JPH0540596Y2

JPH0540596Y2 -

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Publication number: JPH0540596Y2
Application number: JP1988125620U
Authority: JP
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2003-09-26
Also published as: NZ198103A; DE3173303D1; EP0047090A3; EP0047090A2; JPS6454429U; EP0047090B1; GB2083306A; JPS5776919A; CA1166314A; GB2083306B; ATE17175T1; AU549301B2; AU7478681A; US4558303A

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、入力アナログ電圧をデイジタル表示
に変換する装置に関するものである。

［従来の技術］アナログ電圧をデイジタル表示に変換するため
の公知の方法においては、電圧分割器を利用して
既知の参照電圧を複数の同等の電圧間隔に分割
し、未知の入力アナログ電圧を上記電圧分割器の
種々の出力電圧と比較して、入力電圧が、上記電
圧分割器の出力電圧に等しくなつた場合を検出し
ている。

［考案が解決しようとする問題点］上記のような装置において、アナログ−デイジ
タル変換は、上記電圧分割器のタツプ数に等しい
分解度（あるいは精密さ）をもつて遂行される。
従つて、得られる分解度には限界がある。

実際的な見地からは、上記電圧分割器について
も、変換の行なわれる正解さに限界がある。従つ
て、例えば200分割の場合、１％の制度を得るた
めには、任意の100個のユニツトが他の100個のユ
ニツトと（１ユニツト以内で）等しくなければな
らない。従つて、例えば256分割以上のアナログ
−デイジタル変換を正確に行なうのは困難であ
り、かつ、高価である。

本考案の目的は、直線補間（linear inter−
polation）により、電圧分割器の複数のタツプで
より高い分解度が得られるアナログ−デイジタル
変換装置を提供することである。

以下の記載から明白なように、本考案の装置に
よれば、上記電圧分割器の各タツプの電圧分割の
分割電圧よりも高い有効制度を向上することがで
きる。

［問題点を解決するための手段］本考案に係るアナログ−デイジタル変換装置
は、入力アナログ電圧が、所定の同等の電圧間隔
で発生された分割出力電圧の１つに対応する整数
値成分と、前記整数値成分と入力アナログ電圧の
実際の値との差に対応する端数値成分とを有して
おり、前記入力アナログ電圧を、前記入力アナロ
グ電圧の値を表すデイジタル出力信号に変換する
装置であつて、複数の分割出力電圧を前記同等の電圧間隔でか
つ分割タツプ番号を整数値で付して発生する電圧
分割器１１と、経過時間とともに線形に変化するランプ電圧を
発生するランプ電圧発生器２２と、前記入力アナログ電圧と前記ランプ電圧発生器
２２から出力されるランプ電圧とを結合して結合
電圧を発生する合計回路２１と、前記合計回路２１から出力される前記結合電圧
と前記電圧分割器１１の出力電圧とを所定の速度
で連続的にかつ反復的に比較し、前記ランプ電圧
が前記複数の分割出力電圧の１つに等しくなると
き迄に変化するのに要する時間内に複数回だけ比
較する比較器１４と、前記ランプ電圧が前記複数の分割出力電圧の１
つに等しくなるとき迄に変化するのに要する時間
内に上記比較器１４の比較回数を計数するととも
に、前記各比較において、反復的に比較された前
記結合電圧に対応する分割タツプ番号の値を合計
して合計値を計算し、かつその合計値を前記計数
された比較回数で割ることによつて前記連続的な
比較にわたつての平均値を計算する制御回路１６
と、前記制御回路１６から出力される前記平均値か
ら前記比較器１４の動作の開始時点におけるラン
プ電圧に対応する分割タツプ番号の値を減算して
減算結果値を計算し、当該減算結果値に基づいて
前記入力アナログ電圧の実際の値を示すデイジタ
ル出力信号を発生する減算回路１６とを備えたこ
とを特徴とする。

