JPH02194730A - Digital/analogue converter - Google Patents
Digital/analogue converterInfo
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- JPH02194730A JPH02194730A JP1357289A JP1357289A JPH02194730A JP H02194730 A JPH02194730 A JP H02194730A JP 1357289 A JP1357289 A JP 1357289A JP 1357289 A JP1357289 A JP 1357289A JP H02194730 A JPH02194730 A JP H02194730A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はデジタル・アナログ変換器(以下、D/A変換
器とする)の改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an improvement of a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as a D/A converter).
〈従来の技術〉
ダイレクト・ドライブ・モータのコントロール回路では
、モータの回転速度をフィードバック制御するにあたっ
て、速度指令信号と速度検出信号をD/A変換器を介し
て出力するものがある。<Prior Art> Some direct drive motor control circuits output a speed command signal and a speed detection signal via a D/A converter in performing feedback control of the rotational speed of the motor.
このD/A変換器としては、例えば、重み抵抗方式やラ
ダー抵抗方式のD/A変換器がある。Examples of this D/A converter include a weighted resistance type D/A converter and a ladder resistance type D/A converter.
しかし、これらのD/A変換器は市販のものはコストが
高い。However, commercially available D/A converters are expensive.
これを解決するために、D/A変換器をゲートアレイ構
成にし、この部分にパルス幅変調方式(以下、パルス幅
変調をPWMとする)のD/A変換器を内蔵し、これに
ローパスフィルタを外付けすることにより低コストのD
/A変換器を構成できる。In order to solve this problem, the D/A converter is configured as a gate array, and a pulse width modulation type (hereinafter referred to as PWM) D/A converter is built in, and a low-pass filter is added to the D/A converter. By externally attaching D
/A converter can be configured.
く本発明が解決しようとする課題〉
しかし、PWM方式のD/A変換器では、分解能を高く
すると、変換レートが低下するという問照点があった。Problems to be Solved by the Present Invention> However, in PWM type D/A converters, there has been a problem in that when the resolution is increased, the conversion rate is reduced.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、PWM方式のD/A変換器と重み抵抗方式の
D/A変換器を組合せて高分解能かつ高変換レートのD
/A変換器を実現することを目的とする。The present invention has been made to solve these problems, and combines a PWM type D/A converter and a weighted resistance type D/A converter to provide a D/A converter with high resolution and high conversion rate.
The purpose is to realize a /A converter.
く課題を解決するための手段〉
本発明は、
nビットの入力デジタル信号の上位(n−m)ビットの
信号(n、mは整数)をパルス幅変調し、上位ビット信
号に応じたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調方
式のデジタル・アナログ変換回路と、
前記入力デジタル信号の下位mビットの信号を重み抵抗
を用いた変換回路でデジタル・アナログ変換し、変換信
号を前記パルス幅変調方式のデジタル・アナログ変換回
路で生成したパルス幅変調信号に加算する重み抵抗方式
のデジタル・アナログ変換回路と、
この加算信号を平滑化してアナログ出力信号として出力
するローパスフィルタ、
を具備したデジタル・アナログ変換器。Means for Solving the Problem> The present invention pulse width modulates the upper (nm) bit signal (n, m are integers) of an n-bit input digital signal, and modulates the pulse width according to the upper bit signal. A digital-to-analog conversion circuit using a pulse width modulation method that generates a modulated signal, and a conversion circuit using a weighted resistor to convert the lower m bits of the input digital signal into digital to analog, and converting the converted signal into a digital-to-analog conversion circuit using the pulse width modulation method. A digital-to-analog conversion circuit comprising: a weighted resistance type digital-to-analog conversion circuit that adds to the pulse width modulation signal generated by the digital-to-analog conversion circuit; and a low-pass filter that smoothes this added signal and outputs it as an analog output signal. vessel.
