JPH0334628A - オーバーサンプリングａ／ｄ変換器 - Google Patents
オーバーサンプリングａ／ｄ変換器Info
- Publication number
- JPH0334628A JPH0334628A JP16834489A JP16834489A JPH0334628A JP H0334628 A JPH0334628 A JP H0334628A JP 16834489 A JP16834489 A JP 16834489A JP 16834489 A JP16834489 A JP 16834489A JP H0334628 A JPH0334628 A JP H0334628A
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- Japan
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- signal
- converter
- square wave
- frequency
- band
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- Pending
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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。
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、オーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器に間する
ものであり、詳しくは、直流特性の改良に関するもので
ある。
ものであり、詳しくは、直流特性の改良に関するもので
ある。
〈従来の技術〉
オーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器は、低分解能Ａ／Ｄ
変換器のサンプルレートを信号帯域よりも十分高くする
ことによって量子化ノイズの分布を高周波領域に移行さ
せ、その出力データをデジタルフィルタに加えて信号帯
域外のノイズ成分を除去することにより全体のＳ／Ｎ比
、すなわち分解能を高めるようにしたものである４ 第６図は、このようなオーバーサンプリングＡ／Ｄ変換
器の一例を示すブロック図である１図において、入力端
子１に加えられる入力信号Ｖ ｊｒｌ、はアンチエリア
シングフィルタ機能を有するプリアンプ２を介して低分
解能のＡ／Ｄ変換器３に加えられる。そして、Ａ／Ｄ変
換器３の出力データはデジタルフィルタ４を介して外部
に出力される。
変換器のサンプルレートを信号帯域よりも十分高くする
ことによって量子化ノイズの分布を高周波領域に移行さ
せ、その出力データをデジタルフィルタに加えて信号帯
域外のノイズ成分を除去することにより全体のＳ／Ｎ比
、すなわち分解能を高めるようにしたものである４ 第６図は、このようなオーバーサンプリングＡ／Ｄ変換
器の一例を示すブロック図である１図において、入力端
子１に加えられる入力信号Ｖ ｊｒｌ、はアンチエリア
シングフィルタ機能を有するプリアンプ２を介して低分
解能のＡ／Ｄ変換器３に加えられる。そして、Ａ／Ｄ変
換器３の出力データはデジタルフィルタ４を介して外部
に出力される。
ところで、このようなオーバーサンプリングＡ／Ｄ変換
器を直流信号の変換に用いる場合を考えると、プリアン
プ２やＡ／Ｄ変換器３のオフセット電圧の影響が無視で
きなくなる。
器を直流信号の変換に用いる場合を考えると、プリアン
プ２やＡ／Ｄ変換器３のオフセット電圧の影響が無視で
きなくなる。
そこで、例えば第７図に示すように、プリアンプ２の前
段に、入力端子１圓の電圧Ｖ ｒｌを取込む接点Ｍと接
地電位点側の電圧Ｖｚを取込む接点Ｚとが交互にオン、
オフされる切換スイッチ５を設け、これら電圧ＶｉｒＬ
、ＶＺを交互に取込んで（ＶｉｎＶｚ）の演算を行うこ
とによりオフセット電圧の影響を除去することが考えら
れている。
段に、入力端子１圓の電圧Ｖ ｒｌを取込む接点Ｍと接
地電位点側の電圧Ｖｚを取込む接点Ｚとが交互にオン、
オフされる切換スイッチ５を設け、これら電圧ＶｉｒＬ
、ＶＺを交互に取込んで（ＶｉｎＶｚ）の演算を行うこ