［作用］本考案の説明に当つては、簡単な例を考察する
と便利である。

最初に上記電圧分割器の出力電圧における連続
する２つのタツプにわたつ比較動作を行なつて、
結合された電圧における上記電圧分割器の２つの
タツプを決定する。ここで、未知の電圧はステツ
プQ₀の値とより高い次のステツプQ₁との間の行
程の1/4にあるものとする。ランプ電圧がゼロか
ら始まるときに未知の電圧に対して線形のランプ
電圧を加算したものを考え、電圧分割器の１つの
電圧間隔に等しい時間に対してｎ個の比較が実行
される。このとき、（3/4）ｎ個の連続した比較動
作が、比較器が結合された電圧がQ₁となること
を検出する前に、実行される。反復比較の開始点
と結合された電圧がQ₁となるとき（例えば（3/
４）ｎのとき）の間の比較動作の数を計数するこ
とによつて、未知の電圧の端数値が補間される。

しかしながら、ランプ電圧は或る既知のレベル
から開始するようにさえすれば、必ずしもゼロか
ら開始する必要はない。従つて、ランプ電圧が上
記電圧分割器の出力の或るステツプに対応する値
P₀に達したときに反復比較を開始する。この場
合、未知の入力電圧は、上記決定されたQ₀値か
らP₀値を差し引くことによつて決定される。こ
こで、ランプ速度を予め決めておいてもよく、こ
のとき数値ｎを既知のものとし、反復比較は、
（3/4）ｎ個の個目のサンプルまで実行する必要が
ある。

上記の技術によれば、上記電圧分割器の出力電
圧の電圧間隔間の補間によつて向上した分解度が
得られることは明らかである。ランプ電圧および
反復比較は、上記電圧分割器の出力の１つの電圧
間隔よりも長く続けられることが好ましい。これ
により、上記補間は上記電圧分割器の出力の或る
特別な電圧間隔の精度そのものに依存するのでは
なくなり、複数の電圧間隔の平均的精度に関連す
るようになる。

例えば、ランプ電圧の変化が、P₁，P₂，P₃及
びP₄までの４つの連続したタツプ電圧が続くと
する。また、１つのタツプから次のタツプまでに
ランプ電圧が変化するときにｎ個の比較動作が実
行されるものとする。入力電圧の端数値が２つの
タツプ電圧間の行程の1/4に位置するものとする
と、上記技術においては、タツプ番号Ｑを示す結
合された電圧に対して（3/4）ｎ個の比較動作時
のＱ値が合計され、次いで、（Q₀＋１）を示すｎ
個の比較動作時のＱ値が合計され、（Q₀＋２）を
示すｎ個の比較動作時のＱ値が合計される。次い
で、（Q₀＋３）を示すｎ個の比較動作時のＱ値が
合計される。最後に（Q₀＋４）を示すｎ／４個
の比較動作時のＱ値が合計される。従つて、全体
で4n個の比較動作が実行される。この4n個のタ
ツプ番号Ｑ値の計数値を合計して平均化すると、
必要な値は平均値からランプの適当な合計の値を
減算することにより決定されることがわかる。ラ
ンプ電圧の適当な全体の大きさは、ランプ電圧が
P₄まで連続して上昇するとき（P₀＋P₃）／２で
あることがわかる。

ここで、電圧分割器のタツプ電圧P₀，P₁，P₂
等の値が正確に電圧間隔だけ異なる場合には、１
つの電圧間隔にわたつて合計を計算しかつ平均を
計算することによつて同一の結果を得ることがで
きる。もし正確に異なる場合は、４個の電圧間隔
にわたつて加算して平均値を計算することによつ
てより改善された正確さを得ることができる。

