(57)【要約】      （修正有）【課題】アナログ信号をデジタル信号に変換、生成する際に、デジタル信号に変換する部品の一部に異常が発生しても、Ａ／Ｄ変換処理を継続することができるＡ／Ｄ変換装置を提供する。【解決手段】変換対象アナログ信号１に所定の電圧が重畳されたアナログ信号を出力する電圧重畳部１１と、アナログ信号が入力されるとともに並列に配置されたＡ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈと、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈにより変換されたデジタル信号を合成するデジタル信号合成部１２と、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈのデジタル信号を測定する出力信号測定部４と、出力信号測定部４で測定されたデジタル信号を用いて、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈの故障を個別に判定する故障判定部１３と、で構成されている。【選択図】図１
2016163288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続されるとともにアナログ信号をデジタル信号に変換するＮ個のＡ／Ｄ変換器と、
前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器の故障の有無を個別に判定する故障判定部と、
変換対象アナログ信号に、ｎ＊（最小分解能アナログ信号／（Ｎ−Ｍ））（ただし、Ｍは故障数、ｎ＝０，１，・・・, Ｎ−Ｍ−１）を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないＮ−Ｍ個のＡ／Ｄ変換器に出力する電圧重畳部と、
前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器のうち、故障と判定されていない前記Ｎ−Ｍ個のＡ／Ｄ変換器の出力のデジタル信号を合成するデジタル信号合成部と、
を備えたことを特徴とするアナログ／デジタル変換装置。
【請求項２】
前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を個別に測定する出力信号測定部を備え、
前記故障判定部は、前記出力信号測定部で測定された前記デジタル信号を互いに比較することで、前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器の故障の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のアナログ／デジタル変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号を高分解能のデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子制御機器の高性能化に伴い、電子制御機器に搭載されるセンサ類も高い精度が求められるようになっている。例えば、電圧センサは、アナログ電圧値をＡ／Ｄ変換器によってデジタル値に変換し、変換後のデジタル値はＮビットの値で表され、故障検知や電力制御の参照値に使用される。変換後のデジタル値の精度は、Ａ／Ｄ変換器の分解能であるＮによって決まる。そのため、高分解能を得るためのＡ／Ｄ変換装置が求められている。
【０００３】
このため、例えば、特許文献１のアナログ−デジタル変換器では、アナログ入力電圧を上位ｍビット、下位ｎビットのデジタル信号に変換するためのＡＤコンバータに、直列に接続した２ｍ個の抵抗、２ｍ個の比較器、直列に接続した２ｎ個の抵抗、２ｎ個の比較器、および増幅器を備える。入力電圧を、第１の所定電圧を２ｍ個の抵抗によって分割して得た基準電圧と比較することにより上位ビットを決定し、入力電圧と上位ビットで表される電圧との差電圧を増幅した電圧を、第２の所定電圧を２ｎ個の抵抗によって分割して得た基準電圧と比較することにより下位ビットを決定することが開示されている。これにより、基準電圧生成のために必要な部品点数が少なく、あまり高精度の比較器を必要としない高速のＡＤコンバータを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８５０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来のＡ／Ｄ変換器では、Ａ／Ｄコンバータを構成する比較器のいずれかが故障等によって使用不能になった場合、Ａ／Ｄ変換処理を継続できなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アナログ信号をデジタル信号に変換、生成する際に、デジタル信号に変換する部品の一部に異常が発生しても、Ａ／Ｄ変換処理を継続することができるアナログ／デジタル変換装置を提供することを目的としている。
