JPH0327621A - D/a変換装置 - Google Patents

D/a変換装置

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JPH0327621A
JPH0327621A JP16082789A JP16082789A JPH0327621A JP H0327621 A JPH0327621 A JP H0327621A JP 16082789 A JP16082789 A JP 16082789A JP 16082789 A JP16082789 A JP 16082789A JP H0327621 A JPH0327621 A JP H0327621A
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JP
Japan
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signal
range
analog
output
duty ratio
Prior art date
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Pending
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JP16082789A
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English (en)
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Toshikazu Ida
位田 敏和
Hideki Negishi
秀樹 根岸
Masashi Kasahara
笠原 雅志
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Chino Corp
Original Assignee
Chino Corp
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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、パルス幅変調( P W M : puls
ewidth modulation)信号(以下、P
WM信号という)を所定範囲のアナログ信号に変換する
D/A変換装置に関するものである. [従来の技術] 例えば電気炉等の温度制御に用いられる調節針を例にと
って説明すると、調節計では実際に測定される電気炉内
の温度が、予め設定されたプログラムパターンの温度値
に追従するようにヒータやコンプレッサ等を制御するこ
とで電気炉内の温度制御を行なっている.さらに詳述す
ると、電気炉からの測定値は、そのときの運転状態に対
応するプログラムパターン上のステップの制御値と比較
され、この比較によって得られるデータからPID演算
され、制御出力値が計算される.そして.cpuからは
このデータに基づいて所定のデューティ比を持つPWM
信号が出力され、さらにPWM信号はヒータやコンブレ
ッサ等を動作させるためのアナログの操作信号に変換さ
れて出力されるようになっている. ところで,上述した所定のデューティ比をもっ?パルス
幅変調されたPWM信号を所定範囲のアナログ信号に変
換する装置として、第4図に示すD/A変換装置が知ら
れている. このD/A変換装置はPWM信号出力手段10%絶縁手
段11.インピーダンス変換手段l2、平均化千段l3
、レベル変換手段l4を備えて構成されており、絶縁手
段11により電気的に絶縁された状態でPWM信号出力
手段10から出力されるPWM信号を、インピーダンス
変換手段12においてo − v rot  (基準電
圧)に変換し、この変換された電圧をさらに平均化手段
13においてアナログ的に平均化処理した後、レベル変
換手段14によりゼロ点およびスパン点のレベル調整を
行ない誤差を相殺することで所定範囲のアナログ信号を
出力させていた. [発明が解決しようとする課B] ところで、第5図に示すように電圧V1とV■,のレベ
ル間を、周期Tに対してn%の間レベルV rotにあ
るようなパルス信号をアナログ的に平均化すると, という平均値が得られる.この平均値は使用される部品
、さらにはV1およびV rerの値によって大きく変
動するもので,上述した従来のD/A変換装置では、v
1が絶縁手段であるホトカブラのコレクタ飽和電圧に依
存し、この値は0.1〜0.3V程度であり、通常2.
5V程度に設定された基準電圧V.tに対する比率が大
きく、実際に平均化されたアナログ信号VAvtに占め
る誤差の割合が大きくなり正確な出カ量のアナログ信号
を得ることができなかった. 従って、上述した従来の装置において、統一した所望範
囲のアナログ信号を得るためには、レベル変換手段にお
けるゼロ・スパン点の調整範囲を大きくする必要があり
,この結果,温度、振動等の影響によりアナログ信号の
調整にずれが生じ易く、精度に欠けるという問題があっ
た.そこで、本発明による第1の発明は上述した問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的は、ゼロ・ス
パン点のm!!範囲を小さくしてアナログ変換後の誤差
を低減できるD/A変換装置を提供することにある. また,第2の発明はアナログ変換後のデータに基づいて
PWM信号のデューティ比を可変調整することで所望範
囲のアナログ出力が高精度に得られるD/A変換装置を
提供することにある.[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明による第1の発明のD