これは数学的には、得られた比較値を加算し
て、ランプ電圧がP₀とP₁との間にある間に得ら
れた各比較値に対して０を減算し、ランプ電圧が
P₁とP₂との間にある間に得られた各比較値に対
して１を減算し、ランプ電圧がP₂とP₃との間に
ある間に得られた各比較値に対して２を減算し、
最後に得られた合計値を全体の比較動作の数で割
つた平均値を求め、当該平均値からP₀を減算す
る。必要な値が決定される際の精度はもはや上記
電圧分割器の出力電圧の電圧間隔の電圧精度に依
存するのではなく、複数の比較動作の数の平均精
度に依存すということは明らかである。

［考案の効果］このように、本考案による方法は、電圧間隔間
に直線状補間を利用することにより、アナログ−
デイジタル変換装置の分解度を上記電圧分割器内
のタツプ電圧の数により決定される分解度以上に
向上させることができる。上記電圧分割器の精度
が高ければ、分解度の向上により精度も向上す
る。しかしながら、上述のように、上記電圧分割
器の出力の数タツプにわたるランプ電圧を利用す
ることにより、上記電圧分割器の２つのタツプ電
圧間の電圧間隔に等しい電圧における誤差を有効
的に平均化することができる。従つて、ランプ電
圧が64個のタツプ電圧にわたつて変化する場合
は、その全体の直線性は１つのタツプ電圧しか使
用されない場合の64倍も改善されることになる。
多数の比較動作にわたるランピングを用いること
によつてフルスケールの読みの大きさを低減す
る。上記電圧分割器の出力が256個のタツプ電圧
を有し64個の電圧間隔にわたつてランプ電圧が変
化したとき、フルスケールの読み取り値は、192
個のタツプ電圧範囲に対応する、最大範囲を有す
ることになる。

従つて、本考案によれば、分解度を向上させる
ことが可能であるとともに、直線性の問題を減少
させることにより、測定が行なわれる時間が十分
であれば、得られるべき精度をも向上させること
ができる。

上述の説明においては、電圧ランプを上向きの
ランプとしたが、必ずしもそうである必要はな
い。ランピングは上向きでも下向きでもよく、ま
た、ランプを交互に上向きと下向きにしてもよ
い。補間のために所望のタツプ数をカバーすると
ともに必要な比較動作を実行するため、ランピン
グの速度は十分に遅くしなければならない。直流
電圧または非常にゆつくりと変化する電圧の変換
については、このことは問題にならない。交流電
源の電圧の測定については、交流波形に同期する
パルスサンプリングを採用してもよい。波形が正
弦波状の場合には、合計、平均化技術が採用され
ているため、各サイクルについて複数のサンプル
を使用することが可能である。上記の技術を50Hz
の電圧を測定するのに使用した場合、アナログ−
デイジタル変換の行なわれる時間は約１秒であ
る。

［実施例］第１図は、本考案の１実施例を構成するアナロ
グ−デイジタル変換器の構成を示すブロツク図で
ある。

第１図において、定電圧源１０は、直列に接続
された256個の抵抗１２と、抵抗器と回路の端部
との間にあつて回路の１端に対し既知電圧出力を
供給する256個のタツプ１３を設けたタツプ装置
とを備えた上記電圧分割器１１に対して非零の安
定既知電圧を供給する。これらの１つのタツプ１
３から出力される分割出力電圧は、コンパレータ
（比較器）１４中で、ライン１５上の電圧との比
較に利用される。

タツプ１３のコンパレータ１４への切り換え接
続は、マイクロプロセツサ１６により制御される
電子切り換え装置１９によつて実行される。

第１図に示すように、定電圧源１０は所定の既
知電圧Vrを、直列に接続された256個の抵抗１２
からなる電圧分割器１１の両端に印加するととも
に、ランプ電圧発生器２２に出力する。ここで、
各抵抗１２の両端にはタツプ１３が接続され、各
タツプ１３はそれぞれ電子切り換え装置１９の
256個の入力端に接続される。電子切り換え装置
１９は、マイクロプロセツサ１６による制御に基
づいて、256個の入力端を選択的に切り換えて１
個の入力端に入力される電圧信号を選択信号S4
としてライン25上に出力する。ここで、256個の
タツプのうちコンパレータ１４に0Vの出力信号
S4を出力する最下端のタツプのタツプ番号を０
とし、それ以降昇順でタツプ番号をタツプ１３に
対して割り当て、コンパレータ１４に既知電圧
Vrである出力信号S4を出力する最上端のタツプ
のタツプ番号を256とする。

