JPH04290310A - アナログ・デジタルコンバータ - Google Patents
アナログ・デジタルコンバータInfo
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- JPH04290310A JPH04290310A JP3054910A JP5491091A JPH04290310A JP H04290310 A JPH04290310 A JP H04290310A JP 3054910 A JP3054910 A JP 3054910A JP 5491091 A JP5491091 A JP 5491091A JP H04290310 A JPH04290310 A JP H04290310A
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- H03M1/12—Analogue/digital converters
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- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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- H03M1/1245—Details of sampling arrangements or methods
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- H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
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- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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- H03M1/74—Simultaneous conversion
- H03M1/80—Simultaneous conversion using weighted impedances
- H03M1/802—Simultaneous conversion using weighted impedances using capacitors, e.g. neuron-mos transistors, charge coupled devices
- H03M1/804—Simultaneous conversion using weighted impedances using capacitors, e.g. neuron-mos transistors, charge coupled devices with charge redistribution
Landscapes
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ・デジタルコ
ンバータに関し、特に詳しくは高速演算処理に対応しえ
るアナログ・デジタルコンバータに関するものである。
ンバータに関し、特に詳しくは高速演算処理に対応しえ
るアナログ・デジタルコンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】アナログ・デジタルコンバータ(以下A
/Dコンバータと略称する)は自然界に多く存在する物
理量であるアナログ値と計算器が取り扱う物理量である
デジタル値をインターフェースする為に重要な技術であ
り、そのA/Dコンバータの変換方式には、フラッシュ
型、逐次比較型、及び積分型に3種類の型に大別される
。
/Dコンバータと略称する)は自然界に多く存在する物
理量であるアナログ値と計算器が取り扱う物理量である
デジタル値をインターフェースする為に重要な技術であ
り、そのA/Dコンバータの変換方式には、フラッシュ
型、逐次比較型、及び積分型に3種類の型に大別される
。
【0003】係る変換方式の中で、マイクロコントロー
ラに内蔵されて使用される逐次比較型A/Dコンバータ
に関しては、近年その技術進歩は目ざましいものがある
。係る逐次比較型A/Dコンバータは、一般的には、重
み付けをした容量を使用したチャージ─リディストリビ
ューション方式(Charge−Redistribu
tion ) を一部或いは全部に使用する事により1
0ビット精度、10μs前後のA/D変換時間をコスト
パフォーマンス良く高精度を得る様になって来たが、該
チャージ─リディストリビューション方式では精度を上
げる為に容量を大きくすると入力抵抗に対して負荷が重
くなり、高速化を考える場合に問題となっている。
ラに内蔵されて使用される逐次比較型A/Dコンバータ
に関しては、近年その技術進歩は目ざましいものがある
。係る逐次比較型A/Dコンバータは、一般的には、重
み付けをした容量を使用したチャージ─リディストリビ
ューション方式(Charge−Redistribu
tion ) を一部或いは全部に使用する事により1
0ビット精度、10μs前後のA/D変換時間をコスト
パフォーマンス良く高精度を得る様になって来たが、該
チャージ─リディストリビューション方式では精度を上
げる為に容量を大きくすると入力抵抗に対して負荷が重
くなり、高速化を考える場合に問題となっている。
【0004】又、従来のチャージ─リディストリビュー
ション方式を使用した逐次比較型A/Dコンバータでは
、高速化を実現する場合にサンプリング時間が特に問題
となり、通常は該サンプリング時間が短くなる様に設計
する。そのため、一般的には、入力抵抗を下げたり、容
量値を減らしたりして、高速化を実現しようとして来て
いる。
ション方式を使用した逐次比較型A/Dコンバータでは
、高速化を実現する場合にサンプリング時間が特に問題
となり、通常は該サンプリング時間が短くなる様に設計
する。そのため、一般的には、入力抵抗を下げたり、容
量値を減らしたりして、高速化を実現しようとして来て
いる。
【0005】然かしながら、入力抵抗を低下させ過ぎる
とノイズの問題が発生し、又容量値を減らそうとすると
、精度が低下すると言う問題が発生するので、係るA/
Dコンバータに於いて高速化と高精度化を同時に実現す
る事は困難と見られて来ている。
とノイズの問題が発生し、又容量値を減らそうとすると
、精度が低下すると言う問題が発生するので、係るA/
Dコンバータに於いて高速化と高精度化を同時に実現す
る事は困難と見られて来ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、係る
従来の欠点を改良し、A/Dコンバータに於ける高速化
、高精度化を簡単な構成により容易に実現しえるA/D
コンバータを提供するものである。