【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、本発明に係るアナログ／デジタル変換装置は、並列に接続されるとともにアナログ信号をデジタル信号に変換するＮ個のＡ／Ｄ変換器と、前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器の故障の有無を個別に判定する故障判定部と、変換対象アナログ信号に、ｎ＊（最小分解能アナログ信号／（Ｎ−Ｍ））（ただし、Ｍは故障数、ｎ＝０，１，・・・, Ｎ−Ｍ−１）を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないＮ−Ｍ個のＡ／Ｄ変換器に出力する電圧重畳部と、前記Ｎ個のＡ／Ｄ変換器のうち、故障と判定されていない前記Ｎ−Ｍ個のＡ／Ｄ変換器の出力のデジタル信号を合成するデジタル信号合成部と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアナログ／デジタル変換装置によれば、変換対象であるアナログ信号に個別に所定の電圧が重畳されたアナログ信号が、並列に配置された複数のＡ／Ｄ変換器に入力され、デジタル信号に変換された後、これらのデジタル信号を合成することで、Ａ／Ｄ変換器の数に応じた高い分解能を得ることができるとともに、いずれかのＡ／Ｄ変換器に異常が発生した場合においても、残りのＡ／Ｄ変換の数に適した分解能で、Ａ／Ｄ変換処理を継続することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るアナログ／デジタル変換装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１における電圧重畳部の処理工程を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における電圧重畳部の処理結果の例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるデジタル信号合成部の処理工程を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１におけるデジタル信号合成部の処理結果の例を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるアナログ／デジタル変換装置の処理結果の例を示す図である。
【図７】実施の形態１における故障判定部の全体の処理工程を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１における故障判定部の外れデジタル信号検出処理工程を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態１における故障判定部の外れデジタル信号検出処理結果の例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における故障判定部の過小デジタル信号検出処理工程を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１における故障判定部の過小デジタル信号検出処理結果の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るアナログ／デジタル変換装置（以下、Ａ／Ｄ変換装置と称する。）の詳細について、図１から図１１を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るＡ／Ｄ変換装置の概略構成図であり、図２は、電圧重畳部の処理工程を示すフローチャートであり、図３は、電圧重畳部の処理結果の例を示す図であり、図４は、デジタル信号合成部の処理工程を示すフローチャートであり、図５は、デジタル信号合成部の処理結果の例を示す図であり、また、図６は、Ａ／Ｄ変換装置の処理結果の例を示す図である。さらに、図７は、故障判定部の全体の処理工程を示すフローチャートであり、図８は、故障判定部の外れデジタル信号検出処理工程を示すフローチャートであり、図９は、故障判定部の外れデジタル信号検出処理結果の例を示す図であり、図１０は、故障判定部の過小デジタル信号検出処理工程を示すフローチャートであり、図１１は、故障判定部の過小デジタル信号検出処理結果の例を示す図である。
【００１２】
まず、図１を用いて、実施の形態１に係るＡ／Ｄ変換装置の構成について説明する。Ａ／Ｄ変換装置は、変換対象アナログ信号１に所定の電圧が重畳されたアナログ信号を出力する電圧重畳部１１と、出力されたアナログ信号が入力される並列に配置されたＡ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈと、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈにより変換されたデジタル信号を合成するデジタル信号合成部１２と、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈとデジタル信号合成部１２との間に接続されＡ／Ｄ変換器３ａ〜３ｈのデジタル信号を測定する出力信号測定部４と、出力信号測定部４のデジタル信号センサ４ａ〜４ｈで測定されたデジタル信号を用いて、Ａ／Ｄ変
換器３ａ〜３ｈの故障を個別に判定する故障判定部１３と、で構成されている。ここでは、Ａ／Ｄ変換器が８個並列に配置されている場合の例を示す。
【００１３】
次に、実施の形態１における電圧重畳部１１、デジタル信号合成部１２の処理工程の流れについて、図２及び図４のフローチャートを用いて説明する。
【００１４】
