(57)【要約】【課題】Ａ／Ｄ変換に用いる基準電圧がノイズ等の影響を受けて不安定な状態であっても、Ａ／Ｄ変換結果に影響を及ぼさずに高精度のＡ／Ｄ変換結果を得られるようにする。【解決手段】ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，…を、Ａ／Ｄ変換回路１５にて基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換し、それぞれＡ／Ｄ変換結果を得る。また、一定電圧の補助入力電圧Ｖｒを生成するシリーズ電源７を設け、この補助入力電圧ＶｒもＡ／Ｄ変換回路１５にて同じ基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換する。そして、各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，…のＡ／Ｄ変換結果をそれぞれ、補助入力電圧ＶｒのＡ／Ｄ変換結果で除算することで、各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，…に対する最終的なＡ／Ｄ変換結果を得る。基準電圧ＡＶｒｅｆにノイズが含まれていても、上記除算を行うことで、そのノイズの影響は相殺され、高精度のＡ／Ｄ変換結果が得られる。【選択図】図１
2012044533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路から入力される電源電圧により動作し、該電源電圧を直接又は間接的に基準電圧として用いることにより、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換装置であって、
前記基準電圧を用いてアナログ信号からデジタルデータへのＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路と、
Ａ／Ｄ変換対象の入力信号であるＡＤ入力信号とは別の、予め設定された一定値の補助入力信号を出力する補助入力信号生成手段と、
同じ前記基準電圧を用いて、前記ＡＤ入力信号及び前記補助入力信号をそれぞれ前記Ａ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換させ、各Ａ／Ｄ変換結果の比率を算出する比率算出手段と、
を備え、
前記比率算出手段により算出された比率を、前記ＡＤ入力信号に対応したデジタルデータを示すデータとして出力する
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、
前記電源回路からの前記電源電圧を所定のタイミングで保持するサンプルホールド手段を備え、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記サンプルホールド手段により保持されている前記電源電圧を前記基準電圧として用いることにより前記Ａ／Ｄ変換を行う
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、
前記電源回路はスイッチング電源回路で構成されている
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、
当該Ａ／Ｄ変換装置は、マイクロコンピュータに内蔵され、
前記電源回路からの前記電源電圧は、前記マイクロコンピュータに入力され、前記基準電圧を含む、当該Ａ／Ｄ変換装置の動作用電圧として用いられると共に、前記マイクロコンピュータの動作用電圧としても用いられる
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
【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データに変換するＡ／Ｄ変換装置に関し、特に、電源回路にて生成された基準電圧を用いて変換対象のアナログ信号をＡ／Ｄ変換するよう構成されたＡ／Ｄ変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略す）にアナログ信号を入力して各種演算を行わせる場合、例えば特許文献１に記載されているようなシリーズ電源からマイコンへその動作用の電源電圧を供給してマイコンを動作させ、更に、マイコンにＡ／Ｄ変換回路を設けてアナログの入力信号をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換後のデジタルデータに基づいて各種演算を行うように構成されるのが一般的である。
【０００３】
アナログの入力信号をデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）するＡ／Ｄ変換回路としては、例えば特許文献２，３に記載されている逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路をはじめ、並列比較型（フラッシュ型）Ａ／Ｄ変換回路や積分型Ａ／Ｄ変換回路など、種々の方式のＡ／Ｄ変換回路が知られている。
【０００４】
