(57)【要約】【課題】積分時間を一定化しながらアナログ／デジタル変換処理をする積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器を提供する。【解決手段】積分器において入力調整電圧切替器からの第１入力調整電圧ＶＰＰと増幅用アンプＡ１からの検出電圧Ｖｘとに基づく今回周期の積分電圧を出力し、演算部において積分器から出力する積分電圧の次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎを演算し、制御部において入力調整電圧切替器からの第１入力調整電圧ＶＰＰを切替制御し、積分器から次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎを出力するといった処理を繰り返す。【選択図】図１
2004320094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる２段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、
前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる２段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、
前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、
前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、
前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期の積分時間における立上り勾配時間と今回周期の積分時間における立下り勾配時間とを変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、
前記演算部で演算した次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して異なる２段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器。
【請求項２】
異なる２段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、
前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる２段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、
前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、
前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、
前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期前半の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期前半の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立下り勾配時間、及び今回周期前半の積分時間における立下り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間を変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、
前記演算部で演算した今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して前記異なる２段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部と、
を備えることを特徴とする積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器。
【請求項３】
前記積分器は、入・出力端子を有する積分用アンプと、前記積分用アンプの入・出力端子間に接続する積分用コンデンサと、前記積分用コンデンサが接続する前記積分用アンプの入力端子に接続し、前記入力調整電圧切替器で出力した入力調整電圧を積分するための第１の積分用抵抗及び前記測定対象の状態を検出変換した検出電圧を積分するための第２の積分用抵抗とから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器。
【請求項４】
測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路を更に備え、前記積分器は、前記サンプル・ホールド回路でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積分時間を一定化しながらアナログ／デジタル変換処理をする積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、秤その他の計測器に内蔵する二重積分型Ａ／Ｄ変換器は、この一部として構成する二重積分器にセンサから出力した検出電圧を入力し積分すると、図６（ａ）の検出電圧の大きさが小さいときの二重積分器出力の波形図、図６（ｂ）の検出電圧の大きさが中ぐらいのときの二重積分器出力の波形図、図６（ｃ）の検出電圧の大きさが大きいときの二重積分器出力の波形図に示すような出力電圧ＶＯＵＴが二重積分器から出力するというものであった。すなわち、二重積分型Ａ／Ｄ変換器は、積分基準電圧ＶＣＯＭからの波形の立上り勾配時間ＴＨについては予め決められているので常に一定であるが、立下り勾配時間ＴＬについては検出電圧の大きさに比例して変化するために、二重積分器から出力電圧ＶＯＵＴを出力する際の積分時間Ｔｍが検出電圧の大きさに従って変化するというものであった。
【０００３】
例えば、特許文献１に見られるような二重積分型Ａ／Ｄ変換器は、上記のように、検出電圧の大きさに比例して積分時間の立下り勾配時間（第２積分ステージＴｍ）が変化するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２２４７６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した二重積分型Ａ／Ｄ変換器は、重心動揺計その他の連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、検出電圧の大きさに比例して積分時間の立下り勾配時間が変化するために、取得するデータ数が増減し、検出電圧の大きさに応じて結果の信頼度合いが異なるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、積分時間を一定化しながらアナログ／デジタル変換処理をする積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、異なる２段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる２段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期の積分時間における立上り勾配時間と今回周期の積分時間における立下り勾配時間とを変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、前記演算部で演算した次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して異なる２段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、異なる２段階の入力調整電圧を切替出力する入力調整電圧切替器と、前記入力調整電圧切替器で切替出力した異なる２段階の入力調整電圧と測定対象の状態を検出変換した検出電圧とを入力し積分電圧を出力する積分器と、前記積分器で出力した積分電圧を入力し比較基準電圧と比較して高低の一定電圧を出力する比較器と、前記比較器で出力した高低の一定電圧の変化に基因して、前記積分器で出力した積分電圧における立上り勾配時間と立下り勾配時間とから成る積分時間を計測する計時部と、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力した際の今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と、前記計時部で計測した今回周期前半の積分時間と、前記積分器から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間とに基づいて、前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び前記積分器に入力調整電圧と検出電圧とを入力する際の次回周期前半の積分時間における立上り勾配時間を演算すると共に、今回周期前半の積分時間における立上り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立下り勾配時間、及び今回周期前半の積分時間における立下り勾配時間と今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間を変数とする演算式を用いて検出電圧の値を演算する演算部と、前記演算部で演算した今回周期後半の積分時間における立上り勾配時間及び次回周期の積分時間における立上り勾配時間に基づいて、前記入力調整電圧切替器に対して前記異なる２段階の入力調整電圧の切替制御をする制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記積分器は、入・出力端子を有する積分用アンプと、前記積分用アンプの入・出力端子間に接続する積分用コンデンサと、前記積分用コンデンサが接続する前記積分用アンプの入力端子に接続し、前記入力調整電圧切替器で出力した入力調整電圧を積分するための第１の積分用抵抗及び前記測定対象の状態を検出変換した検出電圧を積分するための第２の積分用抵抗とから成ることを特徴とする。
【００１０】
また、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路を更に備え、前記積分器は、前記サンプル・ホールド回路でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
第１に、一つの三角波形で一周期を成す積分電圧の積分時間を一定化しながらアナログ／デジタル変換処理をする態様（第１の実施の形態）について説明する。まず、第１の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の構成について、図１のブロック図、図２（ａ）の積分器出力の波形図、図２（ｂ）の入力調整電圧Ｖｒに係わるタイミングチャート、図２（ｃ）の比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートを参照しながら詳述する。
【００１３】
第１の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、大別すると、入力調整電圧切替器１、積分器２、比較器３、計時部４、演算部５及び制御部６から構成する。
【００１４】
入力調整電圧切替器１は、制御部６からの制御信号に基づいて、異なる２段階の第１入力調整電圧ＶＰＰと第２入力調整電圧ＶＥＥとを切替えて入力調整電圧Ｖｒとして出力する。なお、本実施形態においては、第１入力調整電圧ＶＰＰについてはＶｄｄ、第２入力調整電圧ＶＥＥについては０Ｖとし、センサへの入力電圧Ｖｄｄ及び０Ｖと共用する。
【００１５】
積分器２は、＋（プラス）、−（マイナス）の２入力端子及び１出力端子を有する積分用アンプＡ２と、この積分用アンプＡ２の−入力端子と出力端子との間に接続する積分用コンデンサＣｆと、この積分用アンプＡ２の−入力端子と入力調整電圧切替器１との間に接続する第１の積分用抵抗Ｒｒと、この積分用アンプＡ２の−入力端子と、測定対象の状態を検出したセンサからの検出電圧を増幅する増幅用アンプＡ１の出力との間に接続する第２の積分用抵抗Ｒｘと、この積分用アンプＡ２の＋入力端子に積分基準電圧ＶＣＯＭを入力するラインとから成り、入力調整電圧切替器１で発生した異なる２段階の入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）及びＶＥＥ（＝０Ｖ）と、測定対象の状態を検出変換した検出電圧（増幅用アンプＡ１で増幅した検出電圧）Ｖｘとを入力して積分電圧Ｖｏｕｔを出力する。なお、本実施形態においては、積分用アンプＡ２の＋入力端子へ入力する積分基準電圧ＶＣＯＭについてはＶｄｄ／２としている。
【００１６】
比較器３は、＋（プラス）、−（マイナス）の２入力端子及び１出力端子を有し、−入力端子には積分器２の出力ラインと接続し、＋入力端子には比較基準電圧ＶＥを入力し、積分器２から出力する積分電圧Ｖｏｕｔを比較基準電圧ＶＥと比較して高低の一定電圧を出力端子から出力する。
【００１７】
計時部４は、マイコン７とタイマ８とから成り、比較器３から出力した高低の一定電圧の変化に基因して、図３（ａ）の検出電圧の大きさが小さいときの積分器出力の波形図、図３（ｂ）の検出電圧の大きさが中ぐらいのときの積分器出力の波形図、図３（ｃ）の検出電圧の大きさが大きいときの積分器出力の波形図に示すような勾配時間ＴＨと及びＴＬから成る積分時間Ｔｍを計測する。
【００１８】
演算部５は、マイコン７（計時部４と共用）から成り、第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを積分器２に入力した際の今回周期の積分時間Ｔｍｔにおける立上り勾配時間ＴＨｔと、計時部４で計測した今回周期の積分時間Ｔｍｔと、積分器２から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間ＴＣとを、次の数１の式に代入して、第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを積分器２に入力する際の次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎを演算する。
