JPH0197019A - A−d変換器 - Google Patents
A−d変換器Info
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- JPH0197019A JPH0197019A JP62253778A JP25377887A JPH0197019A JP H0197019 A JPH0197019 A JP H0197019A JP 62253778 A JP62253778 A JP 62253778A JP 25377887 A JP25377887 A JP 25377887A JP H0197019 A JPH0197019 A JP H0197019A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- conversion
- converter
- signal
- output
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/14—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit
- H03M1/16—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit with scale factor modification, i.e. by changing the amplification between the steps
- H03M1/162—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit with scale factor modification, i.e. by changing the amplification between the steps the steps being performed sequentially in a single stage, i.e. recirculation type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はA−D変換器に係り、特にアナログ信号をディ
ジタル信号に変換する16ビツト以上の変換に好適な高
精度A−D変換器に関するものである。
ジタル信号に変換する16ビツト以上の変換に好適な高
精度A−D変換器に関するものである。
従来の高精度D−A変換器は、特開昭61−27451
5号公報に記載のように、D−A変換回路を2個使用し
て、一方のD−A変換回路の出力電圧から、残る他方の
D−A変換回路の出力電圧で引算をし、常に1ビット分
のデジタル入力信号の変換電圧に相当する電圧を得て、
この電圧を増幅した後、A−D変換することによりD−
A変換回路の出力電圧を高精度で測定することを可能に
し。
5号公報に記載のように、D−A変換回路を2個使用し
て、一方のD−A変換回路の出力電圧から、残る他方の
D−A変換回路の出力電圧で引算をし、常に1ビット分
のデジタル入力信号の変換電圧に相当する電圧を得て、
この電圧を増幅した後、A−D変換することによりD−
A変換回路の出力電圧を高精度で測定することを可能に
し。
高精度のA−D変換器を実現していた。
上記従来技術は、2個のD−A変換回路の出力電圧がデ
ジタル値を変換した場合でも異なる電圧を出力する点に
ついて配慮がなされておらず、−方のD−A変換回路の
出力電圧から残る他方のD−A変換回路に上記D−A変
換回路の入力に設定したデジタル信号より1少ないデー
タを設定して得られた出力電圧で引算した場合に、1ビ
ット分のデジタル入力信号分以上の電圧になってしまう
場合があり、この電圧を増幅すると、増幅器のレンジを
オーバーしてサチュレーションするという問題があった
。また、1つのD−A変換回路の出力電圧を高精度に測
定するために、2つのD−A変換回路の出力電圧を高精
度に測定する必要があり、D−A変換回路出力電圧の測
定時間を多く必要としていた。
ジタル値を変換した場合でも異なる電圧を出力する点に
ついて配慮がなされておらず、−方のD−A変換回路の
出力電圧から残る他方のD−A変換回路に上記D−A変
換回路の入力に設定したデジタル信号より1少ないデー
タを設定して得られた出力電圧で引算した場合に、1ビ
ット分のデジタル入力信号分以上の電圧になってしまう
場合があり、この電圧を増幅すると、増幅器のレンジを
オーバーしてサチュレーションするという問題があった
。また、1つのD−A変換回路の出力電圧を高精度に測
定するために、2つのD−A変換回路の出力電圧を高精
度に測定する必要があり、D−A変換回路出力電圧の測
定時間を多く必要としていた。
本発明の目的は、D−A変換回路間の出力電圧のばらつ
きに影響されない構成にでき、D−A変換回路の選別の
必要をなくすることにより安価とし、D−A変換回路出
力電圧の測定動作時間の短縮化をはかり、変換動作時間
の短い高精度のD−A変換回路を提供することにある。
きに影響されない構成にでき、D−A変換回路の選別の
必要をなくすることにより安価とし、D−A変換回路出
力電圧の測定動作時間の短縮化をはかり、変換動作時間
の短い高精度のD−A変換回路を提供することにある。
上記目的は、D−A変換回路と、このD−A変換回路の
出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路