ところで、マイコンの電源としては、上記のようにシリーズ電源を設け、シリーズ電源から電源供給するのが一般的であるが、シリーズ電源は効率が低く、発熱が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで近年、マイコン動作用の電源として、スイッチング電源を設け、スイッチング電源からマイコンへ直接電源電圧を供給する方法が検討されている。スイッチング電源は、シリーズ電源に比べて高効率であり、発熱も少ないため、発熱や消費電力の面でシリーズ電源よりも有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５７５２５号公報
【特許文献２】特開平１１−８５５７号公報
【特許文献３】特開２００７−４９６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スイッチング電源によりマイコンに電源電圧を供給するようにすると、その供給電圧には、周知の通り、スイッチング動作に起因して生じるスイッチングノイズ（リップルノイズ）（以下単に「ノイズ」と称す）が含まれるため、そのノイズがマイコンの動作に悪影響を及ぼすおそれがある。そして、マイコン内にＡ／Ｄ変換回路が設けられている場合、そのＡ／Ｄ変換回路のＡ／Ｄ変換動作、延いてはＡ／Ｄ変換結果に、そのノイズの影響が生じてしまうおそれがある。
【０００８】
即ち、Ａ／Ｄ変換回路は、一般に、変換対象の入力電圧と基準電圧とを直接又は間接的に比較して、その比較結果に基づいてデジタルデータを得るように構成されている。例えば、よく知られている逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路では、電源回路からの電源電圧（基準電圧）をもとに比較用の電圧を生成し、いわゆる山登り法に類似した方法で最上位ビット（ＭＳＢ；Most Significant Bit）から最下位ビット（ＬＳＢ；Least Significant Bit ）まで１ビットずつ、入力電圧と比較用電圧を比較しながらビット毎にデータが決定されていく。なお、比較用電圧は、Ｄ／Ａ変換器を用いて生成されるのが一般的であり、このＤ／Ａ変換器による比較用電圧の生成の際に、電源回路からの電源電圧が基準電圧として用いられる。
【０００９】
このように、Ａ／Ｄ変換回路においては電源回路からの基準電圧をもとにＡ／Ｄ変換対象のアナログの入力電圧をＡ／Ｄ変換するわけだが、そのＡ／Ｄ変換に用いられる基準電圧がノイズを含む不安定な電圧であると、当然ながら、その基準電圧を用いたＡ／Ｄ変換に悪影響を及ぼし、結果として得られるデジタルデータの精度が悪化するおそれがある。
【００１０】
この問題は、電源回路がスイッチング電源である場合に限らない。たとえ電源回路からの電源電圧そのものにはノイズが含まれていなくても、最終的にマイコン内のＡ／Ｄ変換回路に入力されるまでの間に外乱等の何らかの要因でノイズが重畳し、これにより基準電圧が乱れてＡ／Ｄ変換の精度に悪影響を及ぼすおそれもある。
【００１１】
さらに、この問題は、逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路に限らず、電源回路からの電源電圧により動作し、その電源電圧を直接又は間接的に基準電圧としてＡ／Ｄ変換に用いるよう構成されたあらゆる種類・変換方式のＡ／Ｄ変換回路に共通して生じうる問題である。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電源回路からの電源電圧を基準電源としてＡ／Ｄ変換を行うよう構成されたＡ／Ｄ変換装置において、電源電圧がノイズ等の影響を受けて不安定な状態となっても、Ａ／Ｄ変換結果に影響を及ぼすことなく、精度の高いＡ／Ｄ変換結果を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、電源回路から入力される電源電圧により動作し、該電源電圧を直接又は間接的に基準電圧として用いることにより、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換装置であって、基準電圧を用いてアナログ信号からデジタルデータへのＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換対象の入力信号であるＡＤ入力信号とは別の、予め設定された一定値の補助入力信号を出力する補助入力信号生成手段と、同じ基準電圧を用いて、ＡＤ入力信号及び補助入力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換回路にてＡ／Ｄ変換させ、各Ａ／Ｄ変換結果の比率を算出する比率算出手段と、を備えている。
【００１４】
そして、比率算出手段により算出された比率を、ＡＤ入力信号に対応したデジタルデータを示すデータとして出力する。