まず、電圧重畳部１１について、図２のフローチャートを用いて説明する。電圧重畳部１１の処理において、ステップＳ１１０１の処理で、正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎの初期値と、計算に使用されるカウンタＣの初期値が設定される。正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎと計算に使用するカウンタＣには、ともに初期値として、“０”が設定される。
【００１５】
次に、ステップＳ１１０２の処理において、以下に説明するステップＳ１１０３とＳ１１０４の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ここで、ステップＳ１１０３とＳ１１０４の処理の説明に用いられているｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対応する処理であることを示す。
【００１６】
ステップＳ１１０３の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」であるかどうかを判定する。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」であると判定された場合には、次のステップＳ１１０４の処理で、正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎに１が加算される。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」ではないと判定された場合には、ステップＳ１１０４の処理をスキップし、この処理は行われない。
【００１７】
以上のステップＳ１１０２〜Ｓ１１０４の処理によって、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈの内、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器の数を示す正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎが算出される。
【００１８】
次に、ステップＳ１１０５の処理において、以下に説明するステップＳ１１０６〜Ｓ１１０９の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ１１０６〜Ｓ１１０９の処理の説明に用いられているｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対する処理であることを示す。
【００１９】
まず、ステップＳ１１０６の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」であるかどうかが判定される。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」であると判定された場合には、次のステップＳ１１０７の処理で、以下の式（１）を用いて算出されたアナログ信号Ｖｉｎ＿ｘが、Ａ／Ｄ変換器３ｘに入力される。アナログ信号Ｖｉｎ＿ｘは、変換対象アナログ信号１、最小分解能アナログ信号２、正常Ａ／Ｄ変換器数ＮおよびカウンタＣを用いて算出される。次に、ステップＳ１１０８の処理で、カウンタＣに１が加算される。
Ｖｉｎ＿ｘ＝変換対象アナログ信号＋（最小分解能アナログ信号×（Ｃ／Ｎ））
・・・（１）
なお、ここで、最小分解能アナログ信号２とは、Ａ／Ｄ変換器３ｘから出力されるデジタル信号“１”に相当するアナログ信号の大きさを示すものである。例えば、０〜５Ｖの入力電圧を１２ビットのデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３ｘの場合には、最小分解能アナログ信号２は、５Ｖ／２１２≒０．００１２２０７Ｖとなる。
【００２０】
ステップＳ１１０６の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」ではないと判断された場合には、次のステップＳ１１０９で、アナログ信号Ｖｉｎ＿ｘ＝０が、Ａ／Ｄ変換器３ｘに入力される。
【００２１】
以上のステップＳ１１０５〜Ｓ１１０９の処理によって、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに、変換対象アナログ信号１に式（１）で示す所定の電圧が重畳されたアナログ信号が入力される。すなわち、電圧重畳部１１は、ＭをＡ／Ｄ変換器の故障数とした場合に、変換対象アナログ信号１に、ｎ＊（最小分解能アナログ信号／（Ｎ−Ｍ））（ただし、ｎ＝０，１，・・・, Ｎ−Ｍ−１）を順次、それぞれ個別に重畳して故障と判定されていないＡ／Ｄ変換器に出力する。
【００２２】
図３は、電圧重畳部１１によって、８並列に接続されたＡ／Ｄ変換器にアナログ信号が入力される例を示したものである。ここで、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈの内、Ａ／Ｄ変換器３ｃとＡ／Ｄ変換器３ｇの状態が、「故障」であると判定された場合を例に説明する。この場合は、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器の数は６（Ｎ＝６）であり、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器に入力されるアナログ信号は、その差が「最小分解能アナログ信号／６」以内で均等になるように入力される。
【００２３】