と、上記D−A変換回路の出力信号と上記サンプルホー
ルド回路の出力信号の引算をする引算回路と、この引算
回路の出力信号と被変換信号の引算をしてこの引算され
た信号を増幅する引算増幅回路と、この引算増幅回路の
上記被変換信号の入力を遮断するスイッチ回路と、上記
被変換信号と上記引算増幅回路の出力信号のいずれかを
選択してA−D変換するA−D変換回路とにより構成し
て達成するようにした。
出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路
と、上記D−A変換回路の出力信号と上記サンプルホー
ルド回路の出力信号の引算をする引算回路と、この引算
回路の出力信号と被変換信号の引算をしてこの引算され
た信号を増幅する引算増幅回路と、この引算増幅回路の
上記被変換信号の入力を遮断するスイッチ回路と、上記
被変換信号と上記引算増幅回路の出力信号のいずれかを
選択してA−D変換するA−D変換回路とにより構成し
て達成するようにした。
サンプルホールド回路は、D−A変換回路の出力電圧を
サンプリング信号が入力したときにサンプリングし、次
のサンプリング信号が入力されるまでホールドし、サン
プリング時のD−A変換回路の出力電圧と同じ電圧を出
力するように動作する。それにより、D−A変換回路の
デジタル入力データを零に設定したときの出力電圧をサ
ンプルホールドして、D−A変換回路のデジタル入力デ
ータを1増加して出力された電圧からサンプルホールド
回路の出力電圧を引算して得られた電圧を増幅してA−
D変換することによりD−A変換回路の入力データ1の
ときの出力電圧を高精度で求めることができる0次に、
このときのD−A変換回路の出力電圧をサンプルホール
ドした後、D−A変換回路の入力データを1増加して前
回と同じように求められたA−D変換値に前回求めたA
−D変換値を加算すると、D−A変換回路の入力データ
2のときの出力電圧を高精度で求めることができる0以
上の動作を続けることにより、D−A変換回路の出力電
圧すべての高精度A−D変換値を求めることができる。
サンプリング信号が入力したときにサンプリングし、次
のサンプリング信号が入力されるまでホールドし、サン
プリング時のD−A変換回路の出力電圧と同じ電圧を出
力するように動作する。それにより、D−A変換回路の
デジタル入力データを零に設定したときの出力電圧をサ
ンプルホールドして、D−A変換回路のデジタル入力デ
ータを1増加して出力された電圧からサンプルホールド
回路の出力電圧を引算して得られた電圧を増幅してA−
D変換することによりD−A変換回路の入力データ1の
ときの出力電圧を高精度で求めることができる0次に、
このときのD−A変換回路の出力電圧をサンプルホール
ドした後、D−A変換回路の入力データを1増加して前
回と同じように求められたA−D変換値に前回求めたA
−D変換値を加算すると、D−A変換回路の入力データ
2のときの出力電圧を高精度で求めることができる0以
上の動作を続けることにより、D−A変換回路の出力電
圧すべての高精度A−D変換値を求めることができる。
(実施例〕
以下本発明を第1図に示した実施例及び第2図を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第1図は本発明のA−D変換器の一実施例を示す回路図
である。第1図に示すように、8ビットD−A変換回路
1と、D−A変換回路1の出力信号をサンプルホールド
するサンプルホールド回路2と、D−A変換回路1とサ
ンプルホールド回路2の出力信号を引算するA引算回路
3と、A引算回路3の出力信号と入力端子6からの被変
換入力信号との引算を行うB引算回路4と、B引算回路
4からの出力信号を128倍に増幅する増幅回路5と、
増幅回路5の出力信号が入力端子6からの被変換入力信
号をスイッチ14と15によりどちらか一方を入力して
A−D変換する12ビツトのA−D変換回路7と、D−
A変換回路lの入力データの設定、A−D変換回路7の
A−D変換開始制御及び変換データ読み取り、スイッチ
11〜15のアナログスイッチ制御回路8の制御データ
の設定、メモリ9へのデータ書き込み及び読み出し、デ
ータの加算、引算等の演算を行うCPU10とにより構
成しである。・ 以上の構成により、まず、D−Aへ変換回路1の出力電
圧を高精度でデジタル信号に変換し、メモリ9に記憶す
る動作について説明する。第2図はD−A変換回路1の
デジタル入力データと出力電圧との関係を示す線図で、
デジタル入力データを零にしてサンプルホールド回路2
のスイッチ11をオンにすると、D−A変換回路1に零
が入力さ九ているときの出力電圧がサンプルホールド回
路2の出力側に出力される。スイッチ11をオフすると
、サンプルホールド回路2の出方電圧はそのままホール
ドされる。スイッチ12をオンにし、D−A変換回路1
のデジタル入力データを1に設定すると、A引算向路3
の出力には、第2図に示すSVl+αの電圧が出力され
る。このαは、実際の動作のときに発生するサンプルホ
ールド回路2と引算回路3の誤差分である。このαの値
は、D−A変換回路1の出力をサンプルホールドした後
、D−A変換回路1のデジタル入力データを変化させず
に引算させることによりA引算回路3の出力側に出力さ
れるため、正確に本回路で測定して求めることができる
。次に、D−A変換回路1の出力をデジタル入力データ
