JPH02209018A - A/d変換装置 - Google Patents

A/d変換装置

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JPH02209018A
JPH02209018A JP1030534A JP3053489A JPH02209018A JP H02209018 A JPH02209018 A JP H02209018A JP 1030534 A JP1030534 A JP 1030534A JP 3053489 A JP3053489 A JP 3053489A JP H02209018 A JPH02209018 A JP H02209018A
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JP
Japan
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input
level
output
converters
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP1030534A
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English (en)
Inventor
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Kozo Nuriya
塗矢 康三
Yasunori Tani
泰範 谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US07/380,355 priority patent/US5006851A/en
Priority to DE68926411T priority patent/DE68926411T2/de
Priority to EP89113169A priority patent/EP0351788B1/en
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はA/D変換装置に係り、特に高分解能のA/D
変換装置に関する。
従来の技術 近年ディジタル機器の普及に伴い、アナログ信号とディ
ジタル信号のインターフェースであるA/D変換装置の
性能が重要かつ大きな影響を持つようになっている。従
来より用いられているA/D変換装置を第4図にその例
を示しその説明を行う。第4図に示されるA/D変換装
置は逐次比較型と呼ばれ、以下のように動作する。
■逐次比較レジスタ102のMSB(最上位ビット)を
1” 他を“0”にセットし、これをD/A変換器(以
下DACと称す)103に出力する。
■入力とDAC103の出力を比較器100が比較し、
(入力)≧(DAC出力)ならば1つ下位のビットに“
1”1をセットし、 (入力)<(DAC出力)ならば
現在問題にしているビットを“0”にし、1つ下位のビ
ットを“1”にセットする。
■1〜2をMSB−LSB (最下位ビット)まで繰り
返す。
■逐次比較レジスタ102からデータを取り出しディジ
タル出力とする。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、分解能をあげるた
めにビット数を増加させると、変換時間が増加するため
、動作周波数を維持するには比較器100及びDAC1
03として非常に高速動作するものが要求される。しか
も下位ピッ)LSHに近くなるほど分解能が得られず、
SN比が悪化し、かつ周辺ノイズの影響を受は易くなる
という問題点があった。本発明は上記の問題点に鑑み、
周辺ノイズの影響を受けにくり、シかもビット増加によ
る使用素子の高速化が必要ないA/D変換装置を提供す
るものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明によるA/D変換装置
は、アナログ信号をディジタル信号に変換する複数個の
A/D変換器と、アナログ入力信号をレベルの異なる複
数の信号に変換し、前記複数個のA/D変換器にそれぞ
れ入力するレベル変換手段と、前記複数個のA/D変換
器出力を入力とし、前記入力の内の1入力を基準入力と
して前記基準入力と他の入力との比率を求める比率検出
手段と、前記比率に応じて前記他の入力のレベル調整を
行うレベル調整装置と、前記レベル調整装置出力及び前
記基準入力よりいずれかを選択し出力する選択手段と、
前記選択手段を前記複数個のA/D変換器出力のレベル
に基づと、前記複数の入力のレベルが所定の値を越える
と直ちに切り換え、前記複数の入力のレベルが所定゛の