コンパレータ１４は出力信号S4とS5とを比較
し、一致したとき検出信号S10をライン２６を介
して出力する。

マイクロプロセツサ１６は，コンパレータ１４
からのライン２６上の出力信号S10に応答して、
未知のアナログ電圧の値を示すデイジタル形式の
出力信号（デイジタル出力表示）S6をライン１
７を介して表示装置１８に出力する。ここで、表
示装置１８にとつて代わつて、例えばデイジタル
データ処理装置等に出力するようにしてもよい。

以下の記述おいて、測定すべき電圧は、50Hzの
周波数を有する正弦波又は実質的に正弦波交流電
圧であり、当該測定すべき交流電圧に同期して各
サイクルに対して複数個のサンプルを、上記測定
すべき電圧波形に同期した所定のサンプリング点
でサンプリングし、サンプリングされた電圧を平
均化することにより、交流電圧を測定することを
可能にする。

第１図に示した実施例において、経過時間とと
もに線形に上昇するランプ電圧を発生するランプ
電圧発生器２２から出力されるランプ電圧は合計
増幅器２１の第２の入力端子に入力される。ここ
で、ランプ電圧発生器２２から出力されるランプ
電圧は上記電圧分割器１１から出力される出力電
圧の最大値以内であつて電圧分割器１１から出力
される複数の分割出力電圧にわたつて変化され
る。一方、変換すべき未知のアナログ電圧信号は
合計増幅器２１の第１の入力端子に入力される。
ここで、上記ランプ電圧は、交流電圧を同期して
サンプリングするために必要な適当な複数個のサ
ンプルを得ることができるように時間だけ連続的
に出力される。

ランプ電圧発生器２２から出力されるランプ電
圧信号S1はスイツチ２３の接点Ａ側を介してコ
ンパレータ１４の第１入力端子に出力信号S5と
して入力される。また、合計増幅器２１は第１と
第２の入力端子に入力される電圧信号S2，S1を
合計し、すなわち加算して出力信号S3としてス
イツチ２３の接点Ｂを介してコンパレータ１４に
対して出力信号S5として出力する。ここで、ス
イツチ２３は後述の方法でマイクロプロセツサ１
６により制御される。

コンパレータ１４は、第２の入力端子２５を有
し、その入力端子２５は上記切換ユニツト１９を
介して電圧分割器１１上の選択されたタツプ１３
に順次接続される。コンパレータ１４は、こうし
て、選択されたタツプの電圧を、未知の電圧およ
びランプ電圧の合計と比較する。比較した値が等
しくなると、コンパレータ１４はマイクロプロセ
ツサ１６に出力信号S10をライン２６を介して出
力する。

第３図はコンパレータ１４の動作を示す図であ
る。以下、第３図を参照してコンパレータ１４の
動作について説明する。

(1) マイクロプロセツサ１６は電子切り換え装置
１９を制御してタツプ１３を順次タツプ番号の
昇順で所定の周期で選択的に切り換えて、電圧
分割器１１の１つのタツプ１３から出力される
電圧信号を出力信号S4としてコンパレータ１
４の第２の入力端子に出力する。ここで、出力
信号S4は第３図に示すように階段状になり、
すべてのタツプ１３を走査して切り換えるため
に40μ秒を要する。また、コンパレータ１４は
第１の入力端子に入力される出力信号S5と電
子切り換え装置１９から出力される出力信号
S4とを比較する。

