(57)【要約】【課題】安価に量子化誤差の軽減を図ったＡ／Ｄ変換装置及び方法を提供する。【解決手段】正弦波発生器１２が、入力電圧Ｖに重畳するための、正負対称で、かつ、振幅がＡ／Ｄ変換器１１の基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい正弦波を発生する。Ａ／Ｄ変換器１１が、正弦波を重畳した入力電圧Ｖを間欠的にサンプリングして、このサンプリングした入力電圧Ｖと基準電圧との比較に基づいて、デジタルデータに変換する。μＣＯＭ１３内のＣＰＵ１３ａが、正弦波の周期の整数倍の時間内に、Ａ／Ｄ変換器１１が間欠的にサンプリングして、変換した複数のデジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出する。【選択図】図１
2005210356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をサンプリングして、該サンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記入力電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段を備えたＡ／Ｄ変換装置であって、
前記入力電圧に重畳するための、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を発生する発生手段と、
前記周期電圧の周期の整数倍の時間内に、前記Ａ／Ｄ変換手段が間欠的にサンプリングして、変換した、複数の前記周期電圧を重畳した入力電圧のデジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出する算出手段とを備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項２】
請求項１記載のＡ／Ｄ変換装置であって、
前記算出手段は、前記複数のデジタルデータの和を当該複数のデジタルデータの個数で除した値を、前記真のデジタルデータとして算出することを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項３】
入力電圧をサンプリングして、該サンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記入力電圧をデジタルデータにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換方法であって、
前記入力電圧に、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を重畳し、
前記周期電圧を重畳した入力電圧を間欠的にサンプリングして、前記デジタルデータにＡ／Ｄ変換し、
前記周期電圧の周期の整数倍の時間内に、前記サンプリングして、Ａ／Ｄ変換した複数の前記デジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出することを特徴とするＡ／Ｄ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を間欠的にサンプリングして、該サンプリングした入力電圧をデジタルデータにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車載バッテリの端子電圧などのアナログの入力電圧を、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）にて、把握するために、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する必要がある。
【０００３】
しかしながら、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器は、連続的な信号であるアナログの入力電圧を、離散的な信号であるデジタルデータに変換するため、必ず量子化誤差が発生する。この量子化誤差が大きいと、マイコンは精度良く入力電圧を検出することができない。そこで、ビット数を高くし、量子化誤差を低減することが考えられるが、Ａ／Ｄ変換器はビット数が高くなるほど、高価になり、コスト的に問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、安価に量子化誤差の軽減を図ったＡ／Ｄ変換装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、入力電圧をサンプリングして、該サンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記入力電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段を備えたＡ／Ｄ変換装置であって、前記入力電圧に重畳するための、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を発生する発生手段と、前記周期電圧の周期の整数倍の時間内に、前記Ａ／Ｄ変換手段が間欠的にサンプリングして、変換した、複数の前記周期電圧を重畳した入力電圧のデジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出する算出手段とを備えたことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置に存する。