従来の欠点を改良し、A/Dコンバータに於ける高速化
、高精度化を簡単な構成により容易に実現しえるA/D
コンバータを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、アナログ情報入力手段、アナロ
グ・デジタル変換回路、該アナログ・デジタル変換回路
の制御手段とから構成されており、且つ該制御手段には
、サンプリング時間制御回路とビット変換時間制御回路
とが含まれているアナログ・デジタルコンバータである
。
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、アナログ情報入力手段、アナロ
グ・デジタル変換回路、該アナログ・デジタル変換回路
の制御手段とから構成されており、且つ該制御手段には
、サンプリング時間制御回路とビット変換時間制御回路
とが含まれているアナログ・デジタルコンバータである
。
【0008】
【作用】本発明に於いては、従来に於ける技術上の問題
点を検討した結果、従来に於ける当該A/Dコンバータ
回路に於いてはクロック周波数を上げても比較的変換時
間には余裕がある事に着目し、サンプリング時間とビッ
ト変換時間とを独立に変更出来る様に構成し、特にクロ
ック周波数を上げた場合にはA/D変換時間を短縮し、
一方該サンプリング時間を長くする様にしてその両者の
時間比を調整する事によって、従来の問題を解決し、高
速処理化、高精度化を達成する事を見出したものである
。
点を検討した結果、従来に於ける当該A/Dコンバータ
回路に於いてはクロック周波数を上げても比較的変換時
間には余裕がある事に着目し、サンプリング時間とビッ
ト変換時間とを独立に変更出来る様に構成し、特にクロ
ック周波数を上げた場合にはA/D変換時間を短縮し、
一方該サンプリング時間を長くする様にしてその両者の
時間比を調整する事によって、従来の問題を解決し、高
速処理化、高精度化を達成する事を見出したものである
。
【0009】即ち、本発明においては、高速演算処理時
においてはA/D変換時間を少なくし、それにより生じ
た余裕の時間をサンプリング時間に廻してその不足時間
をカバーする様にしたものである。
においてはA/D変換時間を少なくし、それにより生じ
た余裕の時間をサンプリング時間に廻してその不足時間
をカバーする様にしたものである。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係るA/Dコンバータの具
体例を図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本発明
に於いてアナログ・デジタルコンバータのA/D変換時
間とは、サンプリング時間とビット変換時間(即ち、1
ビット当たりの変換時間t×ビット数n)の和で表され
る。
体例を図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本発明
に於いてアナログ・デジタルコンバータのA/D変換時
間とは、サンプリング時間とビット変換時間(即ち、1
ビット当たりの変換時間t×ビット数n)の和で表され
る。
【0011】図1は、本発明に係るA/Dコンバータの
原理を説明する図であり、又本発明に係るA/Dコンバ
ータの一具体例を示す図である。図1から明らかな様に
、本発明に係るアナログ・デジタルコンバータ1はアナ
ログ情報入力手段2、アナログ・デジタル変換回路3、
該アナログ・デジタル変換時間の制御手段4及び制御ク
ロック入力手段8、データレジスタ手段7とから構成さ
れており、且つ該制御手段4には、サンプリング時間制
御回路5とビット変換時間制御回路6とが含まれている
ものである。
原理を説明する図であり、又本発明に係るA/Dコンバ
ータの一具体例を示す図である。図1から明らかな様に
、本発明に係るアナログ・デジタルコンバータ1はアナ
ログ情報入力手段2、アナログ・デジタル変換回路3、
該アナログ・デジタル変換時間の制御手段4及び制御ク
ロック入力手段8、データレジスタ手段7とから構成さ
れており、且つ該制御手段4には、サンプリング時間制
御回路5とビット変換時間制御回路6とが含まれている
ものである。
【0012】本発明に於けるアナログ・デジタルコンバ
ータ1に於ける該制御手段4は該アナログ・デジタルコ
ンバータ1外に設けられたマイクロコンピュータ等から
なる適宜の制御手段9の情報に従って制御されるもので
あることが好ましい。本発明に係るアナログ・デジタル
変換回路3のサンプリング時間とビット変換時間(1ビ
ット当たりの変換時間t×ビット数n)とは該サンプリ
ング時間制御回路5とビット変換時間制御回路6とによ
って個別に且つ任意に変更しえるように制御されるもの
である。
ータ1に於ける該制御手段4は該アナログ・デジタルコ
ンバータ1外に設けられたマイクロコンピュータ等から
なる適宜の制御手段9の情報に従って制御されるもので
あることが好ましい。本発明に係るアナログ・デジタル
変換回路3のサンプリング時間とビット変換時間(1ビ
ット当たりの変換時間t×ビット数n)とは該サンプリ
ング時間制御回路5とビット変換時間制御回路6とによ
って個別に且つ任意に変更しえるように制御されるもの
である。
【0013】その為、本発明に係る該サンプリング時間
制御回路5とビット変換時間制御回路6は、例えば複数
段階に周波数を切り換え出来る適宜の分周機能或いは逓
倍機能を有する回路を内蔵しているもので構成されてい
る事が好ましい。従って、本発明に於いては、ユーザー
の要請により、又ハード的要求によって、現在使用して
いる周波数を変更する必要が生じた場合には、現在設定
されている標準のサンプリング及びビット変換時間(標
準的にはサンプリング及びビット変換時間は同一のもの
を使用している。)を変更する必要があり、該マイクロ
コンピュータ等からなる適宜の制御手段9の情報に従っ
て、該制御手段4を作動させて現在使用している標準の
サンプリング及びビット変換時間の何れか、或いは両者
を変化させ、両者の配分比率を変更するものである。
制御回路5とビット変換時間制御回路6は、例えば複数
段階に周波数を切り換え出来る適宜の分周機能或いは逓
倍機能を有する回路を内蔵しているもので構成されてい
る事が好ましい。従って、本発明に於いては、ユーザー
の要請により、又ハード的要求によって、現在使用して
いる周波数を変更する必要が生じた場合には、現在設定
されている標準のサンプリング及びビット変換時間(標
準的にはサンプリング及びビット変換時間は同一のもの
を使用している。)を変更する必要があり、該マイクロ
コンピュータ等からなる適宜の制御手段9の情報に従っ
て、該制御手段4を作動させて現在使用している標準の
サンプリング及びビット変換時間の何れか、或いは両者
を変化させ、両者の配分比率を変更するものである。
【0014】従って、本発明に於いては、必要に応じて
サンプリング時間とビット変換時間を合算したアナログ