(2) いま出力信号S5が第２図に示すようにタツ
プ番号が128のタツプから出力される電圧信号
であるとすれば、コンパレータ１４が出力信号
S5がタツプ番号128の電圧信号S4を超えたこと
を検出したときその検出を示す例パルス形状の
検出信号S10をマイクロプロセツサ１６に出力
する。

(3) マイクロプロセツサ１６は、上記検出信号
S10を受信したときの、電子切り換え装置１９
で選択したタツプ番号（この例では128）を読
み取ることにより、比較検出を終了する。

(4) 出力信号S5に対応するタツプ番号を識別す
る上記比較検出動作は、上述のように約40μ秒
を要する。

(5) 詳細後述するＤ／Ａ変換の動作中において、
比較動作の結果を出力する、すなわち検出信号
S10を出力することが、約40μ秒に１回の割合
で行われる。

第２図は本実施例のアナログ−デイジタル変換
器の動作を示す図である。以下、第２図を参照し
て本実施例のアナログ−デイジタル変換器の動作
について説明する。

測定すべきアナログ電圧信号が端子２０に入力
される。

(1) まず最初にスイツチ２３が接点Ａ側に切り換
えられ、ランプ電圧発生器２２は速いランプ電
圧を発生して出力信号S1として出力し、当該
出力信号S1はスイツチ２３の接点Ａ側を介し
て、出力信号S5としてコンパレータ１４の第
１の入力端子に入力される。

(2) コンパレータ１４は上記出力信号S5を電子
切り換え装置１９からの出力信号S4（例えば、
タツプ番号128の電圧）と比較する。

(3) 速いランプ電圧がタツプ番号128の電圧を超
えたとき、マイクロプロセツサ１６はランプ電
圧発生器２２内のスイツチ２８を制御して、ラ
ンプ電圧発生器２２に遅いランプ電圧を発生さ
せる。

(4) マイクロプロセツサ１６は第３図を参照して
説明したように、電子切り換え装置１９を制御
してタツプ１３を選択的に切り換えて比較動作
を実行する。この比較動作はランプの速度に比
較して非常に速い速度で繰り返される。各比較
動作において、マイクロプロセツサ１６はラン
プ電圧以下のすぐの分割電圧のタツプ番号（例
えば128）を検出する。

(5) タツプ番号が129になつたとき、このタツプ
番号に対応する分割電圧はP₀とし、マイクロ
プロセツサ１６はスイツチ２３を接点Ｂ側に切
り換える。これによつて、ライン１５には、端
子２０に入力される未知の入力電圧とランプ電
圧発生器２２から出力される遅いランプ電圧と
の結合電圧が出力されてコンパレータ１４の第
１の入力端子に入力される。

(6) 次の比較動作において、結合された電圧以下
のすぐの分割電圧のタツプ番号が識別され、
Q₀とし、例えば第２図に示すように160であ
る。

(7) 次いで、マイクロプロセツサ１６はスイツチ
２３を接点Ａ側に切り換えた後、次の比較動作
において再びランプ電圧以下のすぐのタツプ番
号を識別する。

(8) 次いで、スイツチ２３は接点Ｂ側に切り換え
られ、上記結合電圧以下のすぐの分割電圧タツ
プ番号が識別され、ここで、Ｑ値を付すが、当
該例ではいまだタツプ番号はQ₀＝160である。

(9) 上記ステツプ(7)及び(8)がそれぞれ40μ秒の速
い速度で繰り返される。

(10) 一般に未知の入力電圧がaX＋Ｙで表され、
ここで、Ｘは整数であり、ａは電圧分割器１１
の２つの隣接するタツプの間の電圧差であり、
Ｙはａよりも小さい電圧値である。本考案の特
許請求の範囲における「整数値成分」はaXで
あり、「端数値成分」はＹである。