【００１９】
【数１】
2004320094.tif 000003
【００２０】
また、演算部５は、今回周期の積分時間Ｔｍｔにおける立上り勾配時間ＴＨｔと今回周期の積分時間Ｔｍｔにおける立下り勾配時間ＴＬｔとを変数とする次の数２の式から導かれる検出電圧Ｖｘの値を求める式（第１入力調整電圧ＶＰＰをＶｄｄ、第２入力調整電圧ＶＥＥを０Ｖ、積分基準電圧ＶＣＯＭをＶｄｄ／２とする場合には、次の数３の式）にて検出電圧Ｖｘの値を演算する。
【００２１】
【数２】
2004320094.tif 000004
【数３】
2004320094.tif 000005
【００２２】
制御部６は、マイコン７（計時部４と共用）から成り、今回周期の積分時間Ｔｍｔにおける立上り勾配時間ＴＨｔや次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎについて入力調整電圧切替器１に対して第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）に切替制御をし、今回周期の積分時間Ｔｍｔにおける立下り勾配時間ＴＬｔや次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＬｎについて入力調整電圧切替器１に対して第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）に切替制御をする。
【００２３】
次に、第１の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の動作処理について詳述する。
【００２４】
まず、センサ９では、測定対象の状態を検出変換し、増幅用アンプＡ１では、増幅した検出電圧Ｖｘを出力する。また、制御部６では、計時部４で計測する積分時間を参照しながら入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）側への切替制御を行い、入力調整電圧切替器１では、第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）を出力する。
【００２５】
次いで、積分器２では、第２の積分用抵抗Ｒｘを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に検出電圧Ｖｘを入力し、第１の積分用抵抗Ｒｒを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）を入力し、積分用アンプＡ２の出力端子から立上り勾配波形ａを成す１回目周期の積分電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００２６】
次いで、制御部６では、計時部４で計測する積分時間が１回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨ１について経過すると、入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）への切替制御を行う。
【００２７】
次いで、積分器２では、第２の積分用抵抗Ｒｘを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に検出電圧Ｖｘを引き続き入力し、第１の積分用抵抗Ｒｒを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）を入力し、積分用アンプＡ２の出力端子から立下り勾配波形ｂを成す１回目周期の積分電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００２８】
次いで、比較器３では、積分器２から−入力端子に入力した立下り勾配波形ｂを成す１回目周期の積分電圧Ｖｏｕｔが＋入力端子に入力した比較基準電圧ＶＥに達すると出力端子から低（Ｌ）の一定電圧を出力する。また、これと共に、制御部６では、入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）への切替制御を行う。
【００２９】
次いで、演算部５では、１回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨ１と、立上り勾配波形ａと立下り勾配波形ｂとにより一周期を成す１回目周期の積分電圧Ｖｏｕｔを出力する間について計時部４で計測した１回目周期の積分時間Ｔｍ１と、積分器２から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間ＴＣとを、上述した数１の式に代入して、積分器２に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回（２回目）周期の積分時間Ｔｍｎ（Ｔｍ２）における立上り勾配時間ＴＨｎ（ＴＨ２）を演算して出力する。なお、数１の式に代入する際、１回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨ１については立上り勾配時間ＴＨｔに当てはめ、１回目周期の積分時間Ｔｍ１については積分時間Ｔｍｔに当てはめる。
【００３０】
また、演算部５では、入力電圧Ｖｄｄと、第１の積分用抵抗Ｒｒと、第２の積分用抵抗Ｒｘと、１回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨ１と、１回目周期の積分時間における立下り勾配時間ＴＬ１とを、上述した数３の式に代入して、検出電圧Ｖｘの値を演算する。なお、数３の式に代入する際、１回目周期の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨ１については立下り勾配時間ＴＨｔに当てはめ、１回目周期の積分時間における立下り勾配時間ＴＬ１については立下り勾配時間ＴＬｔに当てはめる。
【００３１】
次いで、制御部６では、計時部４で計測する積分時間が２回目周期の積分時間における立上り勾配時間ＴＨ２に達するまで入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）の切替状態の制御を維持する。また、比較器３では、制御部６において入力調整電圧切替器１に対して第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）を切替制御したことにより、積分器２から−入力端子に入力した立上勾配波形ｃを成す２回目周期の積分電圧Ｖｏｕｔが＋入力端子に入力した比較基準電圧ＶＥをすぐに下回って、出力端子から高（Ｈ）の一定電圧を出力する。
【００３２】
以降、積分器２による立上り勾配波形を成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、制御部６による第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）への切替制御、積分器２による立下り勾配波形を成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、比較器３による低（Ｌ）の一定電圧の出力、制御部６による第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）への切替制御といった処理を繰り返す。
