JPS5819945A - 多チヤンネルアナログ・ディジタル変換回路 - Google Patents

多チヤンネルアナログ・ディジタル変換回路

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JPS5819945A
JPS5819945A JP11784181A JP11784181A JPS5819945A JP S5819945 A JPS5819945 A JP S5819945A JP 11784181 A JP11784181 A JP 11784181A JP 11784181 A JP11784181 A JP 11784181A JP S5819945 A JPS5819945 A JP S5819945A
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JP11784181A
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Taku Ihara
伊原 卓
Kunishiro Mori
森 国城
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Kokusai Denki Electric Inc
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Kokusai Electric Co Ltd
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/05Digital input using the sampling of an analogue quantity at regular intervals of time, input from a/d converter or output to d/a converter

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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】 本発明はコンピュータに測定デ刊夕を入力する目的で、
多数のアナログ入力を1個のみのアナログ・ディジタル
変換器(以下A/D変換器と略記する)を用いて次々と
ディジ・タル量に変換する回路の改良に関するものであ
る。
近年コンピュータは計測値処理の分野に広く利用されて
いる。計測の対象である温度、圧力、速度等は通常アナ
ログ電気信号として検出され、これを増幅器で適度のレ
ベルに増幅したのち、A/D変換器を用いてディジタル
信号に変換したものがコンピュータにデータとして入力
される。入力データはコンピュータによって処理され、
また整理された後に記録や制御に使用される。
ところでA/D変換器は高価なものであり、計測の対象
が数百〜数千点になる場合は、対象とするアナログ信号
1個に対しA/D変換器を用いる方式ではその費用は莫
大となり、コンピュータの価格を超えてしまう。従って
計測システムのコストを低減させるため高価なA/D変
換器の数を少なくし、数lOのアナログ信号をリレーな
どで切換え2、次々と1個のA/D変換器で変換する多
チャンネルA/D変換方式が工業的に広く使用されてい
る。この方式はコストを低減させるためには極めて優れ
た方式であるが、近年工業計測に対し要求される精度が
高くなるに従いこの方式の欠点が問題となっている。
問題の原因は詳しくは後述するが、各アナログ\ 信号のための入力増幅器の持っているオフセントや増幅
度の誤差あるいはリレーの熱起電力等の誤差が存在する
ことにあり、これらの誤差が入力信号に混入するため測
定の精度を高めることが困難になっている。そこでこれ
らの誤差を減少させるために補正回路を各入力回路に付
加することが実用されているが、多数の補正回路を用い
れば多数の部品が必要になるので、価格が増大し多チヤ
ンネル型変換回路の目的であるコストの低減に反するば
かりでなく、故障の増大による信頼性の低下、補正作業
を短い期間に繰返して行うための稼動率の低下等の欠点
があり根本的な対策になっていない。
また他の方法として誤差の補正をコンピュータによる演
算で行うことも実行されているが、そのような補正演算
を多数の入力信号について測定の都度実施することは、
それだけコンピュータに余分の仕事をさせることになり
、本来のデータ収集の効率を低下させる結果となってい
る。すなわちこの方法も根本的な対策とは言えない。
本発明は以上のような欠点を除き、精度の高い測定を行
うことを可能としたもので、価格の大幅なL昇や信頼性
の低下、稼動率やデータ収集の効率の低下等を生じない
ことが特長である。以下本発明をさらに具体的に説明す
る。
第1図はこれまで使用されている多チャンネルA/D変
換回路の回路構成例図で、詳しくは図中のCPUを除く
破線で囲んだ部分18がA/D変換回路部、CPU4は
コンピュータである。図中のアナログ信号入力端子A、
B、−・・・Y、zに印加された各入力信号は、入力増
幅器IA、 IB、・・・・IY。
lZ により各チャンネル毎に適当な大きさに増幅され
る。リレー2A、 2B、・Φ・・2Y、 2z  は
各チャンネル毎に配置されたチャンネル接断切替器、す
なわちチャンネル冊閉器群である。第1図の場合測定は
次のように行われる。まずリレー2AがCPU4よりの
リレー開閉信号lOによりて閉じ、チャンネルAのアナ
ログ信号が選択されてA/D変換器8に送られる。こ\
で信号はディジタル信号に変換されCPU4に人力され
る。その後リレー2AはCPU4よりのリレー開閉信号
lOによって開き、チャンネルAについての動作が完了
する。