〈作用〉
このような本発明では、nビットの入力デジタル信号の
上位(n−m)ビット信号をPWM方式のD/A変換回
路でD/A変換し、下位mビット信号は重み抵抗方式の
D/A変換回路でD/A変換し、これらの変換信号を加
算し、加算信号をローパスフィルタで平滑化してアナロ
グ出力信号とする。<Operation> In the present invention, the upper (nm) bit signals of an n-bit input digital signal are D/A converted by a PWM type D/A conversion circuit, and the lower m bit signals are converted by a weighted resistance type D/A conversion circuit. A D/A conversion circuit performs D/A conversion, these converted signals are added, and the added signal is smoothed by a low-pass filter to produce an analog output signal.
〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明を説明する。<Example> The present invention will be explained below using the drawings.
第1図は本発明にかかるD/A変換器の一実施例の構成
図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a D/A converter according to the present invention.
図で、1〜5はラッチ、6.7はフリップ・フロップで
あり、これらにより14ビツトの入力デジタル信号をラ
ッチする。入力バス8は8ビツトであるため、14ビツ
トの入力デジタル信号のラッチは時分割に行う、すなわ
ち、最初に入力デジタル信号の下位8ビツトのデータを
ラッチ1と2に保持する。保持されたデータは、さらに
ラッチ3.4に保持する0次に、入力デジタル信号の上
位6ビツトのデータをラッチ5とフリップ・フロップ6
.7に保持する。これによって、14ビツトのデータが
保持される。ラッチ1.2と3.4でダブルラッチが構
成されている。In the figure, latches 1 to 5 and flip-flops 6.7 latch a 14-bit input digital signal. Since the input bus 8 has 8 bits, the 14-bit input digital signal is latched in a time-division manner, that is, the lower 8 bits of the input digital signal are first held in latches 1 and 2. The held data is further held in latch 3.4, and the upper 6 bits of the input digital signal are transferred to latch 5 and flip-flop 6.
.. Hold at 7. As a result, 14-bit data is held. Latches 1.2 and 3.4 constitute a double latch.
9は12ビツトのフリーランカウンタであり、最小カウ
ントから経時的にカウントアツプしていき、カウントが
最大カウントになったときに最小カウントまでもどって
再びカウントアツプする。9 is a 12-bit free-run counter that counts up over time from the minimum count, and when the count reaches the maximum count, returns to the minimum count and counts up again.
10〜12は比較器であり、入力デジタル信号の上位1
2ビツトのデータをフリーランカウンタ9のカウントと
比較する。比較器10の比較結果の信号は比較器11に
、比較器11の比較結果の信号は比較器12にそれぞれ
与えられる。10 to 12 are comparators, and the upper one of the input digital signals
The 2-bit data is compared with the count of the free run counter 9. The comparison result signal of comparator 10 is given to comparator 11, and the comparison result signal of comparator 11 is given to comparator 12.
13.14は比較器12の比較結果信号を保持し、クロ
ックに同期化して出力するクリップ・フロップである。Clip-flops 13 and 14 hold the comparison result signal of the comparator 12 and output it in synchronization with the clock.
15と16はアナログスイッチであり、一端側に基準電
圧+8Vと一8Vが印加されていて、フリップ・フロッ
プ14の出力によって開閉される。15 and 16 are analog switches to which reference voltages +8V and -8V are applied to one end, and are opened and closed by the output of the flip-flop 14.
このアナログスイッチは、例えばCMO3で構成される
。This analog switch is composed of, for example, a CMO3.
これらの構成要素1〜16によりPWM方式のD/A変
換回路を構成している。These components 1 to 16 constitute a PWM type D/A conversion circuit.
17は重み抵抗方式のD/A変換回路である。17 is a weighted resistance type D/A conversion circuit.
この回路で、Uはサミングアンプであり、反転入力端子
にはスイッチ15.16の開閉によって得られた電圧が
印加され、非反転入力端子には重み抵抗R1とR2が接
続されている。抵抗R1とR2には、入力デジタル信号
の下位2ビツトのデータが与えられている。サミングア
ンプUはPWM方式のD/A変換器による変換信号と重
み抵抗方式のD/A変換器による変換信号を加算する。In this circuit, U is a summing amplifier, the voltage obtained by opening and closing the switches 15 and 16 is applied to the inverting input terminal, and the weight resistors R1 and R2 are connected to the non-inverting input terminal. The lower two bits of the input digital signal are applied to the resistors R1 and R2. The summing amplifier U adds the conversion signal from the PWM type D/A converter and the conversion signal from the weighted resistance type D/A converter.
