(57)【要約】【課題】  アナログ入力信号の電圧変動範囲が異なる場合であっても、Ａ／Ｄ変換の精度を向上させることができるＡ／Ｄ変換器を提供する。【解決手段】  Ａ／Ｄ変換器１０は、複数のアナログ信号から１つのアナログ信号を選択する第１選択部１４と、第１選択部１４と同期して動作し、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する第２選択部１６と、第１選択部１４によって選択されたアナログ信号を、第２選択部１６によって選択された基準電圧に基づいてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１２とを備える。【選択図】  図１
2007020021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であって、
複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する選択部と、
前記入力されたアナログ信号を、前記選択部によって選択された基準電圧に基づいてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
を備えることを特徴とするＡ／Ｄ変換器。
【請求項２】
入力された複数のアナログ信号を時分割で切り替えてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であって、
前記複数のアナログ信号から１つのアナログ信号を選択する第１の選択部と、
前記第１の選択部に応じて動作し、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する第２の選択部と、
前記第１の選択部によって選択されたアナログ信号を、前記第２の選択部によって選択された基準電圧に基づいてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
を備えることを特徴とするＡ／Ｄ変換器。
【請求項３】
前記第１の選択部および前記第２の選択部に対して制御信号を与えることによって、前記アナログ信号および前記基準電圧の選択切替を行うことを特徴とする請求項２に記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項４】
前記第１の選択部および前記第２の選択部は、前記制御信号によってオンオフが切り替わるアナログスイッチを備えることを特徴とする請求項２または３に記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項５】
入力電圧を所定の電圧を目標値として電圧変換し出力する電源装置であって、
前記入力電圧を少なくとも前記複数のアナログ信号の１つとしてＡ／Ｄ変換する請求項２から４のいずれかに記載のＡ／Ｄ変換器と、
複数の昇圧率が切り替え可能なチャージポンプ回路と、
前記第１の選択部および前記第２の選択部に応じて動作し、前記Ａ／Ｄ変換器から出力される前記入力電圧を表すデジタル信号と、前記入力電圧以外の当該電源装置に入力されるアナログ信号を表すデジタル信号と、を選択切替する第３の選択部と、
前記第３の選択部によって選択された前記入力電圧を表すデジタル信号と、前記目標値を規定する設定電圧を表すデジタル信号とに基づいて前記チャージポンプ回路の昇圧率を設定する昇圧率設定部と、
前記チャージポンプ回路の出力電圧が所定の電圧に近づくよう前記入力電圧を調節し、前記チャージポンプ回路へ出力する電圧調節部と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
負荷回路と、
アナログ信号を出力するセンサと、
前記負荷回路に対して所定の目標値に調整された電圧を出力し、かつ前記センサから入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を出力する請求項５に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
前記負荷回路は、発光素子であることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項８】
前記センサは、温度センサであることを特徴とする請求項６または７に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、デジタルカメラ等の小型電子機器においては、機器内部の温度や電池の電圧等をマイクロプロセッサで監視・制御するために、これらのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が用いられる。
【０００３】