【００３３】
上述したように、第１の実施の形態における積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、演算部５により積分器２に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎを演算し、入力調整電圧切替器１から第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）をこの立上り勾配時間ＴＨｎ出力するといった処理を繰り返す。これによると、今回取得した検出電圧と次回取得した検出電圧とがほぼ同じであれば、変換時間は、常にほぼ目標積分時間での処理となる。したがって、時間的な変化の遅い検出電圧を取得する場合（例えば、体重計、重心動揺計）には、ほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。
【００３４】
第２に、第２の実施の形態として、二つの三角波形で一周期を成す積分電圧の積分時間を一定化しながらアナログ／デジタル変換処理をする態様（第２の実施の形態）について説明する。まず、第２の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の構成について、図１のブロック図、図４（ａ）の積分器出力の波形図、図４（ｂ）の入力調整電圧Ｖｒに係わるタイミングチャート、図４（ｃ）の比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートを参照しながら詳述する。
【００３５】
第２の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、大別すると、一部の機能を異にしながら第１の実施の形態と同様に、入力調整電圧切替器１、積分器２、比較器３、計時部４、演算部５及び制御部６から構成する。入力調整電圧切替器１、積分器２、比較器３及び計時部４については、第１の実施の形態と機能を同じにするので第２の実施の形態に係わる構成においての詳述を省略し、機能を異にする演算部５及び制御部６について詳述する。
【００３６】
演算部５は、マイコン７（計時部４と共用）から成り、第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを積分器２に入力した際の今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立上り勾配時間ＴＨｆｔと、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立下り勾配時間ＴＬｆｔと、積分器２から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間ＴＣとを、次の数４の式に代入して、積分器２に第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｔを演算する。
【００３７】
【数４】
2004320094.tif 000006
【００３８】
また、演算部５は、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立上り勾配時間ＴＨｆｔと、今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立下り勾配時間ＴＨｓｔと、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立下り勾配時間ＴＬｆｔと、今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｔとを、次の数５の式に代入して、第１入力調整電圧ＶＰＰと検出電圧Ｖｘとを積分器２に入力する際の次回周期前半の積分時間Ｔｍｆｎにおける立上り勾配時間ＴＨｆｎを演算する。
【００３９】
【数５】
2004320094.tif 000007
【００４０】
更に、演算部５は、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立上り勾配時間ＴＨｆｔと、今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立下り勾配時間ＴＨｓｔと、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立下り勾配時間ＴＬｆｔと、今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｔとを変数とする次の数６の式から導かれる検出電圧Ｖｘの値を求める式（第１入力調整電圧ＶＰＰをＶｄｄ、第２入力調整電圧ＶＥＥを０Ｖ、積分基準電圧ＶＣＯＭをＶｄｄ／２とする場合には、次の数７の式）にて検出電圧Ｖｘの値を演算する。
【００４１】
【数６】
2004320094.tif 000008
【数７】
2004320094.tif 000009
【００４２】
制御部６は、マイコン７（計時部４と共用）から成り、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立上り勾配時間ＴＨｆｔや今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立下り勾配時間ＴＨｓｔや次回周期前半の積分時間Ｔｍｆｎにおける立上り勾配時間ＴＨｆｎや次回周期後半の積分時間Ｔｍｓｎにおける立下り勾配時間ＴＨｓｎについて入力調整電圧切替器１に対して第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）に切替制御をし、今回周期前半の積分時間Ｔｍｆｔにおける立下り勾配時間ＴＬｆｔや今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｔや次回周期前半の積分時間Ｔｍｆｎにおける立下り勾配時間ＴＬｆｎや今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｎについて入力調整電圧切替器１に対して第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）に切替制御をする。
【００４３】
次に、第２の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の動作処理について詳述する。
【００４４】
まず、センサ９では、測定対象の状態を検出変換し、増幅用アンプＡ１では、増幅した検出電圧Ｖｘが出力する。また、制御部６では、計時部４で計測する積分時間を参照しながら入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）側への切替制御を行い、入力調整電圧切替器１では、第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）を出力する。
【００４５】