・デジタル変換時間は変化しうるが、基本的には、使用
されるハードウェアで決定される分解能以上に短縮する
事は不可能である。図2に本発明に係るA/Dコンバー
タの他の具体例を示す。図2に於けるA/Dコンバータ
1に於いては、A/D変換回路3に、A/Dコンバータ
としては一般的である逐次比較型のA/D変換回路を使
用する場合を想定したもので有って、制御手段4には、
標準的サンプリング時間(ノーマルサンプリング)設定
手段51と該標準的サンプリング時間の2倍のサンプリ
ング時間を設定する2倍分周時間設定手段52とを含ん
でいるサンプリング時間制御回路5と、標準的ビット変
換時間設定手段61と該標準的ビット変換時間(ノーマ
ルビット変換時間)の1/2倍のビット変換時間を設定
する1/2倍分周時間設定手段62とを含んでいるビッ
ト変換時間制御回路6とが設けられており、それぞれの
手段を切り換えるスイッチング手段10がマイクロコン
ピュータ等からなる適宜の制御手段9と接続され、該制
御手段9の情報に従ってスイッチング操作を実行し、所
定の設定手段を選択する。
サンプリング時間とビット変換時間を合算したアナログ
・デジタル変換時間は変化しうるが、基本的には、使用
されるハードウェアで決定される分解能以上に短縮する
事は不可能である。図2に本発明に係るA/Dコンバー
タの他の具体例を示す。図2に於けるA/Dコンバータ
1に於いては、A/D変換回路3に、A/Dコンバータ
としては一般的である逐次比較型のA/D変換回路を使
用する場合を想定したもので有って、制御手段4には、
標準的サンプリング時間(ノーマルサンプリング)設定
手段51と該標準的サンプリング時間の2倍のサンプリ
ング時間を設定する2倍分周時間設定手段52とを含ん
でいるサンプリング時間制御回路5と、標準的ビット変
換時間設定手段61と該標準的ビット変換時間(ノーマ
ルビット変換時間)の1/2倍のビット変換時間を設定
する1/2倍分周時間設定手段62とを含んでいるビッ
ト変換時間制御回路6とが設けられており、それぞれの
手段を切り換えるスイッチング手段10がマイクロコン
ピュータ等からなる適宜の制御手段9と接続され、該制
御手段9の情報に従ってスイッチング操作を実行し、所
定の設定手段を選択する。
【0015】例えば、今標準的周波数を用いて、該標準
的サンプリング時間設定手段51と標準的ビット変換時
間設定手段61と使用してビット変換を実行していた時
に、周波数を倍にして処理する必要が生じた場合には、
該制御手段9の情報に従って該スイッチング手段10に
於いて、サンプリング時間に該当する時間帯に於いては
該サンプリング時間制御回路5における標準的サンプリ
ング時間設定手段51を2倍分周時間設定手段52に切
り換えると共に、ビット変換時間に該当する時間帯に於
いては該ビット変換時間制御回路6に於ける標準的ビッ
ト変換時間設定手段61を1/2倍分周時間設定手段6
2に切り換える様に制御するものである。
的サンプリング時間設定手段51と標準的ビット変換時
間設定手段61と使用してビット変換を実行していた時
に、周波数を倍にして処理する必要が生じた場合には、
該制御手段9の情報に従って該スイッチング手段10に
於いて、サンプリング時間に該当する時間帯に於いては
該サンプリング時間制御回路5における標準的サンプリ
ング時間設定手段51を2倍分周時間設定手段52に切
り換えると共に、ビット変換時間に該当する時間帯に於
いては該ビット変換時間制御回路6に於ける標準的ビッ
ト変換時間設定手段61を1/2倍分周時間設定手段6
2に切り換える様に制御するものである。
【0016】一方、本具体例に於いては、上記の制御手
段4のそれぞれの制御回路5、6から出力される制御信
号は適宜のタイミング制御回路11を介してA/D変換
回路3に入力される。つまり、該タイミング制御回路1
1は前記制御段4からの出力情報に従って、サンプリン
グ時間と変換時間とを選択し、ビット変換時間帯におい
ては、各ビット毎に比較変換する為に、該A/D変換回
路3内に設けた比較回路を順次にシフトさせる機能を有
するものである。
段4のそれぞれの制御回路5、6から出力される制御信
号は適宜のタイミング制御回路11を介してA/D変換
回路3に入力される。つまり、該タイミング制御回路1
1は前記制御段4からの出力情報に従って、サンプリン
グ時間と変換時間とを選択し、ビット変換時間帯におい
ては、各ビット毎に比較変換する為に、該A/D変換回
路3内に設けた比較回路を順次にシフトさせる機能を有
するものである。
【0017】係る操作によって、通常の方法においては
、周波数が高くなるとサンプリング時間が不足して、充
分なサンプリング時間を取る事が出来なかったが、本具
体例に於いては、サンプリング時間は、従来の処理と同
様に充分取る事が出来ると共に変換時間も場合によって
は短くしえるので全体の変換処理時間を短縮する事も可
能となる。
、周波数が高くなるとサンプリング時間が不足して、充
分なサンプリング時間を取る事が出来なかったが、本具
体例に於いては、サンプリング時間は、従来の処理と同
様に充分取る事が出来ると共に変換時間も場合によって
は短くしえるので全体の変換処理時間を短縮する事も可
能となる。
【0018】図3に、本具体例を用いた変換効果に付い
て説明する。図3は周波数fが8MHzで、10ビット
のデータをA/D変換する場合の例を想定する。従来に
於いては図3(A)に示す様に、サンプリング時間が4
μsであったとし、ビット変換時間が0.5μs/ビッ
トとして今は1ビット当たり2μsの時間で変換処理を
実行しているものとすると、24μsが変換処理時間の
最大能力となる。
て説明する。図3は周波数fが8MHzで、10ビット
のデータをA/D変換する場合の例を想定する。従来に
於いては図3(A)に示す様に、サンプリング時間が4
μsであったとし、ビット変換時間が0.5μs/ビッ
トとして今は1ビット当たり2μsの時間で変換処理を
実行しているものとすると、24μsが変換処理時間の
最大能力となる。
【0019】一方、高速化演算処理を行う場合として、
周波数fを従来の2倍の16MHzにすると、従来に於
いては図3(B)に示す様に、係るA/Dコンバータの
サンプリング時間が2μsとなり2μsサンプリング時
間として不足する事になるので、総変換時間は12μs
となるが、該A/Dコンバータは十分作動しなくなる。
周波数fを従来の2倍の16MHzにすると、従来に於
いては図3(B)に示す様に、係るA/Dコンバータの
サンプリング時間が2μsとなり2μsサンプリング時
間として不足する事になるので、総変換時間は12μs
となるが、該A/Dコンバータは十分作動しなくなる。
【0020】しかしながら、本具体例に於いては、該サ
ンプリング時間とビット変換時間とを固定化しておらず
、互いに可変しえる構成を採用しているので、仮に周波
数fを16MHzにした場合には、ビット変換時間を0