複数のアナログ信号を処理する場合に、その信号の数だけＡ／Ｄ変換器を用意することは、コストの面で問題がある。また、特に小型電子機器の場合は回路規模が大きくなるという問題がある。そこで、従来、複数のアナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合には、マルチプレクサを用いて複数のアナログ信号を時分割で切り替え、順次１つのＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換する方法が取られている（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２０１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ｎビットのＡ／Ｄ変換器の最小変換単位である１ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）は、１ＬＳＢ＝ＦＳＲ／２ｎで表される。ＦＳＲ（Ｆｕｌｌ  Ｓｃａｌｅ  Ｒａｎｇｅ）は、Ａ／Ｄ変換器の変換可能な電圧範囲である。１ＬＳＢが小さいＡ／Ｄ変換器は変換精度が良い。よって、同じビット数のＡ／Ｄ変換器であれば、ＦＳＲが小さい方が１ＬＳＢが小さくなり、変換結果は細かくなる。一方、ＦＳＲは、入力のオーバーレンジを防ぐため、アナログ入力信号の電圧変動範囲を全て含む範囲に設定する必要がある。
【０００５】
そのため、複数のアナログ信号をマルチプレクサを用いて切り替え、１つのＡ／Ｄ変換器で処理する場合、複数のアナログ信号全ての電圧変動範囲が、Ａ／Ｄ変換器の変換可能な電圧範囲ＦＳＲ内に収まるように、ＦＳＲを設定していた。すなわち、最も電圧変動の大きいアナログ信号に合わせて、ＦＳＲを設定し、Ａ／Ｄ変換を行っていた。しかしながら、最も電圧変動の大きいアナログ信号に合わせてＦＳＲを設定してしまうと、電圧変動の小さいアナログ信号にとっては１ＬＳＢが大きくなりすぎ、電圧の変動状態を十分に表すことができなかった。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、アナログ入力信号の電圧変動範囲が異なる場合であっても、Ａ／Ｄ変換の精度を向上させることができるＡ／Ｄ変換器、並びにそれを用いた電源装置および電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のＡ／Ｄ変換器は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であって、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する選択部と、入力されたアナログ信号を、選択部によって選択された基準電圧に基づいてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、を備える。
【０００８】
この態様によると、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する選択部を設けることによって、入力されたアナログ信号の値に応じて基準電圧を選択することができる。入力されたアナログ信号の値に適した基準電圧でＡ／Ｄ変換を行うことができるので、変換精度を向上することができる。
【０００９】
本発明の別の態様も、Ａ／Ｄ変換器である。このＡ／Ｄ変換器は、入力された複数のアナログ信号を時分割で切り替えてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であって、複数のアナログ信号から１つのアナログ信号を選択する第１の選択部と、第１の選択部に応じて動作し、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する第２の選択部と、第１の選択部によって選択されたアナログ信号を、第２の選択部によって選択された基準電圧に基づいてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、を備える。
【００１０】
この態様によると、複数の基準電圧から１つの基準電圧を選択する第２の選択部を設けることによって、第１の選択部による複数のアナログ信号の選択切替に応じて、Ａ／Ｄ変換部の基準電圧を切り替えてＡ／Ｄ変換を行うことができる。複数のアナログ入力信号に対して別々の基準電圧を設定することができるので、それぞれのアナログ信号の電圧変動範囲に適した基準電圧を用いてＡ／Ｄ変換を行うことができ、変換精度を向上することができる。
【００１１】
第１の選択部および第２の選択部に対して制御信号を与えることによって、アナログ信号および基準電圧の選択切替を行ってもよい。この場合、アナログ信号および基準電圧の選択切替のタイミングを制御することができる。
【００１２】