このように構成された請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置では、デジタルデータに変換して出力すべき変換対象のＡＤ入力信号を、Ａ／Ｄ変換回路にて変換してそのまま最終的なＡ／Ｄ変換結果であるデジタルデータ（以下「最終ＡＤ値」とも称す）とするのではなく、そのＡＤ入力信号のＡ／Ｄ変換結果（以下「純ＡＤ値」とも称す）と、補助入力信号のＡ／Ｄ変換結果（以下「補助ＡＤ値」とも称す）との比率を、例えば除算を行うこと等により求める。そして、その比率（例えば除算結果）を、最終的なＡＤ値とする。
【００１５】
このようにすることで、仮に、Ａ／Ｄ変換で用いられる基準電圧がノイズ等の影響を受けて変動し、これによりＡ／Ｄ変換回路によるＡＤ入力信号のＡ／Ｄ変換結果もそのノイズ等の影響を受けた低精度の純ＡＤ値となっても、補助入力信号のＡ／Ｄ変換結果である補助ＡＤ値も同様にそのノイズ等の影響を受けたデータであるため、両者の比率をとれば、互いのノイズの影響が相殺されて、ノイズの影響を受けていないデジタルデータ（最終ＡＤ値）を得ることができる。
【００１６】
従って、請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置によれば、電源電圧がノイズ等の影響を受けて不安定な状態となっても、Ａ／Ｄ変換結果に影響を及ぼすことなく、精度の高いＡ／Ｄ変換結果（ＡＤ値）を得ることができる。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、電源回路からの電源電圧を所定のタイミングで保持するサンプルホールド手段を備えている。そして、Ａ／Ｄ変換回路は、サンプルホールド手段により保持されている電源電圧を基準電圧として用いることによりＡ／Ｄ変換を行う。
【００１８】
ＡＤ入力信号のＡＤ変換結果からノイズ等の影響を確実に除去するためには、ＡＤ入力信号のＡ／Ｄ変換に用いられる基準電圧と補助入力信号のＡ／Ｄ変換に用いられる基準電圧が共に同じ値である必要がある。
【００１９】
そこで本発明（請求項２）では、サンプルホールド手段を備え、このサンプルホールド手段によってあるタイミングでの電源電圧を保持し、その保持した電源電圧を、両入力信号のＡ／Ｄ変換用の基準電圧として用いる。
【００２０】
このように構成されたＡ／Ｄ変換装置によれば、Ａ／Ｄ変換用の基準電圧が保持されることで、ＡＤ入力電圧及び補助入力電圧をともに確実に同じ基準電圧でＡ／Ｄ変換することができ、これにより、ノイズ等の影響が除去された高精度のＡ／Ｄ変換結果（最終ＡＤ値）を確実に得ることができる。
【００２１】
次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、電源回路はスイッチング電源回路で構成されている。
電源回路からの電源電圧、延いてはＡ／Ｄ変換回路で用いられる基準電圧にノイズが重畳する原因は種々考えられるが、特に、電源回路がスイッチング電源回路で構成されている場合は、そのスイッチング動作によるスイッチングノイズが出力電圧に重畳するため、そのノイズによるＡ／Ｄ変換結果への悪影響が大きくなるおそれが高い。
【００２２】
そこで、電源回路としてスイッチング電源回路が用いられる場合に、本発明のように純ＡＤ値と補助ＡＤ値の比率により最終ＡＤ値を得るようにすれば、スイッチング電源回路によるノイズの影響が除去された高精度の最終ＡＤ値を得ることができるため、より効果的である。
【００２３】
次に、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のＡ／Ｄ変換装置であって、当該Ａ／Ｄ変換装置は、マイクロコンピュータに内蔵されている。そして、電源回路からの電源電圧は、マイクロコンピュータに入力され、基準電圧を含む、当該Ａ／Ｄ変換装置の動作用電圧として用いられると共に、マイクロコンピュータの動作用電圧としても用いられる。
【００２４】
マイコン（マイクロコンピュータ）にＡ／Ｄ変換装置が内蔵された構成においては、電源回路からの電源電圧はＡ／Ｄ変換装置だけではなくマイコン内の各部へ供給されるため、電源電圧の安定性（延いては基準電圧の安定性）が低下するおそれがより高くなる。また、マイコン各部を動作させる必要性があることから、消費電力も大きくなるため、電源回路としてはより損失（発熱）の小さい電源回路（スイッチング電源回路等）を用いることが要求されるが、そうなると、上述したスイッチングノイズの影響によってＡ／Ｄ変換結果の精度が低下するという問題がより顕著となってしまう。
【００２５】
そこで、Ａ／Ｄ変換装置がマイコンに内蔵されている場合に、本発明のように純ＡＤ値と補助ＡＤ値の比率により最終ＡＤ値を得るようにすれば、基準電圧の安定性にかかわらず高精度の最終ＡＤ値を得ることができるため、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態のＡ／Ｄ変換装置の概略構成を表す構成図である。