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、発生手段が、入力電圧に重畳するための、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を発生する。Ａ／Ｄ変換手段が、周期電圧が重畳された入力電圧を間欠的にサンプリングして、このサンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、デジタルデータに変換する。算出手段が、周期電圧の周期の整数倍の時間内に、Ａ／Ｄ変換手段が間欠的にサンプリングして、変換した複数のデジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出する。従って、Ａ／Ｄ変換手段のビット数を上げなくても、真のデジタルデータは、Ａ／Ｄ変換手段で変換したデジタルデータより、量子化誤差が低減されたビット数の高いデータとなっている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＡ／Ｄ変換装置であって、前記算出手段は、前記複数のデジタルデータの和を当該複数のデジタルデータの個数で除した値を、前記真のデジタルデータとして算出することを特徴とするＡ／Ｄ変換装置に存する。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、算出手段が、複数のデジタルデータの和をその複数のデジタルデータの個数で除した値を、真のデジタルデータとして算出する。従って、複数のデジタルデータに基づいて、量子化誤差が低減され、ビット数が高い真のデジタルデータを算出することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、入力電圧をサンプリングして、該サンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、前記入力電圧をデジタルデータにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換方法であって、前記入力電圧に、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を重畳し、前記周期電圧を重畳した入力電圧を間欠的にサンプリングして、前記デジタルデータにＡ／Ｄ変換し、前記周期電圧の周期の整数倍の時間内に、前記サンプリングして、Ａ／Ｄ変換した複数の前記デジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出することを特徴とするＡ／Ｄ変換方法に存する。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、入力電圧に重畳するための、正負対称で、かつ、振幅が前記基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧を発生する。発生した周期電圧を重畳した入力電圧を間欠的にサンプリングして、このサンプリングした入力電圧と基準電圧との比較に基づいて、デジタルデータにＡ／Ｄ変換する。周期電圧の周期の整数倍の時間内に、Ａ／Ｄ変換手段が間欠的にサンプリングして、変換した複数のデジタルデータに基づいて、真のデジタルデータを算出する。従って、Ａ／Ｄ変換のビット数を上げなくても、真のデジタルデータは、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータより、量子化誤差が低減されビット数の高いデータとなっている。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１及び３記載の発明によれば、Ａ／Ｄ変換のビット数を上げなくても、真のデジタルデータは、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータより、量子化誤差が低減されビット数の高いデータとなっているので、安価に量子化誤差の軽減を図ったＡ／Ｄ変換装置及び方法を得ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、複数のデジタルデータに基づいて、量子化誤差が低減され、ビット数が高い真のデジタルデータを算出することができるＡ／Ｄ変換装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のＡ／Ｄ変換装置を組み込んだバッテリの両端電圧監視装置（以下、装置）の一実施の形態を示す回路図である。同図に示すように、装置１０は、バッテリの両端電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ１及びＲ２を備えている。分圧抵抗Ｒ１及びＲ２により分圧されたバッテリの両端電圧は、入力電圧ＶとしてＡ／Ｄ変換器１１に入力される。
【００１４】
また、Ａ／Ｄ変換器１１（＝Ａ／Ｄ変換手段）には、直流遮断用のコンデンサＣを介して、正弦波発生器１２（＝発生手段）が接続されている。これにより、Ａ／Ｄ変換器１１には、正弦波発生器１２が発生した正弦波が重畳された入力電圧Ｖが供給される。正弦波は、正負対称で、かつ、振幅がＡ／Ｄ変換器１１の基準電圧に応じた１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい周期電圧である。
【００１５】
上述したＡ／Ｄ変換器１１は、上述した入力電圧Ｖをサンプリングし、図示しない基準電圧供給部から供給される基準電圧との比較に基づいて、サンプリングした入力電圧Ｖをデジタルデータに変換し、マイクロコンピュータ１３（以下、μＣＯＭ１３）に出力する。