とによりオフセット電圧の影響を除去することが考えら
れている。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし、このような第６図の構成によれば、デジタルフ
ィルタ４の出力データは、スイッチ５の接点が切替わる
ことによって変動を始め、デジタルフィルタ４の時定数
特性に応じて定まった一定の整定時間経過後に安定する
。第８図（ａ）にこのようなスイッチ９の接点の切換動
作波形を示し、第８図（ｂ）にデジタルフィルタ４の出
力データの変化の状態を示す。
ィルタ４の出力データは、スイッチ５の接点が切替わる
ことによって変動を始め、デジタルフィルタ４の時定数
特性に応じて定まった一定の整定時間経過後に安定する
。第８図（ａ）にこのようなスイッチ９の接点の切換動
作波形を示し、第８図（ｂ）にデジタルフィルタ４の出
力データの変化の状態を示す。
この第８図から明らかなように、デジタルフィルタ４の
整定時間中の出力データをデータ処理に用いることはで
きないことからオフセット電圧の影響が除去されたデー
タの出力レートは大きく下がってしまい、オーバーサン
プリングＡ／Ｄ変換器の長所である高速性が生かされな
くなってしまつ。
整定時間中の出力データをデータ処理に用いることはで
きないことからオフセット電圧の影響が除去されたデー
タの出力レートは大きく下がってしまい、オーバーサン
プリングＡ／Ｄ変換器の長所である高速性が生かされな
くなってしまつ。
本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、高速性を損うことなく直流変換特性が改善できる
オーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器を提供することにあ
る。
的は、高速性を損うことなく直流変換特性が改善できる
オーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器を提供することにあ
る。
く課題を解決するための手段〉
このような課題を解決する本発明は、
入力信号の帯域の２倍以上の周波数および入力信号の振
幅に比例した振幅を有し、オフセット電圧が除去２され
た方形波信号を出力する方形波変調回路と、 この方形波信号の周波数よりも高い周波数でこの方形波
信号のサンプリングを行うＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器の出力データから最終的に変換したい
信号周波数帯域以外の成分を除去するデジタルフィルタ
、 とで構成されたことを特徴とする。
幅に比例した振幅を有し、オフセット電圧が除去２され
た方形波信号を出力する方形波変調回路と、 この方形波信号の周波数よりも高い周波数でこの方形波
信号のサンプリングを行うＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器の出力データから最終的に変換したい
信号周波数帯域以外の成分を除去するデジタルフィルタ
、 とで構成されたことを特徴とする。
〈作用〉
同期接地アンプを含む方形波変調回路は、入力信号の帯
域の２倍以上の周波数を有し入力信号の振幅に比例した
振幅を有するオフセットエラーを含まない方形波信号を
Ａ／Ｄ変換器に出力する。
域の２倍以上の周波数を有し入力信号の振幅に比例した
振幅を有するオフセットエラーを含まない方形波信号を
Ａ／Ｄ変換器に出力する。
Ａ／Ｄ変換器は、この方形波信号をこの方形波信号の周
波数よりも高い周波数でサンプリングしてデジタルフィ
ルタに出力する。
波数よりも高い周波数でサンプリングしてデジタルフィ
ルタに出力する。
デジタルフィルタは、このＡ／Ｄ変換器の出力データか
ら最終的に変換したい信号周波数帯域以外の成分を除去
する。
ら最終的に変換したい信号周波数帯域以外の成分を除去
する。
これにより、従来のような零校正のための時間が不要に
なる。
なる。
〈実施例〉
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、第
６図と同一部分には同一符号を付けている１図において
、入力信号Ｖ（ｒＬが加えられる入力端子１は、方形波
変調回路６に接続されている。