【図２】Ａ／Ｄ変換制御部が実行するＡ／Ｄ変換制御処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１の概略構成を示す。本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１は、マイコン５に内蔵され、マイコン５のＡＤ入力ポート群１２に入力されるアナログ信号（各入力電圧）をデジタルデータに変換するものであり、主として、Ａ／Ｄ変換対象の複数の入力電圧が入力されると共にこれらのうち何れか１つを選択して出力するマルチプレクサ（ＭＰＸ）１３と、このマルチプレクサ１３にて選択され出力された入力電圧を保持する入力用サンプルホールド（Ｓ＆Ｈ）回路１４と、この入力用サンプルホールド回路１４にて保持された入力電圧をＡ／Ｄ変換（即ちデジタルデータに変換）する逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路（以下単に「Ａ／Ｄ変換回路」とも称す）１５と、スイッチング電源３から供給されるＡＤ電源電圧ＡＶｃｃを保持してその保持した電圧をＡ／Ｄ変換用の基準電圧ＡＶｒｅｆとしてＡ／Ｄ変換回路１５に入力する電源用サンプルホールド（Ｓ＆Ｈ）回路１６と、これらマルチプレクサ１３、入力用サンプルホールド回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、及び電源用サンプルホールド回路１６の動作を制御すると共に、Ａ／Ｄ変換回路１５によるＡ／Ｄ変換結果に基づいて各入力電圧に対する最終的なＡ／Ｄ変換結果を演算するＡ／Ｄ変換制御部１７と、を備えている。
【００２８】
マイコン５の動作用の電源電圧は、スイッチング（ＳＷ）電源３から供給される。スイッチング電源３は、半導体スイッチング素子等を用いて高い周波数で電力をスイッチングすることにより出力電圧を制御する周知のスイッチング電源回路として構成されたものであり、本実施形態では、一例として５Ｖの定電圧を出力する。勿論、この５Ｖという電圧値はあくまでも一例である。
【００２９】
そして、このスイッチング電源３からの定電圧出力は、マイコン５の電源入力ポート群１１における制御電源入力ポート２１及びＡＤ電源入力ポート２２に入力される。このうち制御電源入力ポート２１に入力された定電圧電源は、制御電源電圧Ｖｃｃとして、マイコン５内の各部（但しＡ／Ｄ変換回路１５を除く）へその動作用電源として供給される。
【００３０】
一方、ＡＤ電源入力ポート２２に入力された定電圧電源は、ＡＤ電源電圧ＡＶｃｃとしてＡ／Ｄ変換回路１５へその動作用電源として供給されると共に、電源用サンプルホールド回路１６にも入力される。
【００３１】
電源用サンプルホールド回路１６は、Ａ／Ｄ変換制御部１７からの制御信号に従って入力電圧（ＡＤ電源電圧ＡＶｃｃ）を保持又はリセットするものであり、この電源用サンプルホールド回路１６により保持されたＡＤ電源電圧ＡＶｃｃが、Ａ／Ｄ変換用の基準電圧ＡＶｒｅｆとしてＡ／Ｄ変換回路１５へ入力される。この電源用サンプルホールド回路１６による保持は、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換対象の各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・及び補助入力電圧Ｖｒを１回ずつ一通りＡ／Ｄ変換するまで継続される。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換用のＡＤ電源電圧ＡＶｃｃは、スイッチング電源３から供給される電圧であるが故に、スイッチング電源３によるスイッチング動作に起因して生じるスイッチングノイズを含む、不安定に変動する電圧である。そのため、Ａ／Ｄ変換に用いられる基準電圧ＡＶｒｅｆも、例えば、ある時は５．１Ｖであり、ある時は４．９Ｖであるなど、タイミングによってその値は厳密には異なることが予想される。
【００３３】
そして、基準電圧ＡＶｒｅｆが不安定だと、これを用いてなされるＡ／Ｄ変換の結果も不安定となり、その精度は低くなってしまう。つまり、高精度のＡ／Ｄ変換結果を得るためには、Ａ／Ｄ変換に用いる基準電圧ＡＶｒｅｆは本来は同じ一定値でなければならないのだが、本実施形態では上記のようにスイッチング電源３を用いていることで、ノイズ等の影響により基準電圧ＡＶｒｅｆが不安定となってしまい、結果、Ａ／Ｄ変換の精度が低下してしまうのである。
【００３４】
安定した基準電圧ＡＶｒｅｆを用いて精度の高いＡ／Ｄ変換を行う方法の１つとして、例えば、スイッチング電源３の代わりにシリーズ電源を用い、シリーズ電源からマイコン５へ動作用電源電圧を供給することも考えられる。しかし、Ａ／Ｄ変換回路１５を含むマイコン５の動作用電源としてシリーズ電源を用いることは、既述の通り、発熱や効率の面から問題が多い。仮に、Ａ／Ｄ変換回路１５に対してのみ、その動作用電源としてシリーズ電源を用いたとしても、Ａ／Ｄ変換回路１５の動作に電力が消費され、その発熱の問題は無視できない。
【００３５】
そこで、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路１５を含む、マイコン５全体の動作用電源として、スイッチング電源３を用いている。そして、スイッチング電源３を用いることによって生じ得る、Ａ／Ｄ変換の精度悪化の問題については、後述するような除算を行うことでこれを解決するようにしている。