第１の選択部および第２の選択部は、制御信号によってオンオフが切り替わるアナログスイッチを備えてもよい。この場合、簡易な構成で、第１の選択部および第２の選択部を構成することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、電源装置である。この装置は、入力電圧を所定の電圧を目標値として電圧変換し出力する電源装置であって、入力電圧を少なくとも複数のアナログ信号の１つとしてＡ／Ｄ変換する上述のＡ／Ｄ変換器と、複数の昇圧率が切り替え可能なチャージポンプ回路と、第１の選択部および第２の選択部に応じて動作し、Ａ／Ｄ変換器から出力される入力電圧を表すデジタル信号と、入力電圧以外の当該電源装置に入力されるアナログ信号を表すデジタル信号と、を選択切替する第３の選択部と、第３の選択部によって選択された入力電圧を表すデジタル信号と、目標値を規定する設定電圧を表すデジタル信号とに基づいてチャージポンプ回路の昇圧率を設定する昇圧率設定部と、チャージポンプ回路の出力電圧が所定の電圧に近づくよう入力電圧を調節し、チャージポンプ回路へ出力する電圧調節部と、を備える。
【００１４】
この態様によると、電源装置への入力電圧に基づいて適切に昇圧率を設定し、所定の目標値に調整された電圧を出力することができるとともに、昇圧される入力電圧以外のアナログ信号をＡ／Ｄ変換して出力することができる。昇圧される入力電圧の電圧変動範囲と、それ以外のアナログ信号の電圧変動範囲が異なる場合であっても、それぞれ別の基準電圧を選択することができるので、同一のＡ／Ｄ変換部を用いた場合でも高い変換精度を確保することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、電子装置である。この装置は、負荷回路と、アナログ信号を出力するセンサと、負荷回路に対して所定の目標値に調整された電圧を出力し、かつセンサから入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を出力する上述の電源装置と、を備える。
【００１６】
この態様によると、電源装置で用いているＡ／Ｄ変換器を用いて、センサから入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換して出力することができる。センサからのアナログ信号の電圧変動が小さい場合であっても、高い精度でＡ／Ｄ変換することができるので、センサ用に別途Ａ／Ｄ変換器を用意する必要がなくなり、小型で低コストな電子装置を構成することができる。
【００１７】
負荷回路は、発光素子であってもよい。発光素子とは、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などをいう。この場合、発光装置を構成することができる。
【００１８】
センサは、温度センサであってもよい。この場合、温度センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を、温度情報を用いて制御を行う制御回路に対して出力することができる。
【００１９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るＡ／Ｄ変換器によれば、アナログ入力信号の電圧変動範囲が異なる場合であっても、変換精度を向上させてＡ／Ｄ変換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器１０の構成を示す回路図である。Ａ／Ｄ変換器１０は、入力端子２２に入力されるアナログ信号Ｖｉｎ１と、入力端子２４に入力されるアナログ信号Ｖｉｎ２とを時分割で切り替えてデジタル値に変換し、出力端子３２から出力する。Ａ／Ｄ変換器１０は、Ａ／Ｄ変換部１２と、第１選択部１４と、第２選択部１６と、を備える。
【００２２】
第１選択部１４は、Ａ／Ｄ変換器１０の入力端子２２に入力されるアナログ信号Ｖｉｎ１と、入力端子２４に入力されるアナログ信号Ｖｉｎ２の選択を行う。この第１選択部１４は、スイッチＳＷ１１と、スイッチＳＷ１２と、インバータ１８と、を備える。スイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２の一端はそれぞれＡ／Ｄ変換器１０の入力端子２２、入力端子２４に接続される。スイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２の他端は互いに接続され、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎに接続される。スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いたアナログスイッチで構成することができる。
【００２３】
スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２は、外部からＡ／Ｄ変換器１０の入力端子３０に入力される制御信号Ｖｃｎｔによって、オンオフ状態を切り替えることができる。制御信号Ｖｃｎｔは、ハイレベルまたはローレベルの２値をとる信号である。スイッチＳＷ１２に入力される制御信号Ｖｃｎｔは、インバータ１８を介して入力されるため、スイッチＳＷ１１に入力される制御信号Ｖｃｎｔの値と常に反転した値が入力される。すなわち、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２は、常にオンとオフが反転した状態となり、アナログ信号Ｖｉｎ１またはＶｉｎ２のいずれかが選択されて、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎに入力される。
【００２４】
第２選択部１６は、入力端子２６に入力される第１基準電圧Ｖｒｅｆ１と、入力端子２８に入力される第２基準電圧Ｖｒｅｆ２の選択を行う。この第２選択部１６は、スイッチＳＷ２１と、スイッチＳＷ２２と、インバータ２０と、を備える。スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２の一端はそれぞれＡ／Ｄ変換器１０の入力端子２６、入力端子２８に接続される。スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２の他端は互いに接続され、Ａ／Ｄ変換部１２の基準電圧端子Ｖｒｅｆに接続される。スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２も、ＭＯＳＦＥＴなどを用いたアナログスイッチで構成することができる。
【００２５】
スイッチＳＷ２１およびスイッチＳＷ２２も、制御信号Ｖｃｎｔによってオンオフ状態を切り替えることができる。スイッチＳＷ２２に入力される制御信号Ｖｃｎｔは、インバータ２０を介して入力されるため、スイッチＳＷ２１に入力される制御信号Ｖｃｎｔの値と常に反転した値が入力される。すなわち、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ２２は、常にオンとオフが反転した状態となり、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１または第２基準電圧Ｖｒｅｆ２のいずれかが選択されて、Ａ／Ｄ変換部１２の基準電圧端子Ｖｒｅｆに入力される。
【００２６】
第１選択部１４と第２選択部１６に入力される制御信号Ｖｃｎｔの信号線は接続されているので、第１選択部１４と第２選択部１６の選択切替は同期して行われる。すなわち、制御信号Ｖｃｎｔによって第１選択部１４のスイッチＳＷ１１がオン状態となるときは、第２選択部１６のスイッチＳＷ２１がオン状態となり、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎにはアナログ信号Ｖｉｎ１が、基準電圧端子Ｖｒｅｆには第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。制御信号Ｖｃｎｔによって第１選択部１４のスイッチＳＷ１２がオン状態となるときは、第２選択部１６のスイッチＳＷ２２がオン状態となり、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎにはアナログ信号Ｖｉｎ２が、基準電圧端子Ｖｒｅｆには第２基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換部１２は、入力端子Ｖｉｎと、基準電圧端子Ｖｒｅｆと、電源端子Ｖｃｃと、アース端子ＧＮＤと、出力端子Ｄｏｕｔと、を備える。電源端子Ｖｃｃは、電圧値がＶｃｃの定電圧源に接続され、アース端子ＧＮＤは、接地される。Ａ／Ｄ変換部１２は、第１選択部１４によって選択されたアナログ信号Ｖｉｎ１またはアナログ信号Ｖｉｎ２を、第２選択部１６によって選択された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１または第２基準電圧Ｖｒｅｆ２に基づいてデジタル信号に変換して、出力端子Ｄｏｕｔから出力する。出力端子Ｄｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器１０の出力端子３２に接続される。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部１２の変換可能な電圧範囲ＦＳＲは、０Ｖから基準電圧端子Ｖｒｅｆに入力される電圧値までとなる。すなわち、第２選択部１６によって第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎに入力されるアナログ信号Ｖｉｎ１は、０〜Ｖｒｅｆ１（Ｖ）をＦＳＲとしてＡ／Ｄ変換される。一方、第２選択部１６によって第２基準電圧Ｖｒｅｆ２が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部１２の入力端子Ｖｉｎに入力されるアナログ信号Ｖｉｎ２は、０〜Ｖｒｅｆ２（Ｖ）をＦＳＲとしてＡ／Ｄ変換される。従って、アナログ信号Ｖｉｎ１の１ＬＳＢは、Ｖｒｅｆ１／２ｎとなり、アナログ信号Ｖｉｎ２の１ＬＳＢは、Ｖｒｅｆ２／２ｎとなる。