18はOPアンプを使ったローパスフィルタ(以下、L
P Fとする)であり、同時に3次のバターワースフ
ィルタを構成している。このフィルタはサミングアンプ
Uの出力を平滑化する。平滑化した信号がD/A変換器
のアナログ出力になる。18 is a low-pass filter (hereinafter referred to as L) using an OP amplifier.
PF), and at the same time constitutes a third-order Butterworth filter. This filter smoothes the output of the summing amplifier U. The smoothed signal becomes the analog output of the D/A converter.
次に、このようなり/A変換器の動作を説明する。Next, the operation of such an A/A converter will be explained.
まず、PWM方式のD/A変換回路の動作を説明する。First, the operation of the PWM type D/A conversion circuit will be explained.
第2図は第1図の変換回路の各信号のタイムチャートで
ある。FIG. 2 is a time chart of each signal of the conversion circuit of FIG. 1.
フリーランカウンタ9は、(b)図に示すように、最小
カウント0からカウントアツプし、最大カウント409
5になったときに最小カウントにもどって再びカウント
アツプする。As shown in Figure (b), the free run counter 9 counts up from a minimum count of 0 and a maximum count of 409
When it reaches 5, it returns to the minimum count and counts up again.
比較器10〜12は、(b)図の斜線に示すようなラッ
チに保持された入力デジタル信号の上位12とットデー
タの値をフリーランカウンタのカウントと比教し、比較
結果として、(a)図に示すようなPWM信号に変換す
る。The comparators 10 to 12 compare the count of the free run counter with the value of the upper 12 input digital signals held in the latches as shown by diagonal lines in the figure (b), and as a comparison result, (a) It is converted into a PWM signal as shown in the figure.
ここで、フリーランカウンタは12ビツトカウンタで2
4MHzのクロックが与えられる毎にカウントアツプす
るものであるため、PWM方式のD/A変換回路の変換
レートfeは次式で与えられる。Here, the free run counter is a 12-bit counter with 2
Since the count is increased every time a 4 MHz clock is applied, the conversion rate fe of the PWM type D/A conversion circuit is given by the following equation.
fe =24xlo’/2−2
=5.86 [kHzl
このようにして生成されたPWM信号でスイッチ15.
16が開閉され、十8Vと一8vの基準電圧が印加され
る。印加電圧はサミングアンプUの反転入力端子に与え
られる。fe = 24xlo'/2-2 = 5.86 [kHzl] The PWM signal generated in this way causes the switch 15.
16 is opened and closed, and reference voltages of 18V and 18V are applied. The applied voltage is given to the inverting input terminal of the summing amplifier U.
次に、重み抵抗方式のD/A変換回路の動作を説明する
。Next, the operation of the weighted resistance type D/A conversion circuit will be explained.
第3図は重み抵抗方式のD/A変換回路の構成図である
。FIG. 3 is a block diagram of a weighted resistance type D/A conversion circuit.
図で、vPはスイッチ15.16の開閉によって得られ
た電圧信号である。In the figure, vP is the voltage signal obtained by opening and closing switches 15 and 16.
入力デジタル信号の下位2ビット信号すなわち抵抗R1
とR2に印加される電圧V、、V2は、PWM方式のD
/A変換回路のゲートアレイがCMO3″′C″構成さ
れているため、変換回路の電源電圧とほぼ等しい振幅に
なる。The lower 2 bits of the input digital signal, that is, the resistor R1
The voltages V, , V2 applied to and R2 are D of the PWM system.
Since the gate array of the /A conversion circuit has a CMO3'''C'' configuration, the amplitude is approximately equal to the power supply voltage of the conversion circuit.