(11) ここで、例えばＹが（1/4）ａであるとき、
第１図に示すように、Ｘは160−129＝31であ
る。

(12) 明らかに、上記ステツプ７においてスイツ
チ２３を接点Ａ側に切り換えたときの例えばｎ
回の比較動作の後に、上記ランプ電圧は次のタ
ツプ電圧、すなわち（P₀＋１）を超える。

(13) 上記ステツプ11から明らかなように、スイ
ツチ２３が接点Ｂ側に切り換えられたときの最
初の（3/4）ｎ回の比較動作はタツプ番号160を
識別するであろう。すなわち、 Q₀＝Q₁＝…＝Ｑ（（３／４）ｎ−１＝160とな
る。

(14) 次いで、Ｑ（3/4）ｎからＱ（ｎ−１）まで
は161である。

(15) これらの比較動作中において、マイクロプ
ロセツサ１６は上記Ｑ値を合計してそれらの和
を計算する。ｎ回の比較動作の後に合計された
和は（３／４）ｎ×160＋（１／４）ｎ×161と
なる。次いで、マイクロプロセツサ１６はこの
和をｎで割つて次式を得る。

（３／４×160＋（１／４）×161＝160（１／４） (16) 次いで、マイクロプロセツサ１６は、上記
得られた値からランプ電圧の開始電圧P₀＝129
を減算することによつて未知の電圧を計算す
る。このとき、未知の電圧は（31a＋（１／４）
ａ）Ｖとなる。実際において、正確さはｎの大
きさに依存している。すなわち、１つのタツプ
電圧から次のタツプ電圧に向かうランプ電圧の
時間に対してどれだけ多くの回数の比較動作を
行うかどうかに依存している。

(17) 正確さを増大させるためには、比較動作が
別のｎ回の比較動作のために連続的に実行され
る一方、スイツチ２３が接点Ａ側に切り換えら
れたときのランプ電圧はP₁＝130からP₂＝131
になる。一方、結合された値QnからＱ（2n−
１）までが識別されかつそれらの合計値が計算
される。

(18) 上記ステツプ11における未知の電圧の計算
のために、Ｑ値の合計値は、（３／４）ｎ×160＋ｎ×161＋（１／４）ｎ
×162となる。

ここで、マイクロプロセツサ１６において、ラ
ンプ電圧がP₁とP₂（P₀＋１とP₀＋２、すなわちｎ
×１回の比較動作）との間にあるとき各比較動作
に対して１つのタツプ電圧を差し引く必要があ
る。

このとき、補正された和は比較動作の全体の回
数2nで割ることによつて、次式を得る。

｛（３／４）×160＋１×161＋（１／４）×162−
１｝／２＝｛２×160＋２×（１／４）｝／２＝160（１／４）これは、ステツプ15と同一の結果となる。

(19) さらに正確さを改善するためには、別の電
圧分割器の電圧間隔の間にランプ電圧を上昇さ
せるときに複数の比較動作を実行し、上述と同
様に、ランプ電圧がP₂とP₃との間にあるとき
各比較動作に対してＱ値の合計値から２つのタ
ツプ電圧を差し引くことによつて補正すればよ
い。これによつて、個々の電圧分割器の正確さ
（許容度）に依存して少なくなるにつれてこの
正確さが改善される。

交流波形の測定においては、全サンプルを確実
に同極性にするため、未知の電圧に対し、既知の
値のオフセツト電圧が加えられる。言い換えれ
ば、交流波形にオフセツト電圧を加えることによ
つて、例えば正の同極性の電圧とすることができ
る。このオフセツト電圧はランプ電圧発生回路２
２から供給される。測定の目的のために必要なラ
ンピングの速度が遅いため、ランプ電圧発生器２
２は、遅いランプ電圧を出力することを開始する
前に、オフセツト電圧に対して非常に速いランピ
ングを行う。すなわち第２図に示すように速いラ
ンプ電圧が出力されている。これによつて、測定
の速度を高めることができる。当該オフセツト電
圧は、電圧分割器１１の中途の電圧に設定すると
便利である。