【００２９】
第１選択部１４および第２選択部１６の選択切替は、入力端子３０に入力される制御信号Ｖｃｎｔによって時分割で制御され、順次アナログ信号Ｖｉｎ１またはＶｉｎ２がデジタル信号に変換され、出力端子３２から出力される。
【００３０】
本実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器１０は、第２選択部１６を設けることによって、第１選択部１４によるアナログ信号の選択切替と同期して、Ａ／Ｄ変換部１２の基準電圧を切り替えることができる。２つのアナログ入力信号に対して別々の基準電圧を設定することができるので、それぞれのアナログ信号の電圧変動範囲に適した基準電圧を用いてＡ／Ｄ変換を行うことができる。
【００３１】
たとえば、アナログ信号Ｖｉｎ１の電圧変動範囲が０Ｖ〜５Ｖの範囲である場合には、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を５Ｖと設定し、アナログ信号Ｖｉｎ２の電圧変動範囲が０Ｖ〜１Ｖの範囲である場合には、第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を１Ｖと設定すればよい。この場合、Ａ／Ｄ変換部１２のビット数を８ビットとすれば、アナログ信号Ｖｉｎ１の１ＬＳＢは、１ＬＳＢ＝５／２８≒２０ｍＶとなり、アナログ信号Ｖｉｎ２の１ＬＳＢは、１ＬＳＢ＝１／２８≒４ｍＶとなる。すなわち、アナログ信号Ｖｉｎ２の変換精度は、アナログ信号Ｖｉｎ１に合わせた０Ｖ〜５ＶのＦＳＲでＡ／Ｄ変換する場合よりも、５倍向上する。第１基準電圧Ｖｒｅｆ１、第２基準電圧Ｖｒｅｆ２は、アナログスイッチのオン抵抗の誤差などを考慮し、若干のマージンを持たせて設定してもよい。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換部１２の変換方式は特に限定されず、基準電圧に基づいてＡ／Ｄ変換を行う方式であれば、逐次比較型、２重積分型、並列比較型などのいずれであってもよい。変換方式によって変換速度が異なるので、Ａ／Ｄ変換器１０を適用する装置の特性に合わせて選択することが望ましい。
【００３３】
本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器１０に入力されるアナログ信号が２つの場合について説明したが、当然、複数のアナログ信号を入力する場合でも本発明を適用できる。その場合は、アナログ信号と同数の基準電圧を用意してもよいし、同じ電圧変動範囲のアナログ信号がある場合には、１つの基準電圧を兼用して用いてもよい。
【００３４】
また、１つの入力電圧に対して、例えば電池電圧の測定の場合に、電圧が安定しているときには基準電圧を小さくし、電池電圧が減衰しはじめたときには基準電圧を大きくするようにしたり、昇圧前の電圧を測定するときには基準電圧を小さくし、昇圧後の電池電圧を測定するときには、基準電圧を大きくするようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器１０を用いて、さまざまな装置を構成することができる。図２は、本実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器１０を用いた電源装置１００および電子装置１０００の構成を示す回路図である。電子装置１０００は、発光装置である。この電子装置１０００は、電池５００と、発光ダイオード３００と定電流回路７４とを含む発光回路６００と、温度センサ８４と、温度センサ８４からの情報を用いて制御を行う制御回路７６と、電源装置１００と、を備える。
【００３６】
電源装置１００は、電池５００から出力される電池電圧Ｖｂａｔを入力信号とし、この電池電圧Ｖｂａｔを昇圧して負荷回路である発光回路６００を駆動するために必要な電圧を生成する。また、電源装置１００は、温度センサ８４から出力される温度センサ電圧Ｖｔｈを入力信号とし、デジタル信号に変換して制御回路７６に出力する。
【００３７】