続いて、デジタル信号合成部１２について、図４のフローチャートを用いて説明する。デジタル信号合成部１２の処理において、ステップＳ１２０１の処理で、正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎの初期値と、デジタル信号合計値Ｄｓｕｍの初期値が設定される。正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎとデジタル信号合計値Ｄｓｕｍには、それぞれ、初期値として、“０”が設定される。
【００２４】
次に、ステップＳ１２０２の処理において、以下に説明するステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理の説明に用いられるｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対する処理であることを示す。
【００２５】
まず、ステップＳ１２０３の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」であるかどうかが判定される。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が、「正常」であると判定された場合には、ステップＳ１２０４の処理で、正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎに１が加算される。さらに、ステップＳ１２０５の処理で、デジタル信号合計値ＤｓｕｍにＡ／Ｄ変換器３ｘのデジタル信号が加算される。
【００２６】
以上のステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理によって、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器の数を表す正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎと、デジタル信号合計値Ｄｓｕｍが算出される。
【００２７】
次に、ステップＳ１２０６の処理で、以下の式（２）を用いて算出されたアナログ信号Ｄａｖｅが出力される。アナログ信号Ｄａｖｅは、正常Ａ／Ｄ変換器数Ｎおよびデジタル信号合計値Ｄｓｕｍを用いて算出される。
Ｄａｖｅ＝Ｄｓｕｍ／Ｎ                                          ・・・（２）
【００２８】
以上のステップＳ１２０１〜Ｓ１２０６の処理によって、デジタル信号合成部１２で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈのうち、故障と判定されていない複数のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号が合成され、合成デジタル信号１０として出力される。
【００２９】
図５は、デジタル信号合成部１２によって、８並列に接続したＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号が合成された例を示したものである。Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈの内、Ａ／Ｄ変換器３ｃとＡ／Ｄ変換器３ｇの状態が「故障」であり、なおかつ、Ａ／Ｄ変換器３ａ，Ａ／Ｄ変換器３ｂ，Ａ／Ｄ変換器３ｄおよびＡ／Ｄ変換器３ｅから出力されたデジタル信号がＸ、Ａ／Ｄ変換器３ｆおよびＡ／Ｄ変換器３ｈから出力されたデ
ジタル信号がＸ＋１である場合を例に説明する。アナログ信号が“０”である場合のデジタル信号の出力は、Ａ／Ｄ変換器の仕様に依るため、この例では不定値とする。この場合、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器の数は６（Ｎ＝６）であり、デジタル信号合成部１２から出力される合成デジタル信号１０は、Ｘ＋（２／６）となる。
【００３０】
以上の処理によれば、Ａ／Ｄ変換を行う複数のＡ／Ｄ変換器の中で、故障していないＡ／Ｄ変換器に入力されるアナログ信号差が均等になるように電圧を重畳することで、Ａ／Ｄ変換器が１つの場合に対して高分解能のデジタル信号を得ることができる。
【００３１】
図６は、３種類の変換対象アナログ信号Ｖｉｎ＿Ａ，Ｖｉｎ＿Ｂ，Ｖｉｎ＿Ｃを、本実施の形態１によって、合成デジタル信号１０に変換した例を示したものである。Ａ／Ｄ変換器３ａ〜Ａ／Ｄ変換器３ｈの状態が全て「正常」である場合を例に説明する。変換対象アナログ信号Ｖｉｎ＿Ａ，Ｖｉｎ＿Ｂ，Ｖｉｎ＿Ｃは、デジタル信号がＸ以上Ｘ＋１未満に相当するアナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換器が１つの場合では、デジタル信号はいずれもＸとなる。これに対して、本実施の形態１による変換の場合では、電圧重畳部１１によって、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜Ａ／Ｄ変換器３ｈから出力されるデジタル信号は、ＸまたはＸ＋１となる。その結果、デジタル信号合成部１２から出力される合成デジタル信号１０は、Ａ／Ｄ変換器の分解能に対して、８倍の分解能の信号を得ることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態１では、デジタル信号合成部１２から出力される合成デジタル信号１０は平均値としたが、デジタル信号合計値と正常Ａ／Ｄ変換器数を、同時に出力する場合であってもよい。