.5μsまで減少させても演算処理に余裕があるので、
その余裕のでた時間をサンプリング時間に付加させる為
に、該サンプリング制御回路5に於いて2倍分周時間設
定手段52を使用し且つ該ビット変換制御回路6に於い
ては1/2倍分周時間設定手段62に切り換えて使用す
る事によって、当該サンプリング時間を図3(C)に示
す様に、従来の演算速度に於いて必要とされた4μsに
維持させる事が出来る。
ンプリング時間とビット変換時間とを固定化しておらず
、互いに可変しえる構成を採用しているので、仮に周波
数fを16MHzにした場合には、ビット変換時間を0
.5μsまで減少させても演算処理に余裕があるので、
その余裕のでた時間をサンプリング時間に付加させる為
に、該サンプリング制御回路5に於いて2倍分周時間設
定手段52を使用し且つ該ビット変換制御回路6に於い
ては1/2倍分周時間設定手段62に切り換えて使用す
る事によって、当該サンプリング時間を図3(C)に示
す様に、従来の演算速度に於いて必要とされた4μsに
維持させる事が出来る。
【0021】その他、本発明に於いては、A/D変換処
理時間を9μsに短縮させても何ら問題を発生しないの
で、従来に於ける高速化処理を実行する場合に必要とさ
れた12μsを更に下回るA/D変換時間で演算処理を
実行する事が可能となるので、当該A/Dコンバータの
処理能力を向上させる事が出来る。つまり、本発明に於
いては、該制御手段4に設けたサンプリング制御回路5
とビット変換制御回路6に複数段の分周/逓倍手段を設
けておき、該制御手段9からの制御情報に基づいてそれ
ぞれ適宜の分周/逓倍手段を選択して使用することによ
って、任意のサンプリング時間と変換時間を設定する事
が出来る。
理時間を9μsに短縮させても何ら問題を発生しないの
で、従来に於ける高速化処理を実行する場合に必要とさ
れた12μsを更に下回るA/D変換時間で演算処理を
実行する事が可能となるので、当該A/Dコンバータの
処理能力を向上させる事が出来る。つまり、本発明に於
いては、該制御手段4に設けたサンプリング制御回路5
とビット変換制御回路6に複数段の分周/逓倍手段を設
けておき、該制御手段9からの制御情報に基づいてそれ
ぞれ適宜の分周/逓倍手段を選択して使用することによ
って、任意のサンプリング時間と変換時間を設定する事
が出来る。
【0022】図4に、本具体例に使用される逐次比較型
A/D変換回路の一例を示しておくが、本発明が係るA
/D変換回路に限定されるものではなく、前記した様な
公知のA/Dコンバータで有れば如何なるものでも使用
しえるものである事は言うまでもない。図4はチャージ
リディストリビューション式10ビット逐次比較型A/
D変換回路30の例を示すものである。
A/D変換回路の一例を示しておくが、本発明が係るA
/D変換回路に限定されるものではなく、前記した様な
公知のA/Dコンバータで有れば如何なるものでも使用
しえるものである事は言うまでもない。図4はチャージ
リディストリビューション式10ビット逐次比較型A/
D変換回路30の例を示すものである。
【0023】即ち、該A/D変換回路30は、10ビッ
トのそれぞれに対応するコンデンサCとサンプリング入
力端子SP、アナログ基準電圧端子AVR及び接地端子
AVSSと該各端子を選択するスイッチSWとから構成
された変換ユニット40から構成されるものであり、係
る変換ユニット40が401から411迄配置されてい
る。
トのそれぞれに対応するコンデンサCとサンプリング入
力端子SP、アナログ基準電圧端子AVR及び接地端子
AVSSと該各端子を選択するスイッチSWとから構成
された変換ユニット40から構成されるものであり、係
る変換ユニット40が401から411迄配置されてい
る。
【0024】そして、各変換ユニット401から411
の各スイッチSW1乃至SW11は図2に示すタイミン
グ制御回路11に対応するタイミングコントローラ11
0がマイクロコンピュータ等の制御手段9からの情報に
応答して作動する制御手段4の制御出力を受けて駆動さ
れる事により順次切り換えられる。そして、各ビット毎
に該コンデンサCの容量を異にしており、例えば、MS
Bビットに対応する変換ユニット401に於けるコンデ
ンサの容量は、例えば単位当たりの容量をCとすると、
その512倍の512Cと設定し、又次のビット8に対
応する変換ユニット402に於けるコンデンサの容量は
、例えば256Cと設定すると言うように、各変換ユニ
ット401乃至411に於けるコンデンサの容量を順次
1/2となる様に設定して各ビットに於ける変換に重み
付けを行わせるものである。
の各スイッチSW1乃至SW11は図2に示すタイミン
グ制御回路11に対応するタイミングコントローラ11
0がマイクロコンピュータ等の制御手段9からの情報に
応答して作動する制御手段4の制御出力を受けて駆動さ
れる事により順次切り換えられる。そして、各ビット毎
に該コンデンサCの容量を異にしており、例えば、MS
Bビットに対応する変換ユニット401に於けるコンデ
ンサの容量は、例えば単位当たりの容量をCとすると、
その512倍の512Cと設定し、又次のビット8に対
応する変換ユニット402に於けるコンデンサの容量は
、例えば256Cと設定すると言うように、各変換ユニ
ット401乃至411に於けるコンデンサの容量を順次
1/2となる様に設定して各ビットに於ける変換に重み
付けを行わせるものである。
【0025】そして、サンプリングされたアナログ情報
がアナログ入力ポート8から入力されると先ず該スイッ
チSW1乃至SW11は全てサンプリング入力端子SP
側に接続され、入力アナログデータを各変換ユニットの
コンデンサC1乃至C11にチャージさせ、その後一旦
該スイッチSW1乃至SW11の全てを接地端子AVS
S側に落とし、次いで該スイッチSW1乃至SW11を
順次に該タイミングコントローラ110の作動により、
各変換ユニット401乃至411のそれぞれのアナログ
基準電圧端子AVRと逐次接続させ、入力されたアナロ
グデータの電圧に基づいて各変換ユニット401乃至4
11のそれぞれのコンデンサに充電されている電荷と該
アナログ基準電圧とを比較器60で比較し、該コンデン
サの充電電圧が該アナログ基準電圧より大きい場合には
、当該スイッチSW1を該アナログ基準電圧端子と接続
させたままとし、逆の場合には当該スイッチSW1を該
接地端子AVSSと接続させる事により、当該ビットの
ディジタル値を1か0に設定する。
がアナログ入力ポート8から入力されると先ず該スイッ
チSW1乃至SW11は全てサンプリング入力端子SP
側に接続され、入力アナログデータを各変換ユニットの
コンデンサC1乃至C11にチャージさせ、その後一旦
該スイッチSW1乃至SW11の全てを接地端子AVS
S側に落とし、次いで該スイッチSW1乃至SW11を
順次に該タイミングコントローラ110の作動により、
各変換ユニット401乃至411のそれぞれのアナログ