レベル以下になると一定の時間が経過した後切り換える
選択制御手段とを備え、前記選択手段の出力をA/D変
換出力ととするようにしたものである。
作用 上記のように高入力レベルと低入力レベルとでそれぞれ
専用にA/D変換器を備え、低入力レベルはレベル増幅
した後A/D変換することにより分解能を上げ、それぞ
れのディジタル出力の状態によってディジタル的に切り
換えて用いるようにしたため、周囲のノイズの影響を受
けに<(、またディジタル的に切り換えを行うため切り
換えに伴うノイズの影響を受けることなく高分解能のA
/D変換装置を低分解能のA/D変換器を用いて実現す
ることが出来、しかも使用する素子の動作速度は従来通
りでよいものである。しかも信号の切り換えを波形のレ
ベルが大きくなった時には直ちに、波形のレベルが小さ
くなった時には一定の時間が経過した後に切り換えるた
め、波形1周期内での切り換えがほとんど発生せず、切
り換えに伴う波形不連続の影響もほとんど発生しない。
実施例 以下図面に基づき本発明の説明を行う。
第1図は本発明によるA/D変換装置の概略を示すブロ
ック図である。この図を説明すると、1は増幅器であり
、アナログ入力を増幅する。ここでは利得約24dBの
ものを用いている。2,3はほぼ特性のそろったA/D
変換器(以下ADCと称す)であり、アナログ信号をデ
ィジタル信号に変換する。ここでは18ビツト分解能の
ものを用いている。なお、通常A/D変換器にはオフセ
ットが発生するが、ここではそのオフセットレベルはゼ
ロ、或は除去されているものとして考える。
5は乗算器であり、入力X、  Yに与えられた各16
ビツトのデータの乗算を行い、乗算結果の上位21ビツ
トの内の最下位ビットを四捨五入し、上位20ビツトを
出力する。6はレベル検出器であり、ADC2出力の絶
対値が一定の値を超えると“1”を出力する。ここでは
入力が±31744を超えると111 IIを出力する
ようになっている。
7は比率検出器であり、レベル検出器6をモニタしなか
らADC2の出力が±31744以内の時のADC2,
3から出力されるデータの比較を行い、その比率を計算
し16ビツトデータとして出力する。8はセレクタであ
り、端子Cに与えられる制御信号が“1”ならば端子A
に与えられる信号を出力し、端子Cに与えられる制御信
号が“O1″ならば端子Bに与えられる信号を出力する
。端子Aは20ビツト入力であるが、端子Bは16ビツ
ト入力であり、端子Bに与えられたデータを出力する時
には、そのデータの符号ビットを上位4ビツトに付は加
えることにより20ビツト出力としている。9はセレク
タ制御回路であり、レベル検出器6の出力に基づきセレ
クタ8の制御を行う。
11は低域通過フィルタ(以下LPFと称す)でADC
2,3に入力される信号の帯域制限を行う。
次に第1図の動作を説明する。LPFllによって帯域
制限されたアナログ入力がADC3には直接、ADC2
には増幅器1によって24dB増幅されて与えられる。
ADC2,3の特性がほぼそろっているのでADC2か
らはADC3に比べて約16倍の値が出力されているこ
とになる。しかし、高振幅のアナログ入力が与えられる
とADC2はオーバーフローし、ADC3のみが正常に
動作する。レベル検出器6がADC2がオーバーフロー
していないことを検出している時、比率検出器7がこの
時のADC2,3による出力の比率を正確に求める。こ
こで、比率検出器7による比率の算出方法としては、A
DC2の出力の値をADC3の出力の値で割った商を求
めても良いが、例えばADC3の出力が“000001
0000000000”の時のADC2における出力を
記憶するようにしてもよい。比率検出器7にて得られた
値を乗算器5を用いてADC3の出力値に乗算するよう
にしているため、乗算器5の出力は、ADC2の出力と
同じ値となる。この乗算器5出力とADC2出力をセレ
クタ8を用いセレクタ制御回路9の出力に基づいて切り
換えるようにしている。ここでセレクタ制御回路9の動
作について詳しく説明する。
第2図は第1図におけるセレクタ制御回路9の具体例を
示すブロック図である。この図を説明すると、20はカ
ウンタであり、リセット端子Rが“0”の時端子Cより
入力されるクロック信号をカウントする。ここでは7ビ
ツトのカウンタとなっており、クロックとして4kHz
のパルスを入力している。また、リセット端子Rに“1
°ゝが与えられるとカウンタはリセットされる。21は
リセット付りフリヅプフロップである。
次に第2図の動作について第1図、第3図と共に説明す
る。ADC2の出力が閾値Vyより小さくなると、レベ
ル検出器6の出力が“1”から“0”に変化する(第3