次いで、積分器２では、第２の積分用抵抗Ｒｘを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に検出電圧Ｖｘを入力し、第１の積分用抵抗Ｒｒを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）を入力し、積分用アンプＡ２の出力端子から立上り勾配波形ａｆを成す１回目周期前半の積分電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００４６】
次いで、制御部６では、計時部４で計測する積分時間が１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間として予め決めている時間ＴＨｆ１について経過すると、入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）への切替制御を行う。
【００４７】
次いで、積分器２では、第２の積分用抵抗Ｒｘを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に検出電圧Ｖｘを引き続き入力し、第１の積分用抵抗Ｒｒを介して積分用アンプＡ２の−入力端子に第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）を入力し、積分用アンプＡ２の出力端子から立下り勾配波形ｂｆを成す１回目周期後半の積分電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００４８】
次いで、比較器３では、積分器２から−入力端子に入力した立下り勾配波形ｂｓを成す１回目周期前半の積分電圧Ｖｏｕｔが＋入力端子に入力した比較基準電圧ＶＥに達する（上回る）と出力端子から低（Ｌ）の一定電圧を出力する。
【００４９】
次いで、演算部５では、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１と、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１と、積分器２から一周期における積分電圧を出力する際の積分時間として予め決めてある目標積分時間ＴＣとを、上述した次の数４の式に代入して、積分器２に第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の今回（１回目）周期後半の積分時間Ｔｍｓｔ（Ｔｍｓ１）における立上り勾配時間ＴＬｓｎ（ＴＬｓ１）を演算する。なお、数４の式に代入する際、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１については立上り勾配時間ＴＨｆｔに当てはめ、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１については立下り勾配時間ＴＬｆｔに当てはめる。
【００５０】
次いで、制御部６では、計時部４で計測する積分時間が１回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間ＴＬｓ１について経過すると、入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）への切替制御を行う。
【００５１】
次いで、比較器３では、積分器２から−入力端子に入力した立下り勾配波形ｂｓを成す１回目周期後半の積分電圧Ｖｏｕｔが比較基準電圧ＶＥに達する（下回る）と出力端子から高（Ｈ）の一定電圧を出力する。
【００５２】
次いで、演算部５では、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１と、１回目周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立下り勾配時間ＴＨｓ１と、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１と、１回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間ＴＬｓ１とを、上述した次の数５の式に代入して、積分器２に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回（２回目）周期前半の積分時間Ｔｍｆｎ（Ｔｍｆ２）における立上り勾配時間ＴＨｆｎ（Ｔｍｆｎ２）を演算する。なお、数５の式に代入する際、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１については立上り勾配時間ＴＨｆｔに当てはめ、１回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間ＴＨｓ１については立下り勾配時間ＴＬｓｔに当てはめ、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１については立上り勾配時間ＴＬｆｔに当てはめ、１回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間ＴＬｓ１については立上り勾配時間ＴＬｓｔに当てはめる。
【００５３】
また、演算部５では、入力電圧Ｖｄｄと、第１の積分用抵抗Ｒｒと、第２の積分用抵抗Ｒｘと、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１と、１回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間ＴＨｓ１と、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１と、１回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間ＴＬｓ１とを、上述した次の数７の式に代入して、検出電圧Ｖｘの値を演算する。なお、数７の式に代入する際、１回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ１については立上り勾配時間ＴＨｆｔに当てはめ、１回目周期後半の積分時間における立下り勾配時間ＴＨｓ１については立下り勾配時間ＴＬｓｔに当てはめ、１回目周期前半の積分時間における立下り勾配時間ＴＬｆ１については立上り勾配時間ＴＬｆｔに当てはめ、１回目周期後半の積分時間における立上り勾配時間ＴＬｓ１については立上り勾配時間ＴＬｓｔに当てはめる。
【００５４】
次いで、制御部６では、計時部４で計測する積分時間が２回目周期前半の積分時間における立上り勾配時間ＴＨｆ２に達するまで入力調整電圧切替器１に対してマイコン７のＰｏｕｔから制御信号を送って第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）の切替状態の制御を維持する。
【００５５】