基準電圧端子AVRと逐次接続させ、入力されたアナロ
グデータの電圧に基づいて各変換ユニット401乃至4
11のそれぞれのコンデンサに充電されている電荷と該
アナログ基準電圧とを比較器60で比較し、該コンデン
サの充電電圧が該アナログ基準電圧より大きい場合には
、当該スイッチSW1を該アナログ基準電圧端子と接続
させたままとし、逆の場合には当該スイッチSW1を該
接地端子AVSSと接続させる事により、当該ビットの
ディジタル値を1か0に設定する。
【0026】係る要領でビット制御回路72を介してそ
れ以下のビットに対して逐次比較判定してゆき、全ビッ
トに付いて比較して当該アナログデータをディジタル化
して逐次比較制御回路71を介して適宜のデータレジス
タ70に記憶させる。本具体例では、11のビットの内
の一つをサンプリング時間に割り当てるものである。
れ以下のビットに対して逐次比較判定してゆき、全ビッ
トに付いて比較して当該アナログデータをディジタル化
して逐次比較制御回路71を介して適宜のデータレジス
タ70に記憶させる。本具体例では、11のビットの内
の一つをサンプリング時間に割り当てるものである。
【0027】本発明に於いては、上記した様にA/D変
換処理に於ける高速化を図るに際し、サンプリング時間
が不足した場合には、処理時間に比較的余裕のあるA/
D変換時間の少なくとも一部を減らして、当該サンプリ
ング時間に回し、サンプリング時間を必要な時間延ばす
事により高速化を実現するものである。本発明に於ける
係る各処理時間の配分率は適宜に決定する事が出来る。
換処理に於ける高速化を図るに際し、サンプリング時間
が不足した場合には、処理時間に比較的余裕のあるA/
D変換時間の少なくとも一部を減らして、当該サンプリ
ング時間に回し、サンプリング時間を必要な時間延ばす
事により高速化を実現するものである。本発明に於ける
係る各処理時間の配分率は適宜に決定する事が出来る。
【0028】又本発明に於ける該処理時間の配分率を決
定する回路手段としては、特に限定されるものでは無い
が、例えばA/D制御レジスタを用いて設定する事が可
能である。尚、本発明に係るA/Dコンバータに於ける
制御手段4は、マイクロコンピュータ等に設けられた図
5に示す様な制御レジスタにおいて、例えばビット6に
1をたてると、該サンプリング時間とビット変換時間の
配分比率を変えると定義しておくことにより実行するこ
とが出来る。
定する回路手段としては、特に限定されるものでは無い
が、例えばA/D制御レジスタを用いて設定する事が可
能である。尚、本発明に係るA/Dコンバータに於ける
制御手段4は、マイクロコンピュータ等に設けられた図
5に示す様な制御レジスタにおいて、例えばビット6に
1をたてると、該サンプリング時間とビット変換時間の
配分比率を変えると定義しておくことにより実行するこ
とが出来る。
【0029】又、上記の具体例に於いては、該サンプリ
ング時間とビット変換時間との配分比率を変える例を示
したが、本発明に於いては、各ビット毎に変換時間を変
化させる事も可能である。例えば、最上位ビット(MS
B)、ビット8及びビット7は一般的に他のビットに比
べて付加が大きいので、変換比率を標準のビット変換時
間の3/4とするか、或いはそのままにしておき、ビッ
ト6以下最下位ビット迄の変換時間を標準の変換時間の
1/2とする様に設定する事も出来る。
ング時間とビット変換時間との配分比率を変える例を示
したが、本発明に於いては、各ビット毎に変換時間を変
化させる事も可能である。例えば、最上位ビット(MS
B)、ビット8及びビット7は一般的に他のビットに比
べて付加が大きいので、変換比率を標準のビット変換時
間の3/4とするか、或いはそのままにしておき、ビッ
ト6以下最下位ビット迄の変換時間を標準の変換時間の
1/2とする様に設定する事も出来る。
【0030】次に、本発明に係るA/Dコンバータの他
の具体例を以下に説明する。図6は、本発明に係るA/
Dコンバータの他の具体例を示すブロック図である。つ
まり、本具体例に於いては、マイクロコンピュータの制
御によってサンプリング時間とビット変換時間とを任意
に変更し設定する事が出来る構成としたものである。
の具体例を以下に説明する。図6は、本発明に係るA/
Dコンバータの他の具体例を示すブロック図である。つ
まり、本具体例に於いては、マイクロコンピュータの制
御によってサンプリング時間とビット変換時間とを任意
に変更し設定する事が出来る構成としたものである。
【0031】本具体例の回路構成は、マイクロコンピュ
ータ等から構成される制御手段9、該制御手段9からの
出力を受け、且つA/D変換制御用のクロックが入力さ
れるA/D制御レジスタ20、該A/D制御レジスタ2
0の出力を受けると共にA/D変換制御用のクロックが
入力されるサンプリング/ビット変換制御レジスタ21
、該サンプリング/ビット変換制御レジスタ21の出力
とA/D変換制御用のクロックが入力される1/n倍か
らn倍迄複数段の分周機能を有する分周回路221乃至
22nが設けられたサンプリング/ビット変換時間制御
回路22、A/D変換回路3びカウンタ80とから構成
されているものである。
ータ等から構成される制御手段9、該制御手段9からの
出力を受け、且つA/D変換制御用のクロックが入力さ
れるA/D制御レジスタ20、該A/D制御レジスタ2
0の出力を受けると共にA/D変換制御用のクロックが
入力されるサンプリング/ビット変換制御レジスタ21
、該サンプリング/ビット変換制御レジスタ21の出力
とA/D変換制御用のクロックが入力される1/n倍か
らn倍迄複数段の分周機能を有する分周回路221乃至
22nが設けられたサンプリング/ビット変換時間制御
回路22、A/D変換回路3びカウンタ80とから構成
されているものである。
【0032】即ち、本具体例に於いては、前記した具体
例に比べてサンプリング時間/変換時間制御回路が一体
化されており、サンプリング時間の変更もビット変換時
間の変更も同一のサンプリング/ビット変換時間制御回
路22を使用して実行する様に構成されている。本具体
例では、A/D制御レジスタ20はサンプリング時間及
びA/D変換時間の任意設定を行うか否かを設定し、起
動をかけるレジスタであり、図7(A)に例示する様に
8ビットで構成されたレジスタに於いて例えばビット6
に1をたてておくと該サンプリング時間と変換時間とを
任意に設定しえるモードとなる様に定義しておく。
例に比べてサンプリング時間/変換時間制御回路が一体
化されており、サンプリング時間の変更もビット変換時
間の変更も同一のサンプリング/ビット変換時間制御回
路22を使用して実行する様に構成されている。本具体
例では、A/D制御レジスタ20はサンプリング時間及
びA/D変換時間の任意設定を行うか否かを設定し、起
動をかけるレジスタであり、図7(A)に例示する様に
8ビットで構成されたレジスタに於いて例えばビット6