ここで、電圧vPは入力デジタル信号の上位12ビット
信号の変換信号で、±8vの基準電圧をもとに得られた
ものであることから、電圧vPのILSBは、
(8+8)/2” =3.9 [mV]となる。Here, the voltage vP is a conversion signal of the upper 12 bits of the input digital signal and is obtained based on the reference voltage of ±8V, so the ILSB of the voltage vP is (8+8)/2" = It becomes 3.9 [mV].
このILSBを重み抵抗方式のD/変換器の2ビツトで
内挿したとき、I LSBは、3.9/22中1 [m
V]
である。When this ILSB is interpolated with 2 bits of a weighted resistance type D/converter, the ILSB is 1 [m out of 3.9/22
V].
ここで、OPアンプUのオフセットを無視すると、次式
が成立する。Here, if the offset of the OP amplifier U is ignored, the following equation holds true.
(V’ Vp)/Rd=(Vo V’)/R5Vo
” (R5/Ra )V’ +V′(R5/R4)V
P
V’:OPアンプUの非反転入力端子にかかる電圧
V、):OPアンプUの出力電圧
R,、R,:抵抗R4,R5の抵抗値
ここて、R,=R5に設定すると、
■。=2V’ Vp
となる。(V' Vp)/Rd=(Vo V')/R5Vo
” (R5/Ra)V'+V'(R5/R4)V
P V': Voltage V applied to the non-inverting input terminal of OP amplifier U, ): Output voltage of OP amplifier U R,, R,: Resistance value of resistors R4 and R5 Here, when R, = R5 is set, . =2V'Vp.
2V’を1mVステップで設定するには、R3<R,、
R,(KH2と仮定すると、V′を0.5mVステップ
で操作すればよい、ここで、R+ 、R2、R3は抵抗
R+ 、R2、R3の抵抗値である。To set 2V' in 1mV steps, R3<R,,
Assuming R, (KH2), V' may be operated in 0.5 mV steps, where R+, R2, and R3 are the resistance values of resistors R+, R2, and R3.
このステップで操作するための各抵抗値の関係は次のよ
うになる。The relationship between each resistance value for operation in this step is as follows.
すなわち、V、、V2は5Vのロジックレベルのデジタ
ル信号であるとすると、次式が成立する。That is, assuming that V, , V2 are digital signals at a logic level of 5V, the following equation holds true.
R3/ (R2+ R3) キR3/R2 =2X0.5X10“215 よって、R2−=5000R:i R3/ (R+ + R3) キRコ /R+ =0.5X10’15 よって、R+=10000Rコ 抵抗値の一例としては次のようになる。R3/(R2+R3) Ki R3/R2 =2X0.5X10"215 Therefore, R2-=5000R:i R3/ (R+ + R3) KiRko /R+ =0.5X10'15 Therefore, R+=10000Rco An example of the resistance value is as follows.
R+=IMΩ、R2=500にΩ
R3=100Ω、 Ra =R5= 100 kΩこの
ようにして、14ビット入カデジタル信号で、上位12
ビット信号はPWM方式のD/A変換器でD/A変換さ
れ、下位2ビット信号は重み抵抗方式のD/A変換器で
D/A変換され、これらの変換信号は加算されてアナロ
グ出力信号が得られる。R+ = IMΩ, R2 = 500Ω R3 = 100Ω, Ra = R5 = 100 kΩ In this way, with a 14-bit input digital signal, the upper 12
The bit signal is D/A converted by a PWM type D/A converter, the lower 2 bit signal is D/A converted by a weighted resistance type D/A converter, and these converted signals are added to produce an analog output signal. is obtained.
なお、PWM方式のD/A変換回路はゲートアレイに内
蔵したものでなく、ランダムロジックで構成したもので
あってもよい。Note that the PWM type D/A conversion circuit may not be built into the gate array, but may be constructed using random logic.
また、PWM方式のD/A変換回路と重み抵抗方式のD
/A変換回路に割り当てる入力デジタル信号のビット数
は12:2以外の割合であってもよい。In addition, a PWM type D/A conversion circuit and a weighted resistance type D/A conversion circuit are also available.
The number of bits of the input digital signal allocated to the /A conversion circuit may be at a ratio other than 12:2.