1のままでサンプルホールドし、デジタル入力データを
2に設定すると、A引算回路3の出力には(S V2−
S Vt+ a )の電゛圧が出力される。これを続
けると、A引算回路3の出力には、D−A変換回路1の
デジタル入力データ設定値をnとすると、(S Vn−
S V、−1+α)で示す電圧が出力される。
である。第1図に示すように、8ビットD−A変換回路
1と、D−A変換回路1の出力信号をサンプルホールド
するサンプルホールド回路2と、D−A変換回路1とサ
ンプルホールド回路2の出力信号を引算するA引算回路
3と、A引算回路3の出力信号と入力端子6からの被変
換入力信号との引算を行うB引算回路4と、B引算回路
4からの出力信号を128倍に増幅する増幅回路5と、
増幅回路5の出力信号が入力端子6からの被変換入力信
号をスイッチ14と15によりどちらか一方を入力して
A−D変換する12ビツトのA−D変換回路7と、D−
A変換回路lの入力データの設定、A−D変換回路7の
A−D変換開始制御及び変換データ読み取り、スイッチ
11〜15のアナログスイッチ制御回路8の制御データ
の設定、メモリ9へのデータ書き込み及び読み出し、デ
ータの加算、引算等の演算を行うCPU10とにより構
成しである。・ 以上の構成により、まず、D−Aへ変換回路1の出力電
圧を高精度でデジタル信号に変換し、メモリ9に記憶す
る動作について説明する。第2図はD−A変換回路1の
デジタル入力データと出力電圧との関係を示す線図で、
デジタル入力データを零にしてサンプルホールド回路2
のスイッチ11をオンにすると、D−A変換回路1に零
が入力さ九ているときの出力電圧がサンプルホールド回
路2の出力側に出力される。スイッチ11をオフすると
、サンプルホールド回路2の出方電圧はそのままホール
ドされる。スイッチ12をオンにし、D−A変換回路1
のデジタル入力データを1に設定すると、A引算向路3
の出力には、第2図に示すSVl+αの電圧が出力され
る。このαは、実際の動作のときに発生するサンプルホ
ールド回路2と引算回路3の誤差分である。このαの値
は、D−A変換回路1の出力をサンプルホールドした後
、D−A変換回路1のデジタル入力データを変化させず
に引算させることによりA引算回路3の出力側に出力さ
れるため、正確に本回路で測定して求めることができる
。次に、D−A変換回路1の出力をデジタル入力データ
1のままでサンプルホールドし、デジタル入力データを
2に設定すると、A引算回路3の出力には(S V2−
S Vt+ a )の電゛圧が出力される。これを続
けると、A引算回路3の出力には、D−A変換回路1の
デジタル入力データ設定値をnとすると、(S Vn−
S V、−1+α)で示す電圧が出力される。
次に、スイッチ13をオフにして上記に示すA引算回路
3の出力信号をB引算回路4に入力し、スイッチ14を
オン、スイッチ15をオフにすると、A−D変換回路7
の入力には(S V、 −8Vn−t+α)x128で
示される値の電圧が入力される。
3の出力信号をB引算回路4に入力し、スイッチ14を
オン、スイッチ15をオフにすると、A−D変換回路7
の入力には(S V、 −8Vn−t+α)x128で
示される値の電圧が入力される。
以上でD−A変換回路1のデジタル入力データであるn
を1〜255まで変化させたときのA−D変換値を得る
ことができる。
を1〜255まで変化させたときのA−D変換値を得る
ことができる。
次に、上記したαの値もαX128の値でA−D変換し
て求めることができるから、(SVn−8Vn−x+α
)x128で示される値を求めた変換値すべてからαX
128をCPUl0により引算すると、(S Vn−S
Vo−1) X 128のn=1〜255の値が求め
られる。
て求めることができるから、(SVn−8Vn−x+α
)x128で示される値を求めた変換値すべてからαX
128をCPUl0により引算すると、(S Vn−S
Vo−1) X 128のn=1〜255の値が求め
られる。
D−A変換回路1のデジタル入力データが1のときの値
は、(SVl−3Vo)となるが、SVoの値は、スイ
ッチ12をオフにしてD−A変換回路1のデジタル入力
データがOのときのA−D変換回路1と同じになるよう
に、D−A変換回路1の零調と、サンプルホールド回路
2の零調により雲に調整しておく。これにより、D−A
変換回路1のデジタル入力データが1のときの値は、S
VIとなり、デジタル入力データが2のときの値は、n
=2のときに求めたA−D変換データと、SVzを加算
することによりSV2が求まる。以上のように、前回求
めた値に次のnの値のA−D変換値を加算することによ
り、デジタル入力データnのときの出力電圧を128倍
の精度のA−D変換値として求めることが可能となる。
は、(SVl−3Vo)となるが、SVoの値は、スイ
ッチ12をオフにしてD−A変換回路1のデジタル入力
データがOのときのA−D変換回路1と同じになるよう
に、D−A変換回路1の零調と、サンプルホールド回路
2の零調により雲に調整しておく。これにより、D−A
変換回路1のデジタル入力データが1のときの値は、S
VIとなり、デジタル入力データが2のときの値は、n
=2のときに求めたA−D変換データと、SVzを加算
することによりSV2が求まる。以上のように、前回求
めた値に次のnの値のA−D変換値を加算することによ
り、デジタル入力データnのときの出力電圧を128倍