に1をたてておくと該サンプリング時間と変換時間とを
任意に設定しえるモードとなる様に定義しておく。
【0033】又、サンプリング/ビット変換制御レジス
タ21は、所望のサンプリング時間やビット変換時間を
設定する為のレジスタであり、図7(B)にはサンプリ
ング制御レジスタの例を示してある。つまり、該サンプ
リング制御レジスタに8ビットを使用して任意のサンプ
リング時間を設定する事が出来る。
タ21は、所望のサンプリング時間やビット変換時間を
設定する為のレジスタであり、図7(B)にはサンプリ
ング制御レジスタの例を示してある。つまり、該サンプ
リング制御レジスタに8ビットを使用して任意のサンプ
リング時間を設定する事が出来る。
【0034】原理的には28 = 256通りの異な
るサンプリング時間を設定する事が可能であるが、現実
的には、ハードウェアとの兼ね合いがあり、多くても1
0通り程度が限度と考えられる。又、係るレジスタに記
憶されたサンプリング時間に係る情報により、該サンプ
リング/ビット変換時間制御回路22内の所定の分周回
路221乃至22nの内の一つが選択されサンプリング
時間の設定を実行する事になる。
るサンプリング時間を設定する事が可能であるが、現実
的には、ハードウェアとの兼ね合いがあり、多くても1
0通り程度が限度と考えられる。又、係るレジスタに記
憶されたサンプリング時間に係る情報により、該サンプ
リング/ビット変換時間制御回路22内の所定の分周回
路221乃至22nの内の一つが選択されサンプリング
時間の設定を実行する事になる。
【0035】一方、ビット変換時間の変更に関しても、
図7(C)に示す様に、8ビットのそれぞれに対応して
ビット変換時間制御レジスタ1乃至7が設けられており
、それぞれのビットに付いて原理的には28 = 2
56通りの異なるビット変換時間を任意に設定する事が
可能である。即ち、本具体例に於いては、ビット毎に別
々の異なるビット変換時間を任意に設定する事が可能で
ある。
図7(C)に示す様に、8ビットのそれぞれに対応して
ビット変換時間制御レジスタ1乃至7が設けられており
、それぞれのビットに付いて原理的には28 = 2
56通りの異なるビット変換時間を任意に設定する事が
可能である。即ち、本具体例に於いては、ビット毎に別
々の異なるビット変換時間を任意に設定する事が可能で
ある。
【0036】該ビット変換時間の変更に際しては、該レ
ジスタのそれぞれに記憶された変換時間情報に基づき該
サンプリング/変換時間制御回路22内の所定の分周回
路221乃至22nの内の一つが選択されビット変換時
間の変更設定を実行する事になる。その為、本具体例に
於いては、該サンプリング/変換制御レジスタ21とサ
ンプリング/変換時間制御回路22との間に適宜のスイ
ッチング手段11が配設されている。
ジスタのそれぞれに記憶された変換時間情報に基づき該
サンプリング/変換時間制御回路22内の所定の分周回
路221乃至22nの内の一つが選択されビット変換時
間の変更設定を実行する事になる。その為、本具体例に
於いては、該サンプリング/変換制御レジスタ21とサ
ンプリング/変換時間制御回路22との間に適宜のスイ
ッチング手段11が配設されている。
【0037】又、本具体例に於いては、9回の所定のス
イッチの選択を行えるような構成を採用する事が前提と
なっているが、そのうちの1回をサンプリング時間に他
の8回をビット変換時間に割り当てている。尚、本具体
例に於けるA/D変換回路3は図3で説明した前記した
具体例で使用されたものと同一のもので良い。
イッチの選択を行えるような構成を採用する事が前提と
なっているが、そのうちの1回をサンプリング時間に他
の8回をビット変換時間に割り当てている。尚、本具体
例に於けるA/D変換回路3は図3で説明した前記した
具体例で使用されたものと同一のもので良い。
【0038】更に、本具体例に於いては、特にカウンタ
80を使用するものであるが、該カウンタ80は、1ビ
ットの変換サイクルの1サイクルをカウントしてフィー
ドバックを掛けるものである。即ち、9回の所定のスイ
ッチ選択を行えるような構成に於いては、サンプリング
回数1回+1ビット変換サイクル8回=9回の変換操作
でA/D変換が終了する為、その変換回数をカウントし
ておき9回カウントアップすると終了フラグをたて、又
未だ9回までカウントしていない場合には、未変換ビッ
トが存在すると言うフラグをたてて、該サンプリング/
変換制御レジスタ21にフィードバックする。
80を使用するものであるが、該カウンタ80は、1ビ
ットの変換サイクルの1サイクルをカウントしてフィー
ドバックを掛けるものである。即ち、9回の所定のスイ
ッチ選択を行えるような構成に於いては、サンプリング
回数1回+1ビット変換サイクル8回=9回の変換操作
でA/D変換が終了する為、その変換回数をカウントし
ておき9回カウントアップすると終了フラグをたて、又
未だ9回までカウントしていない場合には、未変換ビッ
トが存在すると言うフラグをたてて、該サンプリング/
変換制御レジスタ21にフィードバックする。
【0039】尚、本具体例に於ける該カウンター80は
、9回の所定のスイッチの選択と行えるような構成を採
用しているので、予め該カウンタのセットアップ値を9
に固定しているが、ユーザーによっては例えば6回の1
ビット変換サイクルでA/D変換を終了させて、もっと
変換時間を短くして欲しいとの要求がでる場合があり、
従来では、デジタル出力が6ビット構成の専用のA/D
コンバータのものに取り替えるか、もしデジタル出力が
6ビット構成のものが無い場合には新たに作り直す必要
があり、経済的面を考慮するとデジタル出力が8ビット
構成のA/Dコンバータをそのまま使用せざるを得ない
状況に有った。
、9回の所定のスイッチの選択と行えるような構成を採
用しているので、予め該カウンタのセットアップ値を9
に固定しているが、ユーザーによっては例えば6回の1
ビット変換サイクルでA/D変換を終了させて、もっと
変換時間を短くして欲しいとの要求がでる場合があり、
従来では、デジタル出力が6ビット構成の専用のA/D
コンバータのものに取り替えるか、もしデジタル出力が
6ビット構成のものが無い場合には新たに作り直す必要
があり、経済的面を考慮するとデジタル出力が8ビット
構成のA/Dコンバータをそのまま使用せざるを得ない
状況に有った。
【0040】その為、オーバースペックとなる危険が存
在していたが、本発明に於いては、係る場合に、当該A
/Dコンバータが高分解能のA/D変換回路3を搭載し
ている場合には、図6に示すA/Dコンバータ1を用い
且つ該カウンター80の設定値を7と設定出来るような
可変しえる構成としておく事によって、6回の1ビット
変換サイクルを持つ構成のデータのA/Dコンバータと
して使用する事が可能となる。
在していたが、本発明に於いては、係る場合に、当該A
/Dコンバータが高分解能のA/D変換回路3を搭載し