従つて、上記急速なランピングは以下のように
制御される。すなわち、スイツチ２３が接点Ａに
切り換えられた状態で、急激な変化するランプ電
圧を高速度で電圧分割器１１の出力と反復して比
較し、電圧分割器１１のタツプ番号が129に達し
たときに急速なランプを停止する。

次に速度の遅いランプが開始される。このよう
にして、27で示されるようにマイクロプロセツサ
１６からの、ランプ電圧発生器２２の制御によ
り、電圧分割器１１の出力から必要なオフセツト
電圧から得られる。ランプ電圧発生器２２は、電
子切り換えユニツト１９の切り換え順序がライン
２６上の信号によつて示される適当なタツプ番号
（この例では、128）に達したときに速度の遅いラ
ンプを開始すべく作動するスイツチ２８を有して
いる。

以下の記載から明らかなように、当該ランピン
グは上向きでも下向きでもよく、また、上向きと
下向きとを交互に行なつてもよい。しかしなが
ら、本考案の構成の説明においては、電圧が上向
きにランプすることにしておくと便利である。

スイツチ２３は接点Ａに保持されて、コンパレ
ータ１４とマイクロプロセツサ１６とによつて決
定された値Ｐが読み取られる。読み取られた値Ｐ
は、読み取りが実行された時刻におけるランプ電
圧の瞬時の大きさを含む、電圧分割器１１のタツ
プ番号を示すものである。こうした読み取りは、
例えば60または100μ秒毎に頻繁に行なわれ、特
に本実施例においては、電圧がゆつくりと上向き
にランプしている間に行なわれる。

ランプ電圧はやがて電圧分割器１１の回路網の
次のタツプ電圧を通過し、値Ｐが変化するであろ
う。この値はデータ値P₀とされる。

次いで、スイツチ２３は接点Ｂ側に切り換えら
れ、未知のアナログ電圧とランプ電圧とを合わせ
た読取り値Ｑがマイクロプロセツサ１６に検出さ
れる。この値Ｑは結合された電圧の瞬時値を示す
ものであり、ランプ電圧がP₀に到達した後の最
初の読み取り値ＱはQ₀とされる。

次いで、スイツチ２３は接点Ａ側に切り換えら
れ、ランプ電圧の値が読み取られる。電圧はゆつ
くりとランプし、読取り値は、第１のサンプルに
対し依然としてP₀である、この読取り値は先に
記録された値P₀と比較されるが、変化がない場
合には、スイツチ２３がＢの位置に戻され、Ｑの
値の第２の読取り値Q₁が得られてマイクロプロ
セツサ１６内で第１の読取り値に加えられ、合計
Q₀＋Q₁となる。このプロセスはＰの値が突然P₀
からP₀プラス１に変化するまで、ＰとＱとを交
互に決定しながら続行される。この時点で、累積
合計Q₀＋Q₁＋Q₂＋…Qn−１を、採取された読取
数ｎで割り、P₀を減算することにより、未知の
アナログ電圧を決定することができる。

このようにして得られた値は電圧分割器１１の
出力の２つのタツプ電圧間の直線補間値である。
未知の電圧が、例えば１つのタツプから次のタツ
プへ移行する行程の1/4であつたとすると、ｎ個
の読み取り値の最初の3/4は同一の値Q₀を示し、
ｎ個のサンプルの残り1/4は、値（Q₀＋１）を示
す。読み取り値の数を多くすることにより、所望
の分解度が得られる。

本実施例におけるランピング即ち電圧の変化
は、値P₀を越えて電圧分割器１１の64個の電圧
間隔まで続行される。このためには、未知の電圧
の大きさは192電圧間隔以下にして、最大ランプ
電圧が加えられた際に電圧分割器１１の出力との
比較ができるようにしなければならない。平均化
は、50Hzの波形の各サイクルの全ての読み取り値
について行なわれる。ランプ電圧の全範囲にわた
つて256個のサンプルが採取される。図中２４で
示されるように、ランプ速度を調節する機構を備
え、電圧分割器１１の電圧間隔分だけ変化する時
間がｎ個の読み取りを実行するような時間になる
ようにすると便利である。読み取り速度はマイク
ロプロセツサ１６により制御される。