６図と同一部分には同一符号を付けている１図において
、入力信号Ｖ（ｒＬが加えられる入力端子１は、方形波
変調回路６に接続されている。
この方形波変調回路６は、入力信号Ｖ ｉｒＬの帯域の
２倍以上の周波数ｆＭを有し入力信号Ｖ ｒｌの６幅に
比例した振幅を有するオフセットエラーを含まない方形
波信号Ｖ（ｌｌｔを、アンチエリアシングアナログフィ
ルタ７を介してＡ／Ｄ変換器３に出力する。
２倍以上の周波数ｆＭを有し入力信号Ｖ ｒｌの６幅に
比例した振幅を有するオフセットエラーを含まない方形
波信号Ｖ（ｌｌｔを、アンチエリアシングアナログフィ
ルタ７を介してＡ／Ｄ変換器３に出力する。
第２図は第１図の具体例を示す回路図である。
図において、方形波変調回路６として同期接地アンプを
用いる。この同期接地アンプは、入力端子１側の電圧Ｖ
、を取込む接点Ｍと接地電位点側の電圧Ｖｚを取込む接
点２とが入力信号Ｖ ｊｒＬの帯域の２倍以上の周波数
ｆＭで交互にオン、オフされる切換スイッチ８と、この
切換スイッチ８の出力信号を増幅するアンプ９と、アン
プ９の出力端子に直列接続されたコンデンサ１０と抵抗
１１の直列回路と、これらコンデンサ１０と抵抗１１の
直列回路の端部を切換スイッチ８の可動接点が接点Ｚ測
に切換接続されるのに同期して選択的に接地電位点に接
続するスイッチ１２とで構成されている。なお、第２図
ではアンプ９のゲインは２倍に設定されている。
用いる。この同期接地アンプは、入力端子１側の電圧Ｖ
、を取込む接点Ｍと接地電位点側の電圧Ｖｚを取込む接
点２とが入力信号Ｖ ｊｒＬの帯域の２倍以上の周波数
ｆＭで交互にオン、オフされる切換スイッチ８と、この
切換スイッチ８の出力信号を増幅するアンプ９と、アン
プ９の出力端子に直列接続されたコンデンサ１０と抵抗
１１の直列回路と、これらコンデンサ１０と抵抗１１の
直列回路の端部を切換スイッチ８の可動接点が接点Ｚ測
に切換接続されるのに同期して選択的に接地電位点に接
続するスイッチ１２とで構成されている。なお、第２図
ではアンプ９のゲインは２倍に設定されている。
第３図は 第２図の動作を説明するタイミングチャート
である。
である。
切換スイッチ８の可動接点は（ａ）に示すように周波数
ｆＭ、デユーティ５０％で接点Ｚ、Ｍに交互に切り換え
接続され、アンプ９に方形波信号を出力する。この切換
スイッチ８の出力信号はアンプ９に入力されて（ｂ）に
示すように２倍に増幅される。ここで、アンプ９のオフ
セット電圧をＶＯ６とすると、アンプ９から出力される
方形波信号のＬレベルは２Ｖ（１Ｂになり、Ｈレベルは
２（■ＬｒＬ十■ＯＳ）になる。このアンプ９の出力信
号はコンデンサ１０と抵抗１１の直列回路を介してスイ
ッチ１２に加えられ、アンプ９のオフセ・ソト電圧ＶＯ
Ｓはカットされる。そして、スイッチ１２は切換スイッ
チ８の可動接点が接点Ｚ（ｌｌに切換接続されるのに同
期して選択的に接地電位点に接続するようにオン、オフ
駆動されるので、スイッチ１２測の方形波出力信号ｖｇ
は（ｃ）に示すようにアンプ９のオフセット電圧ＶＯ９
を含まない２ Ｖ ；ｎのみになる。
ｆＭ、デユーティ５０％で接点Ｚ、Ｍに交互に切り換え
接続され、アンプ９に方形波信号を出力する。この切換
スイッチ８の出力信号はアンプ９に入力されて（ｂ）に
示すように２倍に増幅される。ここで、アンプ９のオフ
セット電圧をＶＯ６とすると、アンプ９から出力される
方形波信号のＬレベルは２Ｖ（１Ｂになり、Ｈレベルは
２（■ＬｒＬ十■ＯＳ）になる。このアンプ９の出力信
号はコンデンサ１０と抵抗１１の直列回路を介してスイ
ッチ１２に加えられ、アンプ９のオフセ・ソト電圧ＶＯ
Ｓはカットされる。そして、スイッチ１２は切換スイッ
チ８の可動接点が接点Ｚ（ｌｌに切換接続されるのに同
期して選択的に接地電位点に接続するようにオン、オフ
駆動されるので、スイッチ１２測の方形波出力信号ｖｇ
は（ｃ）に示すようにアンプ９のオフセット電圧ＶＯ９
を含まない２ Ｖ ；ｎのみになる。
このようにして方形波変調回路６がら出力される方形波
変調出力信号ｖｏｕｔは、第４図に示すように、 で′表せる。これをフーリエ展開すると、になる、ここ
で、ω門＝２πｆＭとする。
変調出力信号ｖｏｕｔは、第４図に示すように、 で′表せる。これをフーリエ展開すると、になる、ここ
で、ω門＝２πｆＭとする。