/A変換装置は,所定のデューティ比範囲を持つPWM
信号を受信して所定範囲のアナログ信号に変換するC−
MOSロジック回路を備えたことを特徴としている. また,第2の発明のD/A変換装置は、所定のデューテ
ィ比範囲を持つPWM信号を所定範囲のアナログ信号に
変換するD/A変換装置において, D/A変換されたアナログ信号の目的値に対する誤差を
補正する手段と、前記補正値に基づいて前記PWM信号
のデューティ比範囲を可変制御する手段とを備えたこと
を特徴としている.[作用] C−MOSロジック回路は所定のデューティ比を持って
入力されるPWM信号を受信して低・高ともに出力レベ
ルのバラッキの小さいPWM信号に変換し、所定範囲の
アナログ信号に変換する.また、所定のデューティ比を
持って入力されるPWM信号が所定範囲のアナログ信号
に変換される際、このD/A変換されたアナログ信号の
目的値に対する誤差が補正演算され,この補正に基づい
て出力されるPWM信号のデューティ比が可変制御され
る. [実施例] 第1図は本発明によるD/A変換装置の一実施例を示す
回銘構成図である. この実施例によるD/A変換装置は、PWM信号出力手
段1、絶縁手段2.0/A変換手段3が各々直列接続さ
れており、所定のデューティ比範囲をもって入力される
PWM信号Sを所定範囲の統一したアナログ信号に変換
して出力している.PWM信号出力手段1は図示しない
CPUから供給される所定のデューティ比範囲のPWM
信号Sを出力しており,デューティ比範囲は絶縁手段2
としてのホトカブラで信号に時間遅れが生じる関係上、
通常は10〜90%の間に設定されている. 絶縁手段2をなすホトカブラは、電位差のあるPWM信
号出力手段lとD/A変換手段3との間に接続されて電
気的な絶縁を図り、D/A変換手段3への雑音侵入を防
止している. D/A変換手段3はC−MOSロジック回路3a、平均
化手段3b、レベル変換手段3cを備えて構成されてお
り、C−MOSロジック回銘3aは絶縁手段2を介して
PWM信号出力手段1より供給されるPWM信号Sを電
源電圧の範囲の電圧信号に変換して平均化手段3bに出
力している.このC−MOSロジック回路3aより出力
される電圧信号は、低レベル出力V.L(V,に相当)
がO〜O.lV、高レヘル出力V 。N ( V−tに
相当)がV ret〜V,.,−0.IVとその出力の
バラツキが極めて少ないので,後段のレベル変換手段3
cで処理される際のゼロ・スパン点の調整範囲を縮小で
き、調整点のずれ量も従来に比べて小さくすることがで
きる. 平均化手段3bは例えば積分回路によって構成され、C
−MOSロジック回路3aより出力される信号を1次遅
れで簡易的に平均化処理しレベル変換手段3cに出力し
ている. レベル変換手段3cはC−MOSロジック回銘3aによ
り誤差の少ない状態で平均化手段3bを介して人力され
る信号のゼロ・スパン調整を行ない、所望範囲のアナロ
グ信号に変換して外部に出力している.このアナログ信
号は例えば調節計ではヒーター コンプレッサ等の操作
信号として使用される. 以上の構成において、PWM信号出力手段1より所定の
デューティ比範囲を持つPWM信号Sが絶縁手段2を介
してC−MOSロジック回路3aに入力され,絶縁手I
!j2におけるホトカプラのトランジスタがオフ状態で
は、V rat ’= V rat −0.1vの電圧
信号が平均化十段3bに出力され、オン状態ではO〜0
.1vの電圧信号が平均化手段3bに出力される.そし
て、平均化手段3bではC−MOSロジック回路3aか
ら供給される電圧信号を平均化処理してレベル変換手段
3Cに出力する.レベル変換手段3Cでは平均化された
電圧信号のゼロ・スパン点のamを行なって目的とする
所望範囲のアナログ信号を出力する. 従って,上述したD/A変換装置では、PWM信号を絶
縁手段2におけるホトカプラのオン・オフ動作に基づい
て出力レベルのバラツキの少ないC−MOSロジック回
路3aおよびその出力の平均化手段3bによって所定範
囲のアナログ信号に変換しているので,使用される部品
やアナログ的な要因によって生ずる誤差に影響されるこ
となく、後段のレベル変換手段3cにおけるゼロ・スパ
ン点の調整範囲を縮小できるとともに、TI4整点のず
れによる誤差を低減することができる.次に、第2図は
本発明による別のD/A変換装置の一実施例を示してい
る. この実施例によるD/A変換装置は、最終的に出力され
るD/A変換後のアナログ信号に基づいてPWM信号S
のデューティ比範囲を可変制御し,アナログ信号を所望
範囲の目的値になるよう調整して出力するもので,演算
手段4、設定手段5,PWM信号出力手段l、絶縁手段
2、D/A変換手段3を備えて横成されている. ここで、PWM信号出力手段l、絶縁手段2、D/A変
換手段3については前述した構成と同様なのでその説明
を省略する. 演算手段4はD/A変換千段3から入力手段6を介して
帰還される誤差を含むアナログ信号に基づいてPWM信
号Sのデューティ比を可変するための演算を行なってお
り,他の演算手段からの所定のデューティ比範囲のPW
M信号SがPWM信号出力手段lより出力されるように
デューティ比の演算を行なう第1の演算手段4aと、帰
還された信号の目的値との誤差に対する偏差量yを滴算
する第2の演算千段4bと、補正係数a,β(後の動作
で詳述する)を演算して出力する補正千段4cと、補正
手段4cにより演算されたα.βに基づいて補正値Zを
算出し,このZがらデューティ比を演算してPWM信号
Sのデューティ比を可変するデューティ比可変手段4d
とを備えて構成されている. 設定手段5は補正手段4cにおいて補正係数α,βを演