【００３６】
マイコン５に入力されるＡ／Ｄ変換対象の入力電圧（ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・）は、マイコン５のＡＤ入力ポート群１２における対応する各入力ポート（第１入力ポート２６，第２入力ポート２７，・・・）を介してマルチプレクサ１３に入力される。これに加え、本実施形態では、一定電圧の補助入力電圧Ｖｒも、ＡＤ入力ポート群１２における対応する補助入力ポート２８を介してマルチプレクサ１３に入力される。
【００３７】
補助入力電圧Ｖｒは、他の各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・と同様にＡ／Ｄ変換回路１５でＡ／Ｄ変換されるが、この補助入力電圧ＶｒのＡ／Ｄ変換結果であるデジタルデータ（補助ＡＤ値）は、それ自体が有効な意味を有しているわけではなく、あくまでも、他の各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・のＡ／Ｄ変換結果（純ＡＤ値）に含まれるノイズ成分を除去（相殺）するための除算に用いられるものである。
【００３８】
そして、この補助入力電圧Ｖｒは、シリーズ電源７により生成される。シリーズ電源７は、入力から出力側へ伝達する電力を連続的に制御して出力電圧を制御する周知のシリーズ電源回路（リニア電源回路とも呼ばれる）として構成されたものであり、本実施形態では、一例として３．３Ｖ一定の補助入力電圧Ｖｒを出力する。勿論、この３．３Ｖという電圧値はあくまでも一例である。
【００３９】
この補助入力電圧Ｖｒは、シリーズ電源７により生成されるものであるため、スイッチング電源３で生成されるＡＤ電源電圧ＡＶｃｃや基準電圧ＡＶｒｅｆのようにスイッチングノイズを含むものではない。つまり、ノイズ成分の無い、一定電圧値の安定した電圧である。尚、この補助入力電圧Ｖｒは、Ａ／Ｄ変換回路１５にてＡ／Ｄ変換に用いる基準電圧ＡＶｒｅｆとは違い、ダイナミックレンジは低くてもよいため、例えば１Ｖや２Ｖ程度の小さな値であってもよい。
【００４０】
マルチプレクサ１３は、多入力１出力のアナログスイッチの一種であり、Ａ／Ｄ変換制御部１７からの制御信号に従い、入力されるアナログの各入力電圧（各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・及び補助入力電圧Ｖｒ）を順次切り替えて入力用サンプルホールド回路１４へ出力する。
【００４１】
入力用サンプルホールド回路１４は、その回路構成自体は基本的に電源用サンプルホールド回路１６と同じであり、Ａ／Ｄ変換制御部１７からの制御信号に従って、入力電圧（各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・及び補助入力電圧Ｖｒのうち何れか一つ）を保持又はリセットするものであり、この入力用サンプルホールド回路１４により保持された入力電圧がＡ／Ｄ変換回路１５へ入力され、Ａ／Ｄ変換されることとなる。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換回路１５は、周知の逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路として構成されたものであり、主として、逐次比較レジスタ１５ａと、Ｄ／Ａ変換器１５ｂと、コンパレータ１５ｃを備えている。このように構成された逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路１５の構成や動作はよく知られているため、ここでは詳細説明は省略するが、その概要は次の通りである。
【００４３】
即ち、まず逐次比較レジスタ１５ａによりＤ／Ａ変換器１５ｂの最上位ビット（ＭＳＢ）を「１」にし、他のビットは全て「０」とする。そして、この状態におけるＤ／Ａ変換器１５ｂの出力値Ｖｄａと、入力用サンプルホールド回路１４にて保持されているＡ／Ｄ変換対象の入力電圧Ｖｉとを比較し、Ｖｄａ＞ＶｉならばＭＳＢを「０」に戻し、Ｖｄａ＜ＶｉならばＭＳＢを「１」のままにして、次のビットを「１」にする。そして再びＶｄａとＶｉを比較し、その比較結果に応じてＭＳＢの場合と同様にそのビットを「０」に戻すか又は「１」のままとして、さらに次のビットに移る。これを最下位ビット（ＬＳＢ）まで行った時のビット列が、入力電圧ＶｉのＡ／Ｄ変換結果（純ＡＤ値）として、逐次比較レジスタ１５ａからＡ／Ｄ変換制御部１７へ出力される。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換回路１５を構成するＤ／Ａ変換器１５ｂの構成は種々考えられるが、本実施形態では例えば、いわゆるラダー抵抗型Ｄ／Ａ変換器として構成されている。そして、このＤ／Ａ変換器１５ｂにて比較用の電圧Ｖｄａを生成する際に、基準電圧ＡＶｒｅｆが用いられる。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換回路１５は、Ａ／Ｄ変換制御部１７からの制御指令に従い、変換対象の各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・毎に、順次、そのＡＤ入力電圧（Ｖｎ）をＡ／Ｄ変換すると共に補助入力電圧ＶｒもＡ／Ｄ変換する。