【００３３】
これにより、Ａ／Ｄ変換装置をＡ／Ｄ変換器が複数個並列に接続された構成にすることで、Ａ／Ｄ変換器の分解能をＹビット、Ａ／Ｄ変換器の数をＮ個とした場合には、（Ｙ＋ｌｏｇ２Ｎ）ビットに相当する分解能のデジタル信号を得ることができる。さらに、Ａ／Ｄ変換器がＭ個故障した場合においては、故障していない（Ｎ−Ｍ）個のＡ／Ｄ変換器を使用することで、（Ｙ＋ｌｏｇ２（Ｎ−Ｍ））ビットに相当する分解能のデジタル信号を得ることができる。
【００３４】
次に、故障判定部１３の全体の処理工程の流れについて、図７のフローチャートを用いて説明する。故障判定部１３の処理において、まず、ステップＳ１３００の処理で、外れデジタル信号検出処理を行い、他のＡ／Ｄ変換器のデジタル信号と比較して、所定範囲外に外れたデジタル信号が出力されるＡ／Ｄ変換器が検出される。さらに、次のステップＳ１３５０の処理で、過小デジタル信号検出処理を行い、他のＡ／Ｄ変換器のデジタル信号と比較して、小さいデジタル信号が出力されるＡ／Ｄ変換器が検出される。
【００３５】
前述のステップＳ１３００の処理で行う外れデジタル信号検出処理の詳細について、図８のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１３０１の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈの内、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器のデジタル信号Ｄａ〜Ｄｈが、デジタル信号センサ４ａ〜４ｈにて検出される。
【００３６】
次に、ステップＳ１３０２の処理で、デジタル信号Ｄａ〜Ｄｈの内、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘと、最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎがそれぞれ算出される。
【００３７】
次に、ステップＳ１３０３の処理で、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘと最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎの差分の判定処理が行われる。差分が２以上である場合には、後述のステップＳ１３０４〜Ｓ１３１１の処理が行われ、差分が２未満である場合には、外れデジタル信号検出処理は終了される。
【００３８】
前述のステップＳ１３０３の処理で、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘと最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎの差分が２以上である場合について説明する。まず、ステップＳ１３０４の処理で、デジタル信号Ｄａ〜Ｄｈの内、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘ−１以上のデジタル信号数Ｓｍａｘ、最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎ＋１以下のデジタル信号数Ｓｍｉｎがそれぞれ算出される。
【００３９】
次に、ステップＳ１３０５の処理で、デジタル信号数Ｓｍａｘとデジタル信号数Ｓｍｉｎとが等しいかどうかの比較判定処理が行われる。デジタル信号数Ｓｍａｘとデジタル信号数Ｓｍｉｎとが等しくない場合には、ステップＳ１３０６もしくはステップＳ１３０９の処理に移行する。デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより小さい場合には、後述のステップＳ１３０６〜Ｓ１３０８の処理が行われる。デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより大きい場合には、後述のステップＳ１３０９〜Ｓ１３１１の処理が行われる。ステップＳ１３０５の処理で、デジタル信号数Ｓｍａｘとデジタル信号数Ｓｍｉｎが等しいと判定された場合には、外れデジタル信号検出処理が終了される。
【００４０】
まず、前述のステップＳ１３０５の処理で、デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより小さい場合について説明する。ステップＳ１３０６の処理で、以下に説明するステップＳ１３０７とＳ１３０８の処理が、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ１３０７とＳ１３０８の処理の説明に用いられるｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対する処理であることを示す。
【００４１】
続いて、ステップＳ１３０７の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Ｄｘが最大値のデジタル信号Ｄｍａｘと等しいかどうかを判定する。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Ｄｘと最大値のデジタル信号Ｄｍａｘが等しい場合には、次のステップＳ１３０８の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「故障」であると認定される。ステップＳ１３０７の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」ではない、あるいはデジタル信号Ｄｘと最大値のデジタル信号Ｄｍａｘが等しくない場合には、ステップＳ１３０８の処理は行われない。