ている場合には、図6に示すA/Dコンバータ1を用い
且つ該カウンター80の設定値を7と設定出来るような
可変しえる構成としておく事によって、6回の1ビット
変換サイクルを持つ構成のデータのA/Dコンバータと
して使用する事が可能となる。
【0041】その為、変換速度も早くなると言う利点も
出てくる。
出てくる。
【0042】
【発明の効果】本発明に於いてはA/Dコンバータに於
ける高速化、高精度化を簡単な構成により容易に実現し
えるA/Dコンバータを得る事が可能となる。又、本発
明に於いてはユーザーがマイクロコンピュータの高速化
を要求してきた場合にでもA/D変換精度に左右される
事がなくなり迅速な対応が出来、又一つのA/Dコンバ
ータで広範囲な変換条件に対応する事が出来るのでコス
ト低下に寄与する他、高速化に対する自由度が大きい。
ける高速化、高精度化を簡単な構成により容易に実現し
えるA/Dコンバータを得る事が可能となる。又、本発
明に於いてはユーザーがマイクロコンピュータの高速化
を要求してきた場合にでもA/D変換精度に左右される
事がなくなり迅速な対応が出来、又一つのA/Dコンバ
ータで広範囲な変換条件に対応する事が出来るのでコス
ト低下に寄与する他、高速化に対する自由度が大きい。
【0043】更に、本発明においてはA/Dコンバータ
の変換時間が広範囲に変化させうるので製品の寿命も長
くなる。
の変換時間が広範囲に変化させうるので製品の寿命も長
くなる。
【図1】図1は、本発明に係るA/Dコンバータの原理
説明図であり又本発明に係るA/Dコンバータの一具体
例を示すブロック図である。
説明図であり又本発明に係るA/Dコンバータの一具体
例を示すブロック図である。
【図2】図2は、本発明に係るA/Dコンバータの一具
体例を示す図である。
体例を示す図である。
【図3】図3は、本発明に係るA/Dコンバータを使用
した場合の変換効果を説明する図である。
した場合の変換効果を説明する図である。
【図4】図4は、本発明に係るA/Dコンバータに使用
されるA/D変換回路の例を示す図である。
されるA/D変換回路の例を示す図である。
【図5】図5は、本発明に於ける制御レジスタの構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図6】図6は、本発明に係るA/Dコンバータの他の
具体例を示す図である。
具体例を示す図である。
【図7】図7は、図6に示すA/Dコンバータの具体例
に於いて使用される各レジスタの構成例を示す図である
。
に於いて使用される各レジスタの構成例を示す図である
。
1…A/Dコンバータ
2…アナログ入力端子
3…A/D変換回路(逐次比較制御、A/Dコンバータ
(容量)、コンパレータ、データレジスタを含む)4…
A/D変換時間制御手段 5…サンプリング時間制御回路 6…ビット変換時間制御回路 7、70…データレジスタ 8…制御クロック入力端子 9…制御手段、マイクロコンピュータ 10…スイッチング手段 11…タイミングコントロール手段 20…A/D制御レジスタ 21…サンプリング/ビット変換制御レジスタ22…サ
ンプリング/ビット変換時間制御回路221乃至22n
…分周回路 30…逐次比較型A/D変換回路 40…変換ユニット 60…比較手段 80…カウンタ80
(容量)、コンパレータ、データレジスタを含む)4…
A/D変換時間制御手段 5…サンプリング時間制御回路 6…ビット変換時間制御回路 7、70…データレジスタ 8…制御クロック入力端子 9…制御手段、マイクロコンピュータ 10…スイッチング手段 11…タイミングコントロール手段 20…A/D制御レジスタ 21…サンプリング/ビット変換制御レジスタ22…サ
ンプリング/ビット変換時間制御回路221乃至22n
…分周回路 30…逐次比較型A/D変換回路 40…変換ユニット 60…比較手段 80…カウンタ80
Claims (4)
- 【請求項1】 アナログ情報入力手段、アナログ・デ
ジタル変換回路、該アナログ・デジタル変換回路の制御
手段とから構成されており、且つ該制御手段には、サン
プリング時間制御回路とビット変換時間制御回路とが含
まれている事を特徴とするアナログ・デジタルコンバー
タ。 - 【請求項2】 該アナログ・デジタル変換回路に於け
るサンプリング時間とビット変換時間とは該サンプリン
グ時間制御回路とビット変換時間制御回路とによって個
別に制御される様に構成されている事を特徴とする請求
項1記載のアナログ・デジタルコンバータ。 - 【請求項3】 該アナログ・デジタル変換回路に於け
るサンプリング時間とビット変換時間とは該サンプリン
グ時間制御回路とビット変換時間制御回路とによって個
別にそれぞれの時間が変更される様に構成されている事
を特徴とする請求項2記載のアナログ・デジタルコンバ
ータ。 - 【請求項4】 該サンプリング時間制御回路とビット
変換時間制御回路は、適宜の分周機能或いは逓倍機能を
有するもので構成されている事を特徴とする請求項2乃
至3記載のアナログ・デジタルコンバータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054910A JPH04290310A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | アナログ・デジタルコンバータ |
| EP92104592A EP0504805B1 (en) | 1991-03-19 | 1992-03-17 | An analog-to-digital converter |
| KR1019920004513A KR0125242B1 (ko) | 1991-03-19 | 1992-03-19 | 아날로그/디지탈(a/d) 콘버터 및 그를 사용한 마이크로컴퓨터 |
| US07/854,087 US5260705A (en) | 1991-03-19 | 1992-03-19 | Analog-to-digital converter having selectively and independently controllable sampling and conversion periods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054910A JPH04290310A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | アナログ・デジタルコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290310A true JPH04290310A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=12983758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054910A Pending JPH04290310A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | アナログ・デジタルコンバータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5260705A (ja) |