電源装置１００の入力端子５６には、電池５００から出力される電池電圧Ｖｂａｔが入力されている。電池電圧Ｖｂａｔは、４．５Ｖ〜５Ｖの範囲内で電圧が変動するアナログ信号とする。出力端子６４には発光回路６００が接続される。発光ダイオード３００のアノードは出力端子６４に接続され、カソードは、定電流回路７４に接続される。電源装置１００は、入力端子５６に入力される電池電圧Ｖｂａｔを昇圧し、出力端子６４から出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００３８】
また、電源装置１００の入力端子６０には、サーミスタなどで構成される温度センサ８４から、温度センサ電圧Ｖｔｈが入力されている。温度センサ電圧Ｖｔｈは、０Ｖ〜１Ｖの範囲内で変動するアナログ信号とする。電源装置１００は、入力端子６０に入力される温度センサ電圧Ｖｔｈをデジタル信号ＤｔｈにＡ／Ｄ変換し、出力端子６２から出力する。出力端子６２には、温度センサ電圧Ｖｔｈを温度情報として利用する制御回路７６が接続される。制御回路７６は、たとえばＬＳＩを冷却するペルチェ素子の駆動回路であってよい。
【００３９】
電源装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１０、チャージポンプ回路４８、電圧調節部５０、昇圧率設定部４６、出力電圧設定部４０、Ｄ／Ａ変換器４２、第３選択部３８、を備える。
【００４０】
チャージポンプ回路４８は、チャージポンプ回路の段数を変えることによって、複数の昇圧率を切り替え、出力される電圧を変更可能に構成されており、入力端子ＩＮに入力される電圧Ｖｘを指定された昇圧率で昇圧し、その出力端子ＯＵＴから出力する。このチャージポンプ回路４８の出力端子ＯＵＴは、そのまま電源装置１００の出力端子６４となっている。本実施の形態において、チャージポンプ回路４８の昇圧率は、１倍、１．５倍、２倍のいずれかが切り替えられるものとする。
【００４１】
電源装置１００の出力端子６４、すなわちチャージポンプ回路４８の出力端子ＯＵＴからは、その昇圧率をＸＣＰとして、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｘ×ＸＣＰが出力される。
【００４２】
出力電圧設定部４０は、電源装置１００が発光回路６００に供給すべき出力電圧Ｖｏｕｔを、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されたデータや、外部から入力されたデータに基づいて、デジタル信号Ｄｓｅｔとして生成する。Ｄ／Ａ変換器４２は、出力電圧設定部４０から出力されるデジタル信号ＤｓｅｔをＤ／Ａ変換し、アナログ信号の設定電圧Ｖｓｅｔを電圧調節部５０に出力する。また、出力電圧設定部４０により生成されるデジタル信号Ｄｓｅｔは、昇圧率設定部４６に入力される。
【００４３】
電圧調節部５０は、レギュレータ回路であって、入力端子５６に入力される電池電圧Ｖｂａｔを必要に応じて降圧し、チャージポンプ回路４８の入力端子ＩＮに出力する。この電圧調節部５０は、トランジスタＭ１、演算増幅器４４、抵抗Ｒ１、Ｒ２を含む。
【００４４】
演算増幅器４４の非反転入力端子には出力電圧設定部４０から出力される設定電圧Ｖｓｅｔに応じた電圧が入力され、反転入力端子には出力電圧Ｖｏｕｔが、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧されて入力されている。
【００４５】
トランジスタＭ１は、ＭＯＳＦＥＴであって、電源装置１００の入力端子５６とチャージポンプ回路４８の入力端子ＩＮ間に設けられている。このトランジスタＭ１の制御端子であるゲート端子には、演算増幅器４４の出力端子が接続されている。電圧調節部５０は、トランジスタＭ１のゲート端子に入力する電圧によってそのオン抵抗を調節し、ドレイン端子の電圧、すなわちチャージポンプ回路４８の入力端子ＩＮの電圧Ｖｘを調節する。
【００４６】
この電圧調節部５０において、演算増幅器４４は、反転入力端子と非反転入力端子に入力される２つの電圧が等しくなるようにトランジスタＭ１のゲート端子の電圧を調節する。ここで演算増幅器４４の非反転入力端子には、設定電圧Ｖｓｅｔが入力され、反転入力端子には電圧Ｖｙ＝Ｖｏｕｔ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）が入力される。演算増幅器４４によってＶｓｅｔ＝Ｖｙとなるように帰還がかかり、トランジスタＭ１のオン抵抗が調節されると、Ｖｏｕｔ＝Ｖｓｅｔ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１となるように出力電圧が安定化される。このとき、チャージポンプ回路４８の入力端子ＩＮの電圧Ｖｘは、Ｖｘ＝Ｖｏｕｔ／ＸＣＰ＝Ｖｓｅｔ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１／ＸＣＰに近づくように安定化されている。