また、D/A変換器で扱うデジタル信号のビット数は実
施例に示す数似外であってもよい。Further, the number of bits of the digital signal handled by the D/A converter may be other than the number shown in the embodiment.
く効果〉 本発明によれば次の効果が得られる。Effect〉 According to the present invention, the following effects can be obtained.
PWM方式のD/A変換回路と重み抵抗方式のD/A変
換回路を組合せているため、PWM方式のD/A変換回
路の欠点が補われ、高分解能でしかも変換レートの速い
D/A変換器を実現できる。Since it combines a PWM type D/A conversion circuit and a weighted resistance type D/A conversion circuit, the drawbacks of the PWM type D/A conversion circuit are compensated for, and D/A conversion with high resolution and a fast conversion rate is possible. It is possible to realize a vessel.
例えば、入力デジタル信号の下位χビットを重み抵抗方
式のD/A変換器で処理する場合の変換レートfHは、
全ての入力デジタル信号をPWM方式のD/A変換回路
で処理した場合の変換レートfcに対して次式の関係を
有する。For example, when the lower χ bit of an input digital signal is processed by a weighted resistance type D/A converter, the conversion rate fH is:
The following relationship holds true for the conversion rate fc when all input digital signals are processed by a PWM D/A conversion circuit.
fH=fcX2χ
また、出力部に挿入するLPFに要求される特性が緩和
され、結果として部品点数が削減される。fH=fcX2χ Additionally, the characteristics required of the LPF inserted in the output section are relaxed, and as a result, the number of parts is reduced.
第1図は本発明にかかるD/A変換器の一実施例の構成
図、第2図および第3図は第1図のD/A変換器の動作
説明図である。
1〜5・・・ラッチ、6,7,13.14・・・フリッ
プ・フロップ、8・・・入力バス、9・・・フリーラン
カウンタ、10〜12・・・比較器、15.16・・・
スイッチ、17・・・重み抵抗方式のD/A変換回路、
18・・・LPF。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a D/A converter according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating the operation of the D/A converter of FIG. 1. 1 to 5...Latch, 6,7,13.14...Flip-flop, 8...Input bus, 9...Free run counter, 10 to 12...Comparator, 15.16.・・・
Switch, 17... weighted resistance type D/A conversion circuit,
18...LPF.
Claims (1)
信号(n、mは整数)をパルス幅変調し、上位ビット信
号に応じたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調方
式のデジタル・アナログ変換回路と、 前記入力デジタル信号の下位mビットの信号を重み抵抗
を用いた変換回路でデジタル・アナログ変換し、変換信
号を前記パルス幅変調方式のデジタル・アナログ変換回
路で生成したパルス幅変調信号に加算する重み抵抗方式
のデジタル・アナログ変換回路と、 この加算信号を平滑化してアナログ出力信号として出力
するローパスフィルタ、 を具備したデジタル・アナログ変換器。[Claims] A pulse width that pulse width modulates the upper (nm) bit signal (n, m are integers) of an n-bit input digital signal to generate a pulse width modulated signal according to the upper bit signal. A digital-to-analog conversion circuit using a modulation method, and a conversion circuit using a weighted resistor to convert the lower m bits of the input digital signal into a digital-to-analog conversion circuit, and converting the converted signal into a digital-to-analog conversion circuit using a pulse width modulation method. A digital-to-analog converter comprising: a weighted resistance type digital-to-analog conversion circuit that adds to a generated pulse width modulation signal; and a low-pass filter to smooth the added signal and output it as an analog output signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1357289A JPH02194730A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Digital/analogue converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1357289A JPH02194730A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Digital/analogue converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194730A true JPH02194730A (en) | 1990-08-01 |
Family
ID=11836885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1357289A Pending JPH02194730A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Digital/analogue converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02194730A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63310221A (en) * | 1987-06-12 | 1988-12-19 | Hitachi Ltd | D/a converting circuit |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1357289A patent/JPH02194730A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63310221A (en) * | 1987-06-12 | 1988-12-19 | Hitachi Ltd | D/a converting circuit |
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