Ａ／Ｄ変換の補正のための調整を外部から容易に行うことができる。
【００１５】
好ましくは、前記基準電圧発生手段の発生する電圧は、アナログ／ディジタル変換装置の外部から制御可能であることを特徴とする。
【００１６】
その結果、Ａ／Ｄ変換の補正のための調整を外部から容易に行うことができる。
【００１７】
本発明の第２の観点に係るアナログ／ディジタル変換補正方法は、アナログ入力電圧を周波数に変換する第１の電圧／周波数変換ステップと、アナログの基準となる電圧を発生する基準電圧発生ステップと、前記基準電圧発生ステップの出力する電圧を周波数に変換する第２の電圧／周波数変換ステップと、前記第１の電圧／周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第１の計数ステップと、前記第２の電圧／周波数変換ステップの出力する周波数をカウントする第２の計数ステップと、を備え、前記第１の計数ステップ及び前記第２の計数ステップは、外部から入力されるサンプリング信号の活性化の時点からカウント動作を開始し、前記第２の計数ステップのカウント値が所定のカウント値に一致した時点での、前記第１の計数ステップのカウント値を、アナログ／ディジタル変換後のディジタル値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＡ／Ｄ変換装置によれば、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡ／Ｄ変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るＡ／Ｄ変換装置の動作の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０の構成を示すブロック図である。Ａ／Ｄ変換装置１０は、アナログ信号を入力する入力端子１１と、アナログの基準電圧を発生する基準電圧発生部１２と、２つのＶ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂと、２つの計数部１４Ａ、１４Ｂと、出力端子１５を備え、アナログ信号をＡ／Ｄ変換したディジタル値を出力端子１５から出力する。
【００２２】
基準電圧発生部１２は、所定の電圧を発生する。例えば、Ａ／Ｄ変換装置１０の電源電圧を抵抗器により分割することにより所定の電圧を発生する。
【００２３】
Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂは、入力されるアナログ信号の電圧に応じた周波数のパルス波形を出力する。Ｖ／Ｆ変換部１３Ａは、入力端子１１に入力されるアナログ信号の電圧を周波数に変換し出力する。Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂは、基準電圧発生部１２の出力電圧を周波数に変換し出力する。Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂは、ＶＣＯ（電圧制御発振器）などにより構成される。
【００２４】
計数部１４Ａ、１４Ｂは、周波数をカウントする。計数部１４Ａは、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａの出力する信号の周波数をカウントする。計数部１４Ｂは、Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂの出力する信号の周波数をカウントする。計数部１４Ａから、Ａ／Ｄ変換後のディジタル値（Ｄｘ）が出力端子１５に出力される。
【００２５】
次に、Ａ／Ｄ変換装置１０の動作について説明する。
【００２６】
図２の（ａ）は、ある所定の温度におけるＡ／Ｄ変換装置１０の動作の例を示すタイムチャートである。入力端子１１に所定の電圧が入力された場合を想定している。図２の（ａ）の上から順に、サンプリング信号、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａの出力信号、計数部１４Ａのカウント値、Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂの出力信号、計数部１４Ｂのカウント値、の変化する様子を示す。
【００２７】
Ｐ１、Ｐ２は、サンプリング信号の活性化の時点を示している。サンプリング信号は、所定の間隔でＡ／Ｄ変換装置１０の外部から入力される。
【００２８】
Ｖ／Ｆ変換部１３Ａは、入力端子１１の所定の電圧に対応して、一定の周波数（周期ＴＡｘ）で発振するパルス信号を出力する。計数部１４Ａは、サンプリング信号の活性化時点Ｐ１からカウントを始め、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａの出力するパルス波形の立ち上がり信号（図中の矢印）を検出するごとにカウント値を１つ増加させる。
【００２９】
Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂは、基準電圧発生部１２の所定の電圧に対応して一定の周波数（周期ＴＢｘ）で発振するパルス信号を出力する。計数部１４Ｂは、サンプリング信号の活性化時点Ｐ１からカウントを始め、Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂの出力するパルス波形の立ち上がり信号（図中の矢印）を検出するごとにカウント値を１つ増加させる。
【００３０】
Ｐｘは、計数部１４Ｂのカウント値が、所定のカウント値（Ｍ）に一致した時点を示す。計数部１４Ｂは、所定のカウント値（Ｍ）に一致したことを計数部１４Ａに通知する。計数部１４Ａは、計数部１４Ｂからの通知を受けカウントを停止し、カウント値Ｄｘを保持する。また、新たにサンプリング信号が活性化される時点（Ｐ２）まで、カウント動作を停止する。計数部１４Ａのカウント値Ｄｘが、Ａ／Ｄ変換値として出力端子１５に出力される。
【００３１】
このような動作により、サンプリング信号の活性化時点Ｐ１からＰｘまでの時間ＴＣｘにおける計数部１４Ａのカウント値が、Ａ／Ｄ変換値Ｄｘとなる。ここで、Ａ／Ｄ変換値Ｄｘ、カウント時間ＴＣｘは、入力端子１１の電圧、所定のカウント値Ｍ、基準電圧発生部１２の発生する出力電圧、等に依存して決まる。ＴＣｘを大きくすれば、Ａ／Ｄ変換値Ｄｘを大きくでき、分解能が向上する。なお、サンプリング期間内にＡ／Ｄ変換が終了するよう、ＴＣｘをサンプリング周期よりも小さくする必要がある。それには、所定のカウント値Ｍや、基準電圧発生部１２の発生する電圧を調整すればよい。
【００３２】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の場合と異なる温度におけるＡ／Ｄ変換装置１０の動作の例を示すタイムチャートである。入力端子１１の電圧、基準電圧発生部１２の出力電圧は、図２の（ａ）の場合と同じものとする。温度変化により、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂの電圧／周波数特性が変化し、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂの周期が長くなり、それぞれ周期ＴＡｙ、ＴＢｙになったものとする。
【００３３】
Ｐｙは、計数部１４Ｂのカウント値が、所定のカウント値（Ｍ）に一致した時点を示す。時間ＴＣｙは、サンプリング信号の活性化時点Ｐ１から時点Ｐｙまでの時間を示す。Ｖ／Ｆ変換部１３Ｂの発振する周期がＴＢｘからＴＢｙへと長くなったのに伴い、時間ＴＣｙは図２の（ａ）の場合の時間ＴＣｘより長くなっている。
【００３４】
Ｖ／Ｆ変換部１３Ａの発振する周期がＴＡｘからＴＡｙへと長くなったため、計数部１４Ａのカウント値の増加の速度が遅くなり、その結果、Ａ／Ｄ変換値は小さくなる傾向にある。一方、カウント期間がＴＣｘからＴＣｙへと長くなっている。カウント期間を温度変化の状況に応じたカウント期間ＴＣｙとすることにより、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａの周期が長くなった影響が緩和され、Ａ／Ｄ変換値ＤｙはＤｘに近似した値となる。
【００３５】
その結果、温度特性の補正を簡単な回路構成で行うことができる。
【００３６】
また、補正のために必要な回路は、所定カウント値Ｍとの比較を行う比較器のみであり、補正のために除算器などの演算器を搭載する必要がなく、回路規模を小さくできる。
【００３７】
また、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂの電圧／周波数特性や温度特性が同じか近似している場合には、温度変化により生じるＶ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂの周期の変化はほぼ比例する関係にあると考えられ、カウント期間を温度に応じて変化させることにより、Ａ／Ｄ変換の補正の精度を向上することができる。
【００３８】
また、計数部１４Ｂにおいて比較される所定のカウント値Ｍや、基準電圧発生部１２の発生する電圧は、Ａ／Ｄ変換装置１０の外部から変更できることが望ましい。
【００３９】
それにより、Ａ／Ｄ変換の精度の調整など、補正のための調整を外部から容易に行うことができる。
【００４０】
なお、各実施の形態で説明したＡ／Ｄ変換装置１０、基準電圧発生部１２、Ｖ／Ｆ変換部１３Ａ、１３Ｂ、及び計数部１４Ａ、１４Ｂの回路構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    Ａ／Ｄ変換装置
１１    入力端子
１２    基準電圧発生部
１３Ａ、１３Ｂ  Ｖ／Ｆ変換部
１４Ａ、１４Ｂ  計数部
１５    出力端子
Ｐ１、Ｐ２    サンプリング信号活性化時点
Ｍ      所定カウント値
ＴＣｘ、ＴＣｙ  カウント期間
ＴＡｘ、ＴＡｙ  Ｖ／Ｆ変換部の発振周期
ＴＢｘ、ＴＢｙ  Ｖ／Ｆ変換部の発振周期
Ｄｘ、Ｄｙ    Ａ／Ｄ変換後のディジタル値
【図１】
2010187102.tif 000003
【図２】
2010187102.tif 000004