の精度のA−D変換値として求めることが可能となる。
8ビットD−A変換回路1の最大出力電圧がIOVで、
12ビットA−D変換回路7の入力電圧レンジが10v
で同じであり、D−A変換回路1の1ビツト分出力電圧
を128倍すると、(10(V)÷255×128句5
(v) )のように約5vになるため、約12ビット
−1ビツト=11ビツトの値となる。
12ビットA−D変換回路7の入力電圧レンジが10v
で同じであり、D−A変換回路1の1ビツト分出力電圧
を128倍すると、(10(V)÷255×128句5
(v) )のように約5vになるため、約12ビット
−1ビツト=11ビツトの値となる。
D−A変換回路1の出力電圧は、11ビツトの値の25
5倍であるから、11ビツト+8ビツト=19ビツトの
精度でD−A変換回路1の出力はA−D変換され、メモ
リ9上に記憶される。
5倍であるから、11ビツト+8ビツト=19ビツトの
精度でD−A変換回路1の出力はA−D変換され、メモ
リ9上に記憶される。
次に、実際の被変換入力信号のA−D変換の動作につい
て説明する。入力端子6から入力された被変換入力信号
は、まず、スイッチ15がオン。
て説明する。入力端子6から入力された被変換入力信号
は、まず、スイッチ15がオン。
スイッチ14.13がオフの状態でそのまま12ビット
A−D変換回路7に入力され、12ビットのA−D変換
が行われる。CPUl0は12ビットA−D変換回路7
の出力データを読み取り、上位8ビツトをメモリ9に記
憶すると同時に、D−A変換回路1のデジタル入力デー
タとして設定する。このとき、D−A変換回路1の出力
電圧が12ビットA−D変換回路7に入力している電圧
よりD−A変換回路1の1ビツト分の電圧以内で低い電
圧になるように、基準電圧源16の電圧を分配する可変
抵抗17により調整されている。次に、スイッチ12と
15をオフにして、スイッチ13と14をオンにしてD
−A変換回路1の出力電圧により被変換入力信号電圧を
引算した後、128倍に増幅器5で増幅し、12ビット
A−D変換回路7に入力してA−D変換する。CPU1
0はA−D変換データ12ビットの値を読み取り、前回
のA−D変換値上位8ピットのデータからD−A変換回
路1から出力されている電圧に相当する19ビット精度
のA−D変換データをメモリ9上から読み出し加算する
。これにより得られたデータは、被変換入力信号の19
ビット精度のA−D変換値となる。
A−D変換回路7に入力され、12ビットのA−D変換
が行われる。CPUl0は12ビットA−D変換回路7
の出力データを読み取り、上位8ビツトをメモリ9に記
憶すると同時に、D−A変換回路1のデジタル入力デー
タとして設定する。このとき、D−A変換回路1の出力
電圧が12ビットA−D変換回路7に入力している電圧
よりD−A変換回路1の1ビツト分の電圧以内で低い電
圧になるように、基準電圧源16の電圧を分配する可変
抵抗17により調整されている。次に、スイッチ12と
15をオフにして、スイッチ13と14をオンにしてD
−A変換回路1の出力電圧により被変換入力信号電圧を
引算した後、128倍に増幅器5で増幅し、12ビット
A−D変換回路7に入力してA−D変換する。CPU1
0はA−D変換データ12ビットの値を読み取り、前回
のA−D変換値上位8ピットのデータからD−A変換回
路1から出力されている電圧に相当する19ビット精度
のA−D変換データをメモリ9上から読み出し加算する
。これにより得られたデータは、被変換入力信号の19
ビット精度のA−D変換値となる。
本実施例によれば、19ビツトのA−D変換を100μ
Sで実行するA−D変換器を提供できる。
Sで実行するA−D変換器を提供できる。
なお、得られる分解能と変換時間は、A−D変換器7の
変換ビット数をn、変換時間をt。、D−A変換器1の
変換ビット数m、変換時間をtlとすると、 変換ビット数=n+m−1 変換時間=tn+t、+tα+t cpuここに、tα
;スイッチと増幅回路の応答時間tcpu;CPUl0
の動作時間 となり、16〜20ビツトの高精度A−D変換器を提供
できる。
変換ビット数をn、変換時間をt。、D−A変換器1の
変換ビット数m、変換時間をtlとすると、 変換ビット数=n+m−1 変換時間=tn+t、+tα+t cpuここに、tα
;スイッチと増幅回路の応答時間tcpu;CPUl0
の動作時間 となり、16〜20ビツトの高精度A−D変換器を提供
できる。
以上説明したように、本発明によれば、低分解能のA−
D変換回路と低分解能のD−A変換回路1個の組み合わ
せで高分解能のA−D変換器を構成できるという効果が
ある。
D変換回路と低分解能のD−A変換回路1個の組み合わ
せで高分解能のA−D変換器を構成できるという効果が
ある。
第1図は本発明のA−D変換器の一実施例を示す回路図
、第2図は第1図のD−A変換回路のデジタル入力デー
タと出力電圧との関係を示す線図である。
、第2図は第1図のD−A変換回路のデジタル入力デー
タと出力電圧との関係を示す線図である。
Claims (1)
- 1、D−A変換回路と、該D−A変換回路の出力信号を
サンプルホールドするサンプルホールド回路と、前記D
−A変換回路の出力信号と前記サンプルホールド回路の
出力信号の引算をする引算回路と、該引算回路の出力信
号と被変換信号の引算をしてこの引算された信号を増幅
する引算増幅回路と、該引算増幅回路の前記被変換信号
の入力を遮断することを可能とするスイッチ回路と、前