【００１６】
上述したμＣＯＭ１３は、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３ａ、ＣＰＵ１３ａが行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１３ｂと、ＣＰＵ１３ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１３ｃとを備えている。
【００１７】
次に、上述した構成の装置の動作を、説明する前に、図３を参照して本発明によるＡ／Ｄ変換方法を説明する。まず、Ａ／Ｄ変換器１１は、図３に示すように、実線で示す入力電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆに応じたＭＳＢとの比較によって、点線で示す階段状の量子化電圧Ｖｑに量子化された後、その量子化電圧Ｖｑに対応するデジタルデータに符号化され、これによりＡ／Ｄ変換される。
【００１８】
今、上述したように任意の入力電圧Ｖａに正弦波ＳＩＮを重畳すると、Ａ／Ｄ変換器１１には、図３に示すように、入力電圧Ｖａを中心として振幅する正弦波ＳＩＮが供給される。そして、上述したＡ／Ｄ変換器１１のサンプリング周期ｔを、正弦波ＳＩＮの一周期Ｔより短くすると、正弦波ＳＩＮの一周期に相当する時間Ｔ内においては、丸印に示すように、Ａ／Ｄ変換器１１により、複数の正弦波ＳＩＮを重畳した任意の入力電圧Ｖａのデジタルデータが得られる。図３に示す例では、１２個のデジタルデータが得られている。
【００１９】
また、正弦波ＳＩＮの振幅を１ＬＳＢ当たりの電圧ＶLSBより大きくすることにより、任意の入力電圧Ｖａに対応するデジタルデータｎ（図３（ａ）及び（ｂ）中の黒丸印参照）以外のデジタルデータｎ−１又はｎ＋１（図３（ａ）及び（ｂ）中の白丸印又は斜線丸印参照）を得ることができる。
【００２０】
上述した複数のデジタルデータの平均値は、任意の入力電圧Ｖａに応じた値であり、例えば、図３（ａ）に示すような量子化誤差Ｖｓが生じている場合、任意の入力電圧Ｖａに対応するデジタルデータｎと、このデジタルデータｎより１ビット高いデジタルデータｎ＋１との間であり、量子化誤差Ｖｓに応じた値となる。また、図３（ｂ）に示すように、量子化誤差がない場合、上述した複数のデジタルデータの平均は、任意の入力電圧Ｖａに対応するデジタルデータｎと一致する。
【００２１】
そこで、複数のデジタルデータの和を、そのデジタルデータの個数で割ったデジタルデータを真のデジタルデータとすれば、Ａ／Ｄ変換器１１自体のビット数を上げることなく、Ａ／Ｄ変換器１１のビット数より高い真のデジタルデータを得ることができる。
【００２２】
次に、上述した図２のフローチャートを参照して以下説明する。まず、ＣＰＵ１３ａは、Ａ／Ｄ変換器１１からデジタルデータが供給される毎に（ステップＳ１でＹ）、供給されたデジタルデータをＲＡＭ１３ｃ内に形成した一時格納エリアに格納するとともに、カウンタをインクリメントする（ステップＳ２）。カウンタのカウント値が所定値になると（ステップＳ３でＹ）、次のステップＳ４に進む。上述した所定値は、Ａ／Ｄ変換器１１がｔ毎にサンプリングしたとき、正弦波ＳＩＮの一周期Ｔ内にサンプリングした回数に相当する。つまり、カウンタが所定値となったとき、周期Ｔ経過していると考えられる。
【００２３】
次のステップＳ４において、ＣＰＵ１３ａは、算出手段として働き、ＲＡＭ１３ｃ内に格納したデジタルデータの和を、そのデジタルデータの数で除した値を真のデジタルデータとして、ＲＡＭ１３ｃ内に形成された入力電圧データエリアに格納する。その後、カウント及び一時格納エリアに格納されたデジタルデータをリセットした後（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。そして、ＣＰＵ１３ａは、上述したように求めた真のデジタルデータに基づいて、バッテリの両端電圧を監視する。
【００２４】
なお、上述した実施形態においては、一周期Ｔ内に、Ａ／Ｄ変換器１１がサンプリングして、変換した複数のデジタルデータに基づき、真のデジタルデータを算出していた。しかしながら、一周期Ｔでなくとも、例えば時間Ｔ、２Ｔ…など一周期Ｔの整数倍であればなんでもよい。
【００２５】
また、上述した実施形態では、正弦波ＳＩＮを入力電圧Ｖに重畳していた。しかしながら、正負対称で、かつ、１ＬＳＢ当たりの電圧より大きい振幅の周期信号であれば、例えば、三角波やパルス状のものを重畳させることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のＡ／Ｄ変換装置を組み込んだバッテリの両端電圧監視装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１のＡ／Ｄ変換装置を構成するＣＰＵ１３ａの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明のＡ／Ｄ変換方法を説明するための図である。
【図４】Ａ／Ｄ変換の量子化誤差を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１    Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
１２    正弦波発生器（発生手段）
１３ａ  ＣＰＵ（算出手段）
【図１】
2005210356.tif 000003
【図２】
2005210356.tif 000004
【図３】
2005210356.tif 000005
【図４】
2005210356.tif 000006