そして−ＶｉｒＬ ＝ Ａ Ｓｆｎ （Ａ） Ｂとすル
ト、τＬ’ｒＭ、ｒｒヘレノ仁−、ｘ、Ｃノー−レンダ
１乙Ｓ；へレノδｔン”Ａ：”Ｘ（”５Ｏｋ）Ｈ−（ｔ
）、Ｍ−（Ｊ：（ｋ＜、−ｗ、’）：ｔコ ・（３）
になる。
ト、τＬ’ｒＭ、ｒｒヘレノ仁−、ｘ、Ｃノー−レンダ
１乙Ｓ；へレノδｔン”Ａ：”Ｘ（”５Ｏｋ）Ｈ−（ｔ
）、Ｍ−（Ｊ：（ｋ＜、−ｗ、’）：ｔコ ・（３）
になる。
従って、ω閂〉２ωＢ ｎａｘとずれば、（２）式の２
項以降の周波数成分はずべてω（３ｎａｘ（信畦帯域）
よりも大きくなる。
項以降の周波数成分はずべてω（３ｎａｘ（信畦帯域）
よりも大きくなる。
これにより、周波数ｆＭがω閂〉２ωＢ ＩＩａｘの条
件を満たすように設定して、方形波変調出力信号をＡ／
Ｄ変換した信号をオーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器用
のデジタルフィルタを通すことにより、 Ｖａ＋ｔ （ｔ ） ＝Ｖｔｎ （ｔ ）
−（４）になり、結果としてオフセットエラー
が除去されることになる。
件を満たすように設定して、方形波変調出力信号をＡ／
Ｄ変換した信号をオーバーサンプリングＡ／Ｄ変換器用
のデジタルフィルタを通すことにより、 Ｖａ＋ｔ （ｔ ） ＝Ｖｔｎ （ｔ ）
−（４）になり、結果としてオフセットエラー
が除去されることになる。
第５図は、第２図の各部における周波数特性例図である
０図において、ＳＰ、は方形波変調出力信号の第１項の
成分を示し、ＳＰ２ 、ＳＰ３ 、・・・は方形波変調
出力信号の第２項以降の成分を示している。Ａはデジタ
ルフィルタ４の周波数特性を示し、Ｂはアンチエリアシ
ングフィルタの周波数特性を示している。これにより、
量子化ノイズはハツチングを付した領域Ｃに軽減される
ことになる。
０図において、ＳＰ、は方形波変調出力信号の第１項の
成分を示し、ＳＰ２ 、ＳＰ３ 、・・・は方形波変調
出力信号の第２項以降の成分を示している。Ａはデジタ
ルフィルタ４の周波数特性を示し、Ｂはアンチエリアシ
ングフィルタの周波数特性を示している。これにより、
量子化ノイズはハツチングを付した領域Ｃに軽減される
ことになる。
このように構成することにより、オフセット電圧の影響
を受けることなく、入力信号Ｖ ｉｒＬの直流成分を高
精度でデジタル信号に変換できる。
を受けることなく、入力信号Ｖ ｉｒＬの直流成分を高
精度でデジタル信号に変換できる。
なお、上記実施例では、方形波変調回路を構成する同期
接地アンプのゲインを２倍にする例を説明したが、任意
のゲインでよい。
接地アンプのゲインを２倍にする例を説明したが、任意
のゲインでよい。
また、上記実施例では方形波変調回路とｌ−て同期接地
アンプを用いる例を示したが、入力信号の帯域の２倍以
上の周波数および入力信号の振幅に比例した振幅を有し
、オフセット電圧が除去された方形波信号を出力する機
能を有するものであれば同期接地アンプに限るものでは
ない。
アンプを用いる例を示したが、入力信号の帯域の２倍以
上の周波数および入力信号の振幅に比例した振幅を有し
、オフセット電圧が除去された方形波信号を出力する機
能を有するものであれば同期接地アンプに限るものでは
ない。
また、Ａ／Ｄ変換器は、ΔΣＡ／Ｄ変換器であってもよ
い。
い。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、高速性を損うこ
となく直流変換特性が改善できるオーバーサンプリング
Ａ／Ｄ変換器を提供することができ、特に直流測定装置
のＡ／Ｄ変換器として好適である。
となく直流変換特性が改善できるオーバーサンプリング
Ａ／Ｄ変換器を提供することができ、特に直流測定装置
のＡ／Ｄ変換器として好適である。
第１図は第１の発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は第１図の具体例を示す回路図、第３図は第２図の動
作の概略を示すタイミングチャト、第４図は第２図の動
作を説明する波形図、第５図は第２図の各部の周波数特
性例図、第６図は従来の装置の一例を示すブロック図、
第７図は従来の他の装置を示すブロック図、第８図は第
７図の動作を説明するタイミングチャートである。 １・・・入力端子、３・・・Ａ／Ｄ変換器、４・・・デ