【００４６】
このうち、ＡＤ入力電圧ＶｎのＡ／Ｄ変換結果である純ＡＤ値ＶＤｎは、Ａ／Ｄ変換制御部１７に設けられた第１レジスタ３１に格納され、補助入力電圧ＶｒのＡ／Ｄ変換結果である補助ＡＤ値ＶＤｒは、Ａ／Ｄ変換制御部１７に設けられた第２レジスタ３２に格納される。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換制御部１７は、上述した各レジスタ３１，３２の他、除算回路３３を備えており、この除算回路３３にて、第１レジスタ３１に格納された純ＡＤ値ＶＤｎを、第２レジスタ３２に格納された補助ＡＤ値ＶＤｒにて除算することで、最終的なＡ／Ｄ変換結果である最終ＡＤ値Ｄｎを得る。この最終ＡＤ値Ｄｎは、一旦第３レジスタ３４に格納された後、マイコン５内の所定の回路等（この最終ＡＤ値Ｄｎを必要とする回路等）へ出力される。なお、この除算回路３３は、ソフトウェアで実現してもよい。
【００４８】
この除算を、ＡＤ入力電圧Ｖｎ（Ｖ１，Ｖ２，・・・）毎に（即ち純ＡＤ値ＶＤｎ毎に）順次行うことで、ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・毎の最終ＡＤ値Ｄｎ（Ｄ１，Ｄ２，・・・）が得られることとなる。
【００４９】
つまり、本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１では、Ａ／Ｄ変換対象の各ＡＤ入力電圧Ｖｎ（Ｖ１，Ｖ２，・・・）をＡ／Ｄ変換回路１５でＡ／Ｄ変換して得られる純ＡＤ値ＶＤｎ（ＶＤ１，ＶＤ２，・・・）をそのまま最終的なＡ／Ｄ変換結果として出力するのではなく、ＡＤ入力電圧Ｖｎ毎に、純ＡＤ値VＤｎと補助ＡＤ値ＶＤｒを除算することで、即ち両者の比率を、最終ＡＤ値Ｄｎとして得るようにしている。
【００５０】
このように、純ＡＤ値ＶＤｎと補助ＡＤ値ＶＤｒとの除算結果を最終ＡＤ値Ｄｎとすることで、純ＡＤ値ＶＤｎがノイズの影響を受けた精度の低いデータであったとしても、そのノイズの影響は除去されて、ノイズの影響を受けない高精度の最終ＡＤ値Ｄｎを得ることができる。即ち、純ＡＤ値ＶＤｎはノイズの影響を受けたデータ（つまりノイズを含む基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換されたデータ）であるものの、補助ＡＤ値ＶＤｒも同じノイズの影響を受けたデータ（つまり同じ基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換されたデータ）であるため、両者を除算すればノイズ成分は相殺され、結果として、純ＡＤ値ＶＤｎに含まれるノイズ成分は除去されるのである。
【００５１】
そのため、本実施形態において、除算される各データ、即ち、被除数である純ＡＤ値ＶＤｎ及び除数である補助ＡＤ値ＶＤｒは、ともに同じ基準電圧ＡＶｒｅｆを用いたＡ／Ｄ変換により得られたデータである必要がある。仮に、純ＡＤ値ＶＤｎと補助ＡＤ値ＶＤｒがそれぞれ異なる基準電圧ＡＶｒｅｆを用いて得られたものだとすると、たとえこれら両者を除算してもノイズの影響を相殺することはできない。
【００５２】
そのため、本実施形態では、基準電圧ＡＶｒｅｆに含まれるノイズ（元はＡＤ電源電圧ＡＶｃｃに含まれるノイズ）による、Ａ／Ｄ変換回路１５でのＡ／Ｄ変換結果の精度低下を防ぐべく、同じタイミングでのＡＤ電源電圧ＡＶｃｃ（つまり同じ基準電圧ＡＶｒｅｆ）を用いて、各ＡＤ入力電圧Ｖｎ（Ｖ１，Ｖ２，・・・）及び補助入力電圧ＶｒをＡ／Ｄ変換し、各純ＡＤ値ＶＤｎをそれぞれ補助ＡＤ値ＶＤｒで除算することで、ノイズの影響を確実に相殺するようにしている。
【００５３】
なお、先に述べた通り、シリーズ電源はスイッチング電源に比べて発熱（損失）が大きいため、補助入力電圧Ｖｒを生成するシリーズ電源７においても発熱は考慮されるべき問題である。しかし、このシリーズ電源７で生成される電圧は補助入力電圧Ｖｒのみであり、しかもその補助入力電圧Ｖｒは、Ａ／Ｄ変換回路１５を動作させるための電源電圧としてではなく、あくまでも、最終的なＡ／Ｄ変換結果からノイズの影響を除去（相殺）するために用いられ、Ａ／Ｄ変換回路１５にてＡ／Ｄ変換されるものである。そのため、シリーズ電源７にて消費される電力（出力電力も含む）は非常に小さく、その発熱も問題とはならないごく僅かなレベルである。
【００５４】
Ａ／Ｄ変換制御部１７は、本実施形態では、図示しないＣＰＵやメモリ等を含み、このＣＰＵが主体となって、上述したマルチプレクサ１３、各サンプルホールド回路１４，１６、及びＡ／Ｄ変換回路１５の制御や、自身が有する各レジスタ３１，３２，３４及び除算回路３３の制御を含む、Ａ／Ｄ変換のための各種制御を行うように構成されている。具体的には、ＣＰＵが後述するＡ／Ｄ変換制御処理を実行することで、Ａ／Ｄ変換が実現されるよう構成されている。
【００５５】