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器１０には、電池電圧Ｖｂａｔと、温度センサ電圧Ｖｔｈの２つの電圧変動範囲の異なるアナログ信号が入力される。Ａ／Ｄ変換器１０は、上述したように、第１選択部１４によって電池電圧Ｖｂａｔまたは温度センサ電圧Ｖｔｈの一方を選択し、Ａ／Ｄ変換部１２によってデジタル値に変換し、第３選択部３８に出力する。電池電圧Ｖｂａｔ、温度センサ電圧Ｖｔｈの選択は、入力端子５８に入力される制御信号Ｖｃｎｔによって切り替えられる。そして電池電圧Ｖｂａｔ、温度センサ電圧Ｖｔｈの選択切替と同期して、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１、第２基準電圧Ｖｒｅｆ２の選択切替が行われ、順次Ａ／Ｄ変換が行われる。
【００４８】
入力端子５２に入力する第１基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電池電圧Ｖｂａｔの電圧変動範囲に合わせて５Ｖと設定する。入力端子５４に入力する第２基準電圧Ｖｒｅｆ２は、温度センサ電圧Ｖｔｈの電圧変動範囲に合わせて１Ｖに設定する。
【００４９】
第３選択部３８は、スイッチＳＷ３１、スイッチＳＷ３２、インバータ６６を備える。スイッチＳＷ３１およびスイッチＳＷ３２は、たとえばＭＯＳＦＥＴなどを用いて構成することができる。スイッチＳＷ３１の一端は昇圧率設定部４６に接続される。スイッチＳＷ３２の一端は、出力端子６２に接続される。スイッチＳＷ３１、スイッチＳＷ３２の他端は互いに接続され、Ａ／Ｄ変換部１２の出力端子Ｄｏｕｔに接続される。
【００５０】
第３選択部３８も、制御信号Ｖｃｎｔによって第１選択部１４、第２選択部１６と同期してスイッチＳＷ３１、スイッチＳＷ３２のオンオフ状態が切り替わる。電池電圧ＶｂａｔがＡ／Ｄ変換される場合には、スイッチＳＷ３１がオン状態となり、電池電圧Ｖｂａｔを表すデジタル値Ｄｄｅｔが昇圧率設定部４６に出力される。
【００５１】
また、制御信号Ｖｃｎｔによって選択が切り替わり、温度センサ電圧ＶｔｈがＡ／Ｄ変換される場合には、スイッチＳＷ３２がオン状態となり、出力端子６２から温度センサ電圧Ｖｔｈを表すデジタル信号Ｄｔｈが出力される。この温度センサ電圧Ｖｔｈを表すデジタル信号Ｄｔｈは、出力端子６２に接続される制御回路７６に入力され、温度情報として利用される。
【００５２】
昇圧率設定部４６には、電池電圧Ｖｂａｔを表すデジタル信号Ｄｄｅｔおよび、出力電圧Ｖｏｕｔの設定値を指示するＤｓｅｔが入力されている。すなわち、昇圧率設定部４６は、２つのデジタル信号ＤｓｅｔおよびＤｄｅｔを比較することにより、出力電圧Ｖｏｕｔの設定値（以下、出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’という）と電池電圧Ｖｂａｔを比較し、その比較結果に基づいてチャージポンプ回路４８の昇圧率ＸＣＰを設定する。
【００５３】
昇圧率設定部４６はたとえば次のような処理によって昇圧率ＸＣＰを設定する。昇圧率設定部４６は、デジタル信号ＤｓｅｔとＤｄｅｔを比較することによって、出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’と電池電圧Ｖｂａｔを比較する。その結果、Ｖｂａｔ＞Ｖｏｕｔ’のとき、昇圧率ＸＣＰを１倍に設定する。また、Ｖｏｕｔ’＜３／２×Ｖｂａｔのとき昇圧率ＸＣＰを１．５倍に設定する。また、Ｖｏｕｔ’＜２×Ｖｂａｔのとき、昇圧率ＸＣＰを２倍に設定する。昇圧率設定部４６はこうして設定した昇圧率ＸＣＰをチャージポンプ回路４８に指示する。
【００５４】
図３は、電源装置１００における昇圧率設定部４６の昇圧率ＸＣＰの設定手順を示すフローチャートである。まず、Ａ／Ｄ変換器１０により、電池電圧ＶｂａｔをＡ／Ｄ変換し、その電圧値をデジタル信号Ｄｄｅｔとして取得する（Ｓ１００）。
【００５５】
つぎに、出力電圧設定部４０において、出力電圧Ｖｏｕｔの設定値となる出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’が生成され、デジタル信号Ｄｓｅｔとして出力される（Ｓ１１０）。Ｓ１００、Ｓ１１０に示される処理は順序が逆であってもよい。
【００５６】
昇圧率設定部４６は、Ｓ１００およびＳ１１０によって取得、設定されたデジタル信号ＤｄｅｔおよびＤｓｅｔに基づいて電池電圧Ｖｂａｔと出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’の比較処理を開始する（Ｓ１２０）。
【００５７】
Ｖｂａｔ＞Ｖｏｕｔ’のとき（Ｓ１３０のＹ）、昇圧率ＸＣＰは１倍に設定される（Ｓ１４０）。Ｖｂａｔ＜Ｖｏｕｔ’のとき（Ｓ１３０のＮ）、電池電圧Ｖｂａｔと電圧２／３×Ｖｏｕｔ’が比較され、Ｖｂａｔ＞２／３×Ｖｏｕｔ’のとき（Ｓ１５０のＹ）、昇圧率ＸＣＰは１．５倍に設定される（Ｓ１６０）。Ｖｂａｔ＜２／３×Ｖｏｕｔ’のとき（Ｓ１５０のＮ）、昇圧率ＸＣＰは２倍に設定される。