図(B)の時刻t9)。レベル検出器6の出力は端子へ
を介してカウンタ20及びDフリップフロップ21のリ
セット端子Rに与えられているため、これらのリセット
が解除され、カウンタ20はクロック信号CLKのカウ
ントを開始する。カウンタ20は7ビツトのカウンタで
あるので、クロック信号CLKを128回カウントする
と端子Qは“1”になる。故にDフリップフロップ21
の出力端子Qが131”から“0”に変化する(第3図
(C)の時刻1+)。ここではクロック信号CLKは4
kHzであるので、セレクタ制御回路9はADC2の出
力が閾値Vvより小さくなった後32m5で信号が“1
”から“0パへ変化する。次いで、閾値v1より大きな
レベルの信号がレベル検出器6に入力されると、レベル
検出器6の出力は直ちに“1”になるため(第3図(B
)の時刻t2)、カウンタ20及びDフリップフロップ
21がリセットされ、Q出力は直ちに“1”になる(第
3図(C)の時刻t2)。次いで、レベル検出器6の入
力が閾値Vt以下になると(第3図(C)の時刻t、)
、この時点からカウンタ20がカウント動作を開始する
が、32m5経過する以前に再び閾値Vtを超える値が
入力される(第3図(C)の時刻t4)と、カウンタ2
0はリセットされ、セレクタ制御回路9の出力は1”を
保持する。つまり、連続して32m5以上閾値VT以下
の信号がADC2から出力されないとセレクタ制御回路
9による切り換・え動作が行われないものである。
このようにしてセレクタ8は、入力されているアナログ
信号の信号振幅が小さい時には増幅器1によって信号振
幅を増幅してA/D変換を行ってこれを出力し、アナロ
グ信号の信号振幅が大きいときには直接A/D変換を行
ってこれを出力するようにしている。この際の切り換え
動作を上記のように行うことにより、信号振幅が大きい
時に1周期の間で繁雑に切り換えが行われるということ
が無くなり、切り換えによる波形の不連続等の問題が大
幅に軽減された形でアナログ入力の信号振幅が小さいと
きにも高分解能でA/D変換を行うことが出来る。また
、通常アナログの増幅器1としては高性能のものを容易
に得ることが出来るため、このように構成することによ
り、増幅器1の利得をあまり問題にすることなく、また
、ADC2,3の感度がそろっていなくとも安定して高
ビツト高分解能のA/D変換装置を得ることが出来る。
またA/D変換器としても必ずしも高分解能のものを用
いる必要はなく、動作速度も従来通りのもので良い。ま
た、増幅器1の利得をどれだけにするかでA/D変換装
置の出力を何ビットにするかが決まるため、必要に応じ
て増幅器1の利得を変更することにより出力のビット数
を変更することが出来る。また、出力の切り換え等はす
べてディジタル的な操作で行われるため、これに伴うノ
イズやクリック音の影響も無い。
なお、以上の実施例においては、アナログ入力を増幅し
てADC2に入力するようにしているが、ADC2に対
しては直接入力し、ADC3に対して減衰器を用いて減
衰させた信号を入力するようにしても良いものである。
また、A/D変換器についても上記の実施例では2個を
用いているが3個以上のA/D変換器を用い、各々に異
なったレベルのアナログ入力を加えるようにしても良い
また、セレクタ制御回路8における時定数(第3図(C
)におけるT)を32m5としたが、熱論更に長<L1
00ms程度にしても良いものであることはいうまでも
ない。
発明の効果 以上のべたように本発明は、アナログ信号をディジタル
信号に変換する複数個のA/D変換器と、アナログ入力
信号をレベルの異なる複数の信号に変換し、前記複数個
のA/D変換器にそれぞれ入力する複数個のレベル変換
手段と、前記複数個のA/D変換器出力を入力とし、前
記入力の内の1入力を基準入力として前記基準入力と他
の入力との比率を求める比率検出手段と、前記比率に応
じて前記他の入力のレベル調整を行うレベル調整装置と
、前記レベル調整装置出力及び前記基準入力よりいずれ
かを選択し出力する選択手段と、前記選択手段を前記複
数個のA/D変換器出力のレベルに基づと、前記複数の
入力のレベルが所定の値を越えると直ちに切り換え、前
記複数の入力のレベルが所定のレベル以下になると一定
の時間が経過した後切り換える選択制御手段とを備え、
前記選択手段の出力をA/D変換出力としたことにより
、アナログ信号レベルが小さい時は大振幅のアナログ信
号に増幅した後にA/D変換することが出来るため、分
解能を上げ、周囲のノイズの影響を受けにくくできる。
また、ディジタル的に切り換えを行うため切り換えに伴
うノイズの影響を受けることなく高分解能のA/D変換