以降、積分器２による立上り勾配波形ａｆを成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、制御部６による第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）への切替制御、積分器２による立下り勾配波形ｂｆを成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、比較器３による低（Ｌ）の一定電圧の出力、積分器２による立上り勾配波形ａｓを成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、制御部６による第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）への切替制御、積分器２による立下り勾配波形ｂｓを成す積分電圧Ｖｏｕｔの出力、制御部６による第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）への切替制御といった処理を繰り返す。
【００５６】
上述したように、第２の実施の形態における積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、演算部５により積分器２に第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｎを演算し、入力調整電圧切替器１から第２入力調整電圧ＶＥＥ（＝０Ｖ）をこの立上り勾配時間ＴＬｓｎ出力し、また、演算部５により積分器２に第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）と検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回周期の積分時間Ｔｍｆｎにおける立上り勾配時間ＴＨｆｎを演算し、入力調整電圧切替器１から第１入力調整電圧ＶＰＰ（＝Ｖｄｄ）をこの立上り勾配時間ＴＨｆｎ出力するといった処理を繰り返す。これによると、今回取得した検出電圧と次回取得した検出電圧とがほぼ同じであれば、変換時間は、検出電圧の取得初期から常にほぼ目標積分時間での処理となる。したがって、時間的な変化の遅い検出電圧を取得する場合（例えば、体重計、重心動揺計）には、検出電圧の取得初期からほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。
【００５７】
なお、第２の実施の形態においては、積分基準電圧ＶＣＯＭ（＝比較基準電圧ＶＥ）を基準に三角波形が交互に積分器２から出力するものであったが、第１の実施の形態の三角波形が片側に積分器２から出力するようにしても実施可能である。
【００５８】
また、上述した第１及び第２の実施の形態においては、図５のブロック図に示すように、積分器２の第２の積分用抵抗Ｒｘの前段に、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路１０を設けて、積分器２にはサンプル・ホールド回路１０でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力するようにしてもよい。これによると、積分器２で積分処理中に検出電圧の変化を起こさないのでより積分時間が一定となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、演算部により積分器に第１入力調整電圧ＶＰＰと検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回周期の積分時間Ｔｍｎにおける立上り勾配時間ＴＨｎを演算し、入力調整電圧切替器から第１入力調整電圧ＶＰＰをこの立上り勾配時間ＴＨｎ出力するといった処理を繰り返し、ほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。よって、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが高まる。
【００６０】
また、第２の実施の形態における積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器は、演算部５により積分器に第２入力調整電圧ＶＥＥと検出電圧Ｖｘとを入力する際の今回周期後半の積分時間Ｔｍｓｔにおける立上り勾配時間ＴＬｓｎを演算し、入力調整電圧切替器から第２入力調整電圧ＶＥＥをこの立上り勾配時間ＴＬｓｎ出力し、また、演算部５により積分器に第１入力調整電圧ＶＰＰと検出電圧Ｖｘとを入力する際の次回周期の積分時間Ｔｍｆｎにおける立上り勾配時間ＴＨｆｎを演算し、入力調整電圧切替器から第１入力調整電圧ＶＰＰをこの立上り勾配時間ＴＨｆｎ出力するといった処理を繰り返し、検出電圧の取得初期からほぼ一定時間で変換したデータを出力することができる。よって、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが更に高まる。
【００６１】
また、積分器が、積分用アンプ、積分用コンデンサ、入力調整電圧切替器で発生する入力調整電圧を積分するための第１の積分用抵抗、測定対象の状態を検出変換した検出電圧を積分するための第２の積分用抵抗だけから構成するので、簡単に製作することができて廉価である。
【００６２】
また、積分器の第２の積分用抵抗Ｒｘの前段に、測定対象の状態を検出変換した検出電圧をサンプリングして一定に保持するサンプル・ホールド回路を設けて、積分器にはサンプル・ホールド回路でサンプリングして一定に保持した検出電圧を入力するので、より積分時間が一定となり、連続して等間隔の時系列データを取得する装置に利用する場合には、結果の信頼度合いが更により高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の積分動作の関係を示し、（ａ）は積分器出力の波形図、（ｂ）は入力調整電圧Ｖｒに係わるタイミングチャート、（ｃ）は比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートである。
【図３】積分器出力の波形図を示し、（ａ）は検出電圧の大きさが小さいとき、（ｂ）は検出電圧の大きさが中ぐらいのとき、（ｃ）は検出電圧の大きさが大きいときである。
【図４】第２の実施の形態に係わる積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器の積分動作の関係を示し、（ａ）は積分器出力の波形図、（ｂ）は入力調整電圧Ｖｒに係わるタイミングチャート、（ｃ）は比較器からの高低の一定電圧に係わるタイミングチャートである。
【図５】本発明に係わる別の積分時間一定化Ａ／Ｄ変換器を示すブロック図である。
【図６】従来の二重積分器出力の波形図を示し、（ａ）は検出電圧の大きさが小さいとき、（ｂ）は検出電圧の大きさが中ぐらいのとき、（ｃ）は検出電圧の大きさが大きいときである。
【符号の説明】
１  入力調整電圧切替器
２  積分器
３  比較器
４  計時部
５  演算部
６  制御部
１０  サンプル・ホールド回路
Ａ２  積分用アンプ
Ｃｆ  積分用コンデンサ
Ｒｒ  第１の積分用抵抗
Ｒｘ  第２の積分用抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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