| EP (1) | EP0504805B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04290310A (ja) |
| KR (1) | KR0125242B1 (ja) |
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| JP2011124929A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 逐次比較型a/d変換器 |
| JP5277248B2 (ja) * | 2008-07-21 | 2013-08-28 | 株式会社アドバンテスト | Ad変換装置 |
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| JP2019122013A (ja) * | 2018-01-11 | 2019-07-22 | 株式会社デンソー | A/d変換器 |
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| JPH0895710A (ja) * | 1994-09-26 | 1996-04-12 | Fujitsu Ltd | Adコンバータの制御装置及び制御方法 |
| JP2000059220A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | アナログ/ディジタル変換器制御方法 |
| US6154164A (en) * | 1998-09-16 | 2000-11-28 | Lucent Technologies Inc. | Variable clock rate analog-to-digital converter |
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| KR20000060296A (ko) * | 1999-03-13 | 2000-10-16 | 윤종용 | 가변 샘플링 주파수를 이용한 송수신장치 |
| JP3428629B2 (ja) * | 1999-03-26 | 2003-07-22 | 日本電気株式会社 | 携帯電話装置及びその電力制御方法 |
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| US7158069B2 (en) * | 2004-04-01 | 2007-01-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Analog-digital converter |
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| US7652517B2 (en) * | 2007-04-13 | 2010-01-26 | Atmel Corporation | Method and apparatus for generating synchronous clock signals from a common clock signal |
| EP2296280B1 (en) * | 2009-09-10 | 2012-12-19 | Stichting IMEC Nederland | Asynchronous SAR ADC |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57212348A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-27 | Nippon Denso Co Ltd | Control system for internal-combustion engine |
| US4677554A (en) * | 1983-03-17 | 1987-06-30 | Analogic Corporation | Tomography data acquisition system with variable sampling rate and/or conversion resolution of detector output signals |
| US4633222A (en) * | 1985-10-01 | 1986-12-30 | Rca Corporation | Clock shaping circuit and method |
| GB8527676D0 (en) * | 1985-11-09 | 1985-12-11 | Burr Brown Ltd | Interfacing between analog signals & system bus |
| US5128676A (en) * | 1990-06-05 | 1992-07-07 | Blh Electronics, Inc. | Variable conversion rate analog-to-digital converter |
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-
1991
- 1991-03-19 JP JP3054910A patent/JPH04290310A/ja active Pending
-
1992
- 1992-03-17 EP EP92104592A patent/EP0504805B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-19 KR KR1019920004513A patent/KR0125242B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-19 US US07/854,087 patent/US5260705A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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|---|---|
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| EP0504805A2 (en) | 1992-09-23 |
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