記被変換信号と前記引算増幅回路の出力信号のいずれか
を選択してA−D変換するA−D変換回路とにより構成
されたことを特徴とするA−D変換器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253778A JPH0197019A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | A−d変換器 |
| US07/253,608 US4924224A (en) | 1987-10-09 | 1988-10-05 | High-accuracy A/D converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253778A JPH0197019A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | A−d変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0197019A true JPH0197019A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17256015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62253778A Pending JPH0197019A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | A−d変換器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4924224A (ja) |
| JP (1) | JPH0197019A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4030620A1 (de) * | 1990-09-27 | 1992-04-02 | Siemens Ag | Verfahren zur datenreduktion in der digitalen verarbeitung einer folge von signalwerten |
| US6225059B1 (en) | 1993-11-01 | 2001-05-01 | Nanogen, Inc. | Advanced active electronic devices including collection electrodes for molecular biological analysis and diagnostics |
| US6331274B1 (en) | 1993-11-01 | 2001-12-18 | Nanogen, Inc. | Advanced active circuits and devices for molecular biological analysis and diagnostics |
| US5965452A (en) | 1996-07-09 | 1999-10-12 | Nanogen, Inc. | Multiplexed active biologic array |
| US6229469B1 (en) * | 1999-04-13 | 2001-05-08 | Agere Systems Guardian Corp. | Adaptive differential ADC architecture |
| US7267751B2 (en) * | 2002-08-20 | 2007-09-11 | Nanogen, Inc. | Programmable multiplexed active biologic array |
| USRE44893E1 (en) | 2004-03-26 | 2014-05-13 | Hanwha Azdel, Inc. | Fiber reinforced thermoplastic sheets with surface coverings |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61274515A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-04 | Hitachi Ltd | A−d変換器 |
| JPS62204617A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-09 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 高分解能a/dコンバ−タ |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62253778A patent/JPH0197019A/ja active Pending
-
1988
- 1988-10-05 US US07/253,608 patent/US4924224A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4924224A (en) | 1990-05-08 |
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