なお、このようにＡ／Ｄ変換制御部１７がＣＰＵを中心とする構成であるのはあくまでも一例であり、例えばロジック回路によって実現してもよく、Ａ／Ｄ変換制御部１７としての所望の動作を実現できる限り、その具体的構成は特に限定されるものではない。
【００５６】
次に、上記のように構成された本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１の動作を説明するためのフローチャートであり、より詳しくは、Ａ／Ｄ変換制御部１７を構成するＣＰＵが実行するＡ／Ｄ変換制御処理を表すものである。
【００５７】
スイッチング電源３からの電源が供給されることによってマイコン５が動作を開始すると、マイコン５内のＡ／Ｄ変換制御部１７は、図２に示すＡ／Ｄ変換制御処理を周期的に繰り返し実行する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換制御部１７は、このＡ／Ｄ変換制御処理を開始すると、まずＳ１１０にて、電源用サンプルホールド回路１６にてＡＤ電源電圧ＡＶｃｃを保持させる。これにより、その保持された電圧が基準電圧ＡＶｒｅｆとしてＡ／Ｄ変換回路１５に入力され、Ａ／Ｄ変換に用いられることとなる。
【００５９】
続くＳ１２０では、マルチプレクサ１３にて、入力電圧を、各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・のうち何れか１つ（ＡＤ入力電圧Ｖｎ）に切り替える。本実施形態では、ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・の順に切り替わるように設定されている。そのため、例えばこのＡ／Ｄ変換制御処理が開始されて最初にこのＳ１２０の処理が行われる場合は、ＡＤ入力電圧Ｖ１に切り替えられることになる。
【００６０】
そして、Ｓ１３０にて、マルチプレクサ１３で切り替えられたＡＤ入力電圧Ｖｎ（つまりマルチプレクサ１３から出力されているＡＤ入力電圧Ｖｎ）を、入力用サンプルホールド回路１４にて保持し、続くＳ１４０にて、その保持されたＡＤ入力電圧ＶｎをＡ／Ｄ変換回路１５にてＡ／Ｄ変換する。この結果、ＡＤ入力電圧ＶｎのＡ／Ｄ変換結果としての純ＡＤ値ＶＤｎが得られる。この純ＡＤ値ＶＤｎを、Ｓ１５０にて、第１レジスタ３１に格納する。
【００６１】
更に、Ｓ１６０に進み、マルチプレクサ１３にて、入力電圧を、補助入力電圧Ｖｒに切り替える。そして、Ｓ１７０にて、マルチプレクサ１３で切り替えられた補助入力電圧Ｖｒ（つまりマルチプレクサ１３から出力されている補助入力電圧Ｖｒ）を、入力用サンプルホールド回路１４にて保持し、続くＳ１８０にて、その保持された補助入力電圧ＶｒをＡ／Ｄ変換回路１５にてＡ／Ｄ変換する。この結果、補助入力電圧ＶｒのＡ／Ｄ変換結果としての補助ＡＤ値ＶＤｒが得られる。この補助ＡＤ値ＶＤｒを、Ｓ１９０にて、第２レジスタ３２に格納する。
【００６２】
そして、Ｓ２００にて、第１レジスタ３１に格納された純ＡＤ値ＶＤｎと第２レジスタ３２に格納された補助ＡＤ値ＶＤｒの除算を除算回路３３で実行させることにより、最終ＡＤ値Ｄｎを得る。そして、Ｓ２１０にて、その得られた最終ＡＤ値Ｄｎを出力する。具体的には、第３レジスタ３４へ一旦格納することとなる。
【００６３】
このようにして、Ｓ１２０〜Ｓ２１０までの一連の処理により、各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・のうち１つについて、最終ＡＤ値Ｄｎが得られることになる。
そして、Ｓ２２０にて、全てのＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・についてＡ／Ｄ変換が終了したか否か、即ち、全てのＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・についてＳ１２０〜Ｓ２１０の処理が一通り行われたか否か判断し、まだ最終ＡＤ値が得られていないＡＤ入力電圧がある場合は再びＳ１２０に戻り、全てのＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・についてＡ／Ｄ変換が終了した場合は、このＡ／Ｄ変換制御処理を終了する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のＡ／Ｄ変換装置１では、Ａ／Ｄ変換対象のＡＤ入力信号Ｖｎを、Ａ／Ｄ変換回路１５で変換してそのまま（つまり純ＡＤ値ＶＤｎのまま）最終的なＡ／Ｄ変換結果とするのではなく、そのＡ／Ｄ変換結果（純ＡＤ値ＶＤｎ）と、補助入力信号のＡ／Ｄ変換結果（補助ＡＤ値ＶＤｒ）との比率（除算結果）を、最終ＡＤ値Ｄｎとしている。
【００６５】
そのため、電源電圧（ＡＤ電源電圧ＡＶｃｃ、基準電圧ＡＶｒｅｆ）がノイズ等の影響を受けて不安定な状態となっても、最終的なＡ／Ｄ変換結果に影響を及ぼすことなく、精度の高いＡ／Ｄ変換結果（最終ＡＤ値）を得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、ＡＤ電源電圧ＡＶｃｃを保持する電源用サンプルホールド回路１６を備え、この電源用サンプルホールド回路１６に保持された電圧を基準電圧ＡＶｒｅｆとしてＡ／Ｄ変換回路１５でのＡ／Ｄ変換に用いるようにしている。