算する際に必要なデータを入力するもので、例えばD/
A変換手段3より出力されたアナログ信号値が入力され
るようになっている.なお,この設定手段5はD/A変
換手段3より出力されるアナログ信号から予め補正係数
a.βを演算しておき、II!1時に外部からのキー操
作により入力するようにしてもよく,この場合には第2
の演算手段4bが不要となる. 次に、上記のように構成されるD/A変換装置の動作に
ついて説明する. 例えば、第3図に示すようにYの0−100%に対して
レベル変換手段3cの出力が目的値の0〜5vに対して
V.〜V.。に変化した場合、その出力OUTは となる.また,■式に対して で得られるZ(第3図に示す出力特性線の上・下限のア
ナログ値に対する偏差量を含む補正曲IIA)を補正さ
れた演算結果として、Yの代わりに■式に代入して演算
するすると、その出力OUTはY 20    −−・■ となり.V+。。,V6に関係なくYの0κ100%に
対して目的値のO〜5Vのアナログ信号が出力されるこ
とになる. すなわち、まず、第lの演算手段4aは■式においてv
0をO%としたときのゼロ点(Ov)に対するYの偏差
量ylと%VllD。をlOO%としたときのスパン点
(5v)に対するYの偏差量y.とを各々演算しして全
体のYを算出する.次に,補正手段4cは■式での5/
V..。−■.をa(スパン点の補正係数)  − (
100 V@ /V,。。一v.)をβ(ゼロ点での補
正係数)としてα.βを演算する.そして,デューティ
比可変手段4dはY.α,βからZを算出し、この誤差
が上乗せされた新たなZによるデューティ比n  =o
.sz+toを漬算してPWM信号Sのデューティ比を
最適値に可変制御する.この結果、レベル可変手段3c
ではトリマ等によるゼロ・スパン調整を行なうことなく
、アナログ信号の出力が自動的に調整されてPWM信号
は所望範囲のアナログ信号に変換される. また、上述した実施例では,低・高レベル出力にバラツ
キの少ないC−MOSロジック回路3aを用いているこ
とから、レベル変換回路3cにおけるゼロ・スパン点の
調整範囲が狭くて済み、目的値であるアナログ出力値に
対するVa,V.。
の誤差が小さいので、上述した如<PWM信号Sにおけ
るデューティ比の調整制御を行ない、所望範囲のアナロ
グ信号を出力させることができる.なお、補正係数a.
βはD/A変換されたアナログ出力の誤差が小さく、デ
ューティ比がマイナスやlOO%を越えさせない値であ
れば、アナログ出力を所望の値に調整することができる
.ところで、上述した実施例では.C−MOSロジック
回路3aの接続されたものにPWM信号Sのデューティ
比を調整して統一された所望範囲のアナログが出力され
るように補正を行なう構成について説明したが、D/A
変換後におけるアナログ出力値の誤差が、デューティ比
をマイナスやlOO%を越えない範囲の大きさであれば
、特にC−MOSロジック回路3aの接続されていない
D/A変換装置にも適用することができる.また、上述
した実施例では.w節計に適用した場合を例にとって説
明したが.PWM信号Sを所定範囲のアナログ信号に変
換する機能を有する装置であればこれに限らず他の装置
にも応用することができる. [発明の効果] 以上説明したように,本発明による第1の発明のD/A
変換装置は、出力信号の低・高レベルにバラツキの少な
いC−MOSロジック回路を用いた構成としたので、ト
リマ等によるゼロ・スパン点の調整範囲を縮小でき、調
整点のずれ量を低減することができる. また,第2の発明のD/A変換装置は.出力されるアナ
ログ信号の誤差に基づいてその補正係数を演算し、この
演算に基づいてPWM信号のデューティ比を調整制御す
る構成としたので、トリマ等によるゼロ・スパン点の調
整を行なうことなく、所望範囲のアナログ出力を得るこ
とができる.
【図面の簡単な説明】
IIIl図は本発明による第1の発明のD/A変換装置
の一実施例を示す回路構成図,第2図は本発明による第
2の発明のD/A変換装置の一実施例を示す図,第3図
はY=O〜100%として入力されるPWM信号とアナ
ログ出力値との関係を示す図、第4図は従来のD/A変
換装置の一例を示す図、第5図は一般的に入力されるP
WM信号の波形図である.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定のデューティ比範囲を持つパルス幅変調信号
    を受信して所定範囲のアナログ信号に変換するA/D変
    換装置において、 その構成要素にC−MOSロジック回路を備えたことを
    特徴とするD/A変換装置。
  2. (2)所定のデューティ比範囲を持つパルス幅変調信号
    を所定範囲のアナログ信号に変換するD/A変換装置に
    おいて、 D/A変換されたアナログ信号の目的値に対する誤差を
    補正する手段と、前記補正値に基づいて前記パルス幅変
    調信号のデューティ比を可変制御する手段とを備えたこ
    とを特徴とするD/A変換装置。
JP16082789A 1989-06-26 1989-06-26 D/a変換装置 Pending JPH0327621A (ja)

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JP16082789A JPH0327621A (ja) 1989-06-26 1989-06-26 D/a変換装置

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ID=15723267

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