ジタルフィルタ、６・・・方形波変調回路、７・・・ア
ンチエリアシングフィルタ。
図は第１図の具体例を示す回路図、第３図は第２図の動
作の概略を示すタイミングチャト、第４図は第２図の動
作を説明する波形図、第５図は第２図の各部の周波数特
性例図、第６図は従来の装置の一例を示すブロック図、
第７図は従来の他の装置を示すブロック図、第８図は第
７図の動作を説明するタイミングチャートである。 １・・・入力端子、３・・・Ａ／Ｄ変換器、４・・・デ
ジタルフィルタ、６・・・方形波変調回路、７・・・ア
ンチエリアシングフィルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 入力信号の帯域の２倍以上の周波数および入力信号の振
幅に比例した振幅を有し、オフセット電圧が除去された
方形波信号を出力する方形波変調回路と、 この方形波信号の周波数よりも高い周波数でこの方形波
信号のサンプリングを行うＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器の出力データから最終的に変換したい
信号周波数帯域以外の成分を除去するデジタルフィルタ
、 とで構成されたことを特徴とするオーバーサンプリング
Ａ／Ｄ変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16834489A JPH0334628A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | オーバーサンプリングａ／ｄ変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16834489A JPH0334628A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | オーバーサンプリングａ／ｄ変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334628A true JPH0334628A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15866320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16834489A Pending JPH0334628A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | オーバーサンプリングａ／ｄ変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334628A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5885998A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-23 | ヒューズ・エアクラフト・カンパニー | サンプルアンドホ−ルド回路およびスイツチコンデンサ積分回路およびサンプルアンドホ−ルド回路の自動ゼロ調節方法 |
| JPS63316522A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Hitachi Ltd | Ａ／ｄ変換装置 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP16834489A patent/JPH0334628A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5885998A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-23 | ヒューズ・エアクラフト・カンパニー | サンプルアンドホ−ルド回路およびスイツチコンデンサ積分回路およびサンプルアンドホ−ルド回路の自動ゼロ調節方法 |
| JPS63316522A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Hitachi Ltd | Ａ／ｄ変換装置 |
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