ランプ電圧及び未知の電圧の組合せの全ての読
み取り値（即ち比較により記録された電圧分割器
１１のタツプ番号）が合計される。この合計値
は、ランプ電圧がP₀以上の第１番目のタツプ電
圧と第２番目のタツプ電圧との間にあるとされた
場合には、各読み取り値から１電圧間隔だけ差し
引き、また、測定されたランプ電圧がP₀以上の
第２番目のタツプ電圧と第３番目のタツプ電圧と
の間にあるとされた場合には各読み取り値から２
電圧間隔だけを差し引くことにより補正される。
補正された合計値を全読み取り数で割り、P₀を
差し引くことにより、未知の電圧の値が求められ
る。この計算は、マイクロプロセツサ１６で行な
われる。この計算については、場合により種々の
ステツプが数学的に適用できることが明らかであ
る。

未知の電圧が直流電圧、または非常にゆつくり
としか変化しない電圧である場合には、測定に必
要な時間が十分に取れる。しかしながら、本考案
の装置は、上述のように、マイクロプロセツサの
作動を電源の周波数と同期させることにより、例
えば周波数50Hzの交流電源の電圧測定にも容易に
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る一実施例のアナログ−
デイジタル変換器を示すブロツク図、第２図は、
第１図のアナログ−デイジタル変換器の動作を示
す図、第３図は、コンパレータ１４の動作を示す
図である。１０……定電圧源、１１……電圧分割器、１２
……抵抗、１３……タツプ、１４……コンパレー
タ、１６……マイクロプロセツサ、１８……表示
装置、１９……電子切り換え装置、２１……合計
増幅器、２２……ランプ電圧発生器、２３，２８
……スイツチ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】入力アナログ電圧が、所定の同等の電圧間隔で
発生された分割出力電圧の１つに対応する整数値
成分と、前記整数値成分と入力アナログ電圧の実
際の値との差に対応する端数値成分とを有してお
り、前記入力アナログ電圧を、前記入力アナログ
電圧の値を表すデイジタル出力信号に変換する装
置であつて、複数の分割出力電圧を前記同等の電圧間隔でか
つ分割タツプ番号を整数値で付して発生する電圧
分割器１１と、経過時間とともに線形に変化するランプ電圧を
発生するランプ電圧発生器２２と、前記入力アナログ電圧と前記ランプ電圧発生器
２２から出力されるランプ電圧とを結合して結合
電圧を発生する合計回路２１と、前記合計回路２１から出力される前記結合電圧
と前記電圧分割器１１の出力電圧とを所定の速度
で連続的にかつ反復的に比較し、前記ランプ電圧
が前記複数の分割出力電圧の１つに等しくなると
き迄に変化するのに要する時間内に複数回だけ比
較する比較器１４と、前記ランプ電圧が前記複数の分割出力電圧の１
つに等しくなるとき迄に変化するのに要する時間
内に上記比較器１４の比較回数を計数するととも
に、前記各比較において、反復的に比較された前
記結合電圧に対応する分割タツプ番号の値を合計
して合計値を計算し、かつその合計値を前記計数
された比較回数で割ることによつて前記連続的な
比較にわたつての平均値を計算する制御回路１６
と、前記制御回路１６から出力される前記平均値か
ら前記比較器１４の動作の開始時点におけるラン
プ電圧に対応する分割タツプ番号の値を減算して
減算結果値を計算し、当該減算結果値に基づいて
前記入力アナログ電圧の実際の値を示すデイジタ
ル出力信号を発生する減算回路１６とを備えたことを特徴とするアナログ−デイジタル
変換装置。