装置を低分解能のA/D変換器を用いて実現することが
出来、しかも使用する素子の動作速度は従来通りでよい
ものである。しかも信号の切り換えを波形のレベルが大
きくなった時には直ちに、波形のレベルが小さくなった
時には一定の時間が経過した後に切り換えるため、波形
1周期内での切り換えが発生せず、切り換え箇所におけ
る不連続もほとんど発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるA/D変換装置の実施例を示すブ
ロック図、第2図は第1図におけるセレクタ制御回路9
の詳細図、第3図はセレクタ制御回路9の動作を説明す
るための波形図、第4図は従来より用いられるA/D変
換器を表すブロック図である。 1・・・増幅器、2,3・・・A/D変換器、5・・・
乗算器、  e・・・レベル検出器、  7・・・比率
検出器、  8・・・セレクタ、  9・・・セレクタ
制御回路、11・・・低域通過フィルタ。 代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 他1名第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アナログ信号をディジタル信号に変換する複数個
    のA/D変換器と、アナログ入力信号をレベルの異なる
    複数の信号に変換し、前記複数個のA/D変換器にそれ
    ぞれ入力する複数個のレベル変換手段と、前記複数個の
    A/D変換器出力を入力とし、前記入力の内の1入力を
    基準入力として前記基準入力と他の入力との比率を求め
    る比率検出手段と、前記比率に応じて前記他の入力のレ
    ベル調整を行うレベル調整装置と、前記レベル調整装置
    出力及び前記基準入力よりいずれかを選択し出力する選
    択手段と、前記選択手段を前記複数個のA/D変換器出
    力のレベルに基づき、前記複数の入力のレベルが所定の
    値を越えると直ちに切り換え、前記複数の入力のレベル
    が所定のレベル以下になると一定の時間が経過した後切
    り換え動作る選択制御手段とを備え、前記選択手段の出
    力をA/D変換出力とすることを特徴とするA/D変換
    装置。
JP1030534A 1988-07-18 1989-02-09 A/d変換装置 Pending JPH02209018A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1030534A JPH02209018A (ja) 1989-02-09 1989-02-09 A/d変換装置
US07/380,355 US5006851A (en) 1988-07-18 1989-07-17 Analog-to-digital converting system
DE68926411T DE68926411T2 (de) 1988-07-18 1989-07-18 Analog-Digitalwandlersystem
EP89113169A EP0351788B1 (en) 1988-07-18 1989-07-18 Analog-to-digital converting system

Applications Claiming Priority (1)

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JP1030534A JPH02209018A (ja) 1989-02-09 1989-02-09 A/d変換装置

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JPH02209018A true JPH02209018A (ja) 1990-08-20

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ID=12306461

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JP1030534A Pending JPH02209018A (ja) 1988-07-18 1989-02-09 A/d変換装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04172824A (ja) * 1990-11-07 1992-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd A/d変換装置

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