【００４２】
次に、前述のステップＳ１３０５の処理で、デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより大きい場合について説明する。ステップＳ１３０９の処理で、以下に説明するステップＳ１３１０とＳ１３１１の処理が、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ１３１０とＳ１３１１の処理の説明に用いられるｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対する処理であることを示す。
【００４３】
続いて、ステップＳ１３１０の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Ｄｘが最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎと等しいかどうかを判定する。Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」であり、かつデジタル信号Ｄｘと最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎが等しい場合には、次のステップＳ１３１１の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「故障」であると判定される。ステップＳ１３１０の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態が「正常」ではない、あるいはデジタル信号Ｄｘと最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎが等しくない場合には、ステップＳ１３１１の処理は行われない。
【００４４】
以上のステップＳ１３０１〜Ｓ１３１１の処理の外れデジタル信号検出処理によって、他のＡ／Ｄ変換器のデジタル信号と比較して、所定範囲外に外れたデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換器の状態は、「故障」であると判定される。
【００４５】
図９は、ステップＳ１３０１〜Ｓ１３１１の外れデジタル信号検出処理によって、故障を検出する例を示したものである。図９では、Ａ／Ｄ変換器３ｅが、すでに「故障」であると判定されている場合を例に説明する。図９（ａ）では、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘがデジタル信号Ｄｆ、最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎがデジタル信号Ｄａ，ＤｂおよびＤｃであり、また、デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより小さいことから、デジタル信号Ｄｆが外れデジタル信号であり、Ａ／Ｄ変換器３ｆの状態が「故障」であることを示している。図９（ｂ）では、最大値のデジタル信号Ｄｍａｘがデジタル信号Ｄｄ，Ｄｆ，ＤｇおよびＤｈ、最小値のデジタル信号Ｄｍｉｎがデジタル信号Ｄｃであり、また、デジタル信号数Ｓｍａｘがデジタル信号数Ｓｍｉｎより大きいことから、デジタル信号Ｄｃが外れデジタル信号であり、Ａ／Ｄ変換器３ｃの状態が「故障」であることを示している。
【００４６】
前述のステップＳ１３５０の処理で行う過小デジタル信号検出処理の詳細について、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１３５１の処理で、過小デジタル信号検出の判定状態は、初期値の「未確定」と設定される。
【００４７】
次に、ステップＳ１３５２の処理で、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈの内、状態が「正常」であるＡ／Ｄ変換器のデジタル信号Ｄａ〜Ｄｈが、デジタル信号センサ４ａ〜４ｈにより検出される。
【００４８】
次に、ステップＳ１３５３の処理で、以下に説明するステップＳ１３５４〜Ｓ１３６２の処理をＡ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈまで繰り返し処理が行われる。ステップＳ１３５４〜Ｓ１３６２の処理の説明に用いるｘは、ａ〜ｈを表し、Ａ／Ｄ変換器３ａからＡ／Ｄ変換器３ｈに対する処理であることを示す。また、ｘ−１は１つ前の英数字を示すものであり、例えば、デジタル信号Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｄを検出した状態で、ｘがｂの場合、ｘ−１はａを示し、ｘがｄの場合、ｘ−１はｂを示す。
【００４９】