【００５８】
たとえば、電池電圧Ｖｂａｔが３．６Ｖ、出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’が４．７Ｖであるとする。このとき、３．６Ｖ＞２／３×４．７Ｖが成り立つため、昇圧率設定部４６における上記手順によって、昇圧率ＸＣＰ＝１．５に設定される。
【００５９】
チャージポンプ回路４８の昇圧率が１．５倍に設定され昇圧動作が開始されると、電圧調節部５０によってチャージポンプ回路４８の入力電圧ＶｘはＶｘ＝４．７／１．５＝３．１３Ｖとなるように帰還制御され、安定化される。その結果、電源装置１００の出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電圧設定値Ｖｏｕｔ’である４．７Ｖに安定化される。出力電圧Ｖｏｕｔが安定化することによって、発光ダイオード３００を安定して発光させることができる。
【００６０】
入力端子５８に入力する制御信号Ｖｃｎｔによる第１選択部１４、第２選択部１６および第３選択部３８の選択切替は、時分割で行われる。選択切替のタイミングは、入力端子５８に接続される図示しないＣＰＵによって制御される。
【００６１】
このように、電源装置１００は、電池５００から出力される電池電圧Ｖｂａｔに基づいて適切に昇圧率を設定し、所定の目標値に調整された電圧を発光回路６００に対して出力することができる。また、昇圧・調整される電池電圧Ｖｂａｔ以外のアナログ信号である温度センサ電圧ＶｔｈをＡ／Ｄ変換して出力することができる。電池電圧Ｖｂａｔの電圧変動範囲と、温度センサ電圧Ｖｔｈの電圧変動範囲が異なる場合であっても、それぞれ別の基準電圧を選択することができるので、同一のＡ／Ｄ変換部１２を用いた場合でも変換精度を向上することができる。
【００６２】
一般に、温度センサなどのセンサから出力されるアナログ信号は、電源に比べて電源変動範囲が小さい場合が多いため、精度よくＡ／Ｄ変換するためには別途センサ用にＡ／Ｄ変換器を用意しなければならなかった。しかし、本実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器１０を用いることによって、複数のアナログ信号の電圧変動範囲が異なる場合であっても高い分解能でＡ／Ｄ変換を行うことができるので、電子装置のコストを低減することができる。また、回路規模が小さくなるので、電子装置の小型化にも有効である。
【００６３】
上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６４】
本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換器または電源装置を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよく、その一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。また、定電流回路７４も含めて集積化してもよい。どの部分を集積化するかは、使用する半導体製造プロセスや、コスト、占有面積などに基づいて決めればよい。
【００６５】
実施の形態で説明したＡ／Ｄ変換器を適用する装置は、電源装置に限られるものではなく、複数のアナログ信号を処理する装置であれば種類を問わず適用することができる。また、電源装置によって駆動される負荷回路は発光ダイオードを用いた発光回路に限られるものではなく、他の発光素子、たとえば有機ＥＬであってもよいし、その他、さまざまな負荷回路を駆動してもよい。また、センサは、温度センサに限られず、磁気センサ、圧力センサ、光センサなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器の構成を示す回路図である。
【図２】本実施の形態に係るＡ／Ｄ変換器を用いた電源装置および電子装置の構成を示す回路図である。
【図３】電源装置における昇圧率設定部の昇圧率ＸＣＰの設定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０  Ａ／Ｄ変換器、  １２  Ａ／Ｄ変換部、  １４  第１選択部、  １６  第２選択部、  １８、２０  インバータ、  ＳＷ１１  スイッチ、  ＳＷ１２  スイッチ、  ＳＷ２１  スイッチ、  ＳＷ２２  スイッチ、  Ｖｒｅｆ１  第１基準電圧、  Ｖｒｅｆ２  第２基準電圧、  Ｖｉｎ１  アナログ信号、  Ｖｉｎ２  アナログ信号、  Ｖｃｎｔ  制御信号。
【図１】
2007020021.tif 000003
【図２】
2007020021.tif 000004
【図３】
2007020021.tif 000005