【００６７】
そのため、ＡＤ入力電圧Ｖｎ及び補助入力電圧Ｖｒをともに確実に同じ基準電圧ＡＶｒｅｆでＡ／Ｄ変換することができ、これにより、ノイズ等の影響が除去された高精度のＡ／Ｄ変換結果（最終ＡＤ値）を確実に得ることができる。
【００６８】
尚、本実施形態において、スイッチング電源３は本発明の電源回路（スイッチング電源回路）に相当し、シリーズ電源７は本発明の補助入力信号生成手段に相当し、Ａ／Ｄ変換制御部１７は本発明の比率算出手段に相当し、電源用サンプルホールド回路１６は本発明のサンプルホールド手段に相当する。
【００６９】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路１５として、逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路を例示したが、これはあくまでも一例であり、実際にＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路１５としてどのような種類・方式のものを用いるかは適宜決めることができる。
【００７１】
例えば、並列比較型（フラッシュ型）のＡ／Ｄ変換回路を用いてもよい。フラッシュ型のＡ／Ｄ変換回路は、周知の通り、値の等しい２n個の抵抗を用いて基準電圧ＡＶｒｅｆを２n等分し、それぞれのレベルとＡＤ入力電圧を２n個のコンパレータで同時に比較して、各コンパレータの出力値に応じたデジタルデータを出力するものである。
【００７２】
このように構成されたフラッシュ型のＡ／Ｄ変換回路においても、基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換を行うため、その基準電圧ＡＶｒｅｆがノイズ等を含んだ不安定なものであるとＡ／Ｄ変換結果の精度が低下する。そのため、フラッシュ型のＡ／Ｄ変換回路に対しても本発明を適用することで、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
上述した、逐次比較型やフラッシュ型以外にも、例えば積分型Ａ／Ｄ変換回路やパイプライン型Ａ／Ｄ変換回路、ΔΣ型Ａ／Ｄ変換回路、ＶＦ変換（電圧−周波数変換）型Ａ／Ｄ変換回路などのように、基準電圧ＡＶｒｅｆを用いてＡ／Ｄ変換を行うあらゆるＡ／Ｄ変換回路に対して本発明を適用可能である。
【００７４】
また、上記実施形態では、ＡＤ電源電圧ＡＶｃｃの生成源がスイッチング電源３である場合について説明したが、シリーズ電源によってＡＤ電源電圧ＡＶｃｃを生成するよう構成されている場合でも、本発明の適用は有効である。即ち、電源回路にて生成されるＡＤ電源電圧そのものはノイズがなく安定していても、外乱等によってノイズが重畳するおそれもあるなど、何らかの要因で結果として不安定な電圧がＡ／Ｄ変換回路に供給されるおそれがある。そのため、電源回路がスイッチング電源ではなくても、本発明を適用すると有効である。
【００７５】
ただ、スイッチング電源は、それ自身がスイッチングノイズを発するなど、ノイズ発生源として大きなウェイトを占める。そのため、電源回路としてスイッチング電源を用いている場合に本発明を適用するとより効果的である。
【００７６】
また、上記実施形態では、図２で説明したように、１つのＡＤ入力電圧についてその最終ＡＤ値を演算する毎に、逐一、変換対象のＡＤ入力電圧と補助入力電圧ＶｒをＡ／Ｄ変換し、両者を除算して最終ＡＤ値を得るようにしたが、これはあくまでも一例である。例えば、まずは各ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・と補助入力電圧Ｖｒを順次Ａ／Ｄ変換してそれぞれＡ／Ｄ変換結果を個別にレジスタ等に格納し、その後に、ＡＤ入力電圧Ｖ１，Ｖ２，・・・毎に（つまり純ＡＤ値毎に）補助ＡＤ値ＶＤｒとの除算を順次行ってその除算結果を最終ＡＤ値Ｄｎとして個別にレジスタ等に格納するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、シリーズ電源７を除き、Ａ／Ｄ変換装置１がマイコン５に内蔵された構成であったが、このようなマイコン内蔵構成もあくまでも一例である。
【符号の説明】
【００７８】
１…Ａ／Ｄ変換装置、３…スイッチング電源、５…マイコン、７…シリーズ電源、１１…電源入力ポート群、１２…ＡＤ入力ポート群、１３…マルチプレクサ、１４…入力用サンプルホールド回路、１５…Ａ／Ｄ変換回路、１５ａ…逐次比較レジスタ、１５ｂ…Ｄ／Ａ変換器、１５ｃ…コンパレータ、１６…電源用サンプルホールド回路、１７…Ａ／Ｄ変換制御部、２１…制御電源入力ポート、２２…ＡＤ電源入力ポート、２６…第１入力ポート、２７…第２入力ポート、２８…補助入力ポート、３１…第１レジスタ、３２…第２レジスタ、３３…除算回路、３４…第３レジスタ
【図１】
2012044533.tif 000003
【図２】
2012044533.tif 000004