まず、ステップＳ１３５４の処理で、デジタル信号Ｄｘがデジタル信号Ｄｘ−１と等しいかどうかが判定される。デジタル信号Ｄｘがデジタル信号Ｄｘ−１と等しい場合には、さらに、ステップＳ１３５５の処理で、判定状態が「未確定」であるかどうかが判定される。判定状態が「未確定」である場合には、次のステップＳ１３５６の処理で、判定状態を「下限値確定」とし、過小デジタル信号検出における下限値ＤｌｏｗをＤｘとする。判定状態が「未確定」ではない場合には、さらに、ステップＳ１３５７の処理で、判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗ＋１と等しいかどうかが判定される。判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗ＋１と等しい場合には、次のステップＳ１３５８の処理で、判定状態を「上限値確定」とし、過小デジタル信号検出における上限値ＤｈｉｇｈをＤｘとする。判定状態が「下限値確定」以外、またはデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗ＋１と等しくない場合には、ステップＳ１３５８の処理は行われない。
【００５０】
前述のステップＳ１３５４の処理の判定において、デジタル信号Ｄｘがデジタル信号Ｄｘ−１と等しくない場合には、さらに、ステップＳ１３５９の処理で、デジタル信号Ｄｘがデジタル信号Ｄｘ−１より小さいかどうかが判定される。デジタル信号Ｄｘがデジタル信号Ｄｘ−１より小さい場合には、さらに、ステップＳ１３６０の処理で、判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗより小さいかどうかが判定される。判定状態が「下限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗより小さい場合には、次のステップＳ１３６１の処理において、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態を「故障」とする。判定状態が「下限値確定」以外、あるいはデジタル信号Ｄｘが下限値Ｄｌｏｗ以上である場合には、さらに、ステップＳ１３６２の処理で、判定状態が「上限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが上限値Ｄｈｉｇｈより小さいかどうかが判定される。判定状態が「上限値確定」であり、かつデジタル信号Ｄｘが上限値Ｄｈｉｇｈより小さい場合には、次のステップＳ１３６１の処理において、Ａ／Ｄ変換器３ｘの状態を「故障」とする。判定状態が「上限値確定」以外、あるいはデジタル信号Ｄｘが上限値Ｄｈｉｇｈ以上の場合には、ステップＳ１３６１の処理は行われない。
【００５１】
以上のステップＳ１３５１〜Ｓ１３６２の処理の過小デジタル信号検出処理によって、他のＡ／Ｄ変換器のデジタル信号と比較して、小さいデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換器は「故障」とされる。
【００５２】
図１１は、ステップＳ１３５１〜Ｓ１３６２の処理の過小デジタル信号検出処理によって、故障を検出する例を示したものである。図１１では、Ａ／Ｄ変換器３ｅが、すでに「故障」であると判定されている場合を例に説明する。図１１（ａ）では、デジタル信号Ｄｂの判定において、下限値Ｄｌｏｗが確定し、デジタル信号Ｄｃの判定において、デジタル信号Ｄｃが下限値Ｄｌｏｗより小さいことから、デジタル信号Ｄｃが過小デジタル信号であり、Ａ／Ｄ変換器３ｃの状態が「故障」であることを示している。図１１（ｂ）では、デジタル信号Ｄｄの判定において上限値Ｄｈｉｇｈが確定し、デジタル信号Ｄｆの判定において、デジタル信号Ｄｆが上限値Ｄｈｉｇｈより小さいことから、デジタル信号Ｄｆが過小デジタル信号であり、Ａ／Ｄ変換器３ｆの状態が「故障」であることを示している。
【００５３】
以上の処理によれば、Ａ／Ｄ変換を行う複数のＡ／Ｄ変換器の中で、故障しているＡ／Ｄ変換器をデジタル信号出力によって判定し、故障していないＡ／Ｄ変換器に入力するアナログ信号差が均等になるように電圧を重畳することで、Ａ／Ｄ変換器が１つの場合に対して高分解能のデジタル信号を得ることができる。
【００５４】
このように、実施の形態１に係るＡ／Ｄ変換装置によれば、変換対象であるアナログ信号に個別に所定の電圧が重畳されたアナログ信号が、並列に配置された複数のＡ／Ｄ変換器に入力されデジタル信号に変換された後、これらのデジタル信号を合成することで、Ａ／Ｄ変換器の数に応じた高い分解能を得ることができるとともに、いずれかのＡ／Ｄ変換器に異常が発生した場合においても、複数のＡ／Ｄ変換器のデジタル信号出力を検出、比較することで、的確に異常Ａ／Ｄ変換器を抽出することができ、残りの正常なＡ／Ｄ変換の数に適した分解能で、Ａ／Ｄ変換処理を継続することができるという効果がある。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【００５６】
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１  変換対象アナログ信号、２  最小分解能アナログ信号、３ａ〜３ｈ  Ａ／Ｄ変換器、４  出力信号測定部、４ａ〜４ｈ  デジタル信号センサ、１０  合成デジタル信号、１１  電圧重畳部、１２  デジタル信号合成部、１３  故障判定部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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