続いてリレー2Bが閉じられ、同様な過程で次のチャン
ネルBのディジタル化された信号がCPU4に入力する
。このような動作を繰返すことによって全チャンネルの
信号がCPU4に入力する。
この回路は構成が単純であり、測定に高い精度が要求さ
れない場合には有効である。しかし高い精度が要求され
るときは回−路自身が誤差を発生し、入力信号を変化さ
せるので種々の問題が発生する。
これをさらに詳しく説明すると、入力増幅器IA。
1B、・・・・IY、 1zは入力信号が零の場合にも
多少の出力信号(オフセット)が生じ、その大きさは周
囲温度や経過時間によって変化する。また入力増幅51
A、 IB、・・・・lzの増幅度は一定ではなく個々
にばらつきをもち、かつ周囲温度や時間によって変化す
る。さらにリレー2A〜2zの各接点の接触抵抗や熱起
電力等が周囲の状況によって変化し、これらはすべて誤
差の原因となっている。
これらの誤差原因を除き高精度の測定を実行するために
従来用いられている対策には、入力増幅器IA −12
のそれぞれにオフセット補正回路を付加しオフセットが
零になるよう調整する方法、人力増幅器IA −12の
それぞれに増幅度調整回路を付加し増幅度を調整する方
法、リレー2A〜2zに接触抵抗が低くかつ安定してい
る水銀リレーを採用する方法等があり、これらを実施し
慎重に微調整を行えば誤差は低下する。しかし微調整は
人手によって行われ、長時間を必要としその間側室が中
断されるという大きな欠点がある。また各人力増幅器に
補正回路が付加されると部品数は大幅に増加し価格ばか
りでなく故障率も大幅に増加する欠点がある。さらに基
本的な問題は、これらの対策は周囲温度の変化や時間の
経過に伴う誤差の変動については効果がないことであっ
て、これらの変動に対しては微調整を再度実施すること
が必要となる。すなわち高精度の測定を実行するには頻
繁に微調整と較正の作業を繰返すことが必要で、測定工
数の増大と測定装置の稼動率が著しく低くなるという大
きな欠点がある。
従来用いられている別な対策として誤差の補正をコンピ
ュータによる演算で行う方法があることは前記の通りで
あるが、この方法は各回路の誤差を回路により補正する
のではなく、測定動作に必要な頻度で較征動作を挿入し
、その時点での各チャ/ネルの誤差を1確に把握してコ
ンピュータのメモリに記憶させ、得られた各自の測定結
果をその記憶内容に従って演算で補正する方法である。
この方法は部品数の増加は少なく、価格や故障率もあま
り増加しないので優れており、較正作業が人手によらず
コンピュータにより短時間内で行われるため、測定装置
の稼動率も良好である。しかし測定の規模が大きくなり
数千、数万の測定をごく短時間でオンラインリアルタイ
ムで処理する場合には、コンピュータが各チャンネルに
ついて補IF演算を測定のっど繰返すため、本来の目的
であるデータ収集の効率が低下し必要な時間内で測定が
終了しなくなるという大きな欠点がある。
さて本発明の説明に入る。第2図は本発明を実施した多
チャンネルA/D変換回路の構成側図で、CPU4を除
く部分がA/D変換部である。第2図においてアナログ
信号入力端子A、 B、・・・・Y、zにはそれぞれの
入力信号が印加されるが、第2図の回路では較正と測定
の両動作が行われる。
第1に較正動作を説明する。まずコンピュータ4より較
正用信号11が送り出されると、入力増幅器lAは入力
信号が零の状態になる。次にリレー2AがCPU4から
のリレー開閉信号によって閉じ、LAの出力は加算増幅
兼利得可変増幅器(AMP )5に接続される。増幅器
5の出力はA/D変換器3に与えられてディジタル信号
となりCPU4に入力する。この時の増幅器5の出力信
号は入力信号が零であるから本来は零となるべきである
が、前記のオフセット誤差やリレーの熱起電力誤差など
が加算され、ある値をもっことになる。
CPU4はこの誤差出力をメモリ(RAMII’の記憶
素子の1個に書き込む。その記憶゛内容はディジタル・
アナログ(D/A )変換器8によってアナログ信号に
変換されAMP5に出力信号が零となる方向にオフセッ
ト補門信号14として帰還される。次にCPU4より較
正用信号11が人力増幅器IA−12に送り出され、入
力増幅器IAは人力信号がフルスケール(full 5
cale)の状態になり、その出力はディジタル信号と
なってCPU4に入力する。この値は増幅率の変動によ
る誤差を含んでいるので、CPU4はその誤差に相当す
る信号をRAM6の記憶素子の次の1個に書込む。
その内容はD/A変換器7によってアナログ信号となり
増幅度調整信号15としてAMP5に増幅度が規定の値
となるように帰還される。この後CPU4よりのリレー
開閉信号10の断によってリレー2人は開いて、これで
1つの回路の較正動作が終了する。
次に再びCPU4よりの較正用信号11の印加によって
入力増幅器IBは入力信号が零の状態となり、続いてリ
レー2Bがリレー開閉信号lOによって閉じ、あとは上
記と同様の過程で誤差補正破がRAM6の次の1個に記
憶されてオフセット誤差の補正が行われ、次に利得の補
正が行われる。
以下同様な手段が繰返されて全チャンネルの較正を終r
する。
次に第2の測定動作を説明する。まずリレー2AがCP
U4よりのリレー開閉信号lOによって閉じ、チャンネ
ルAのアナログ信号が選択されAMP5に′入力する。
それと同時にメモリRAM6に対してCPU4からアド
レス信号12が送られチャンネルAに対応した記憶素子
が選択され、記憶されている誤差補正情報5がD/A変
換器7および8によりアナログ信号であるオフセット補
正信号および増幅度調整信号となりAMP5に送られる
。従って入力したアナログ信号はAMP5で誤差の補正
が行われ、A/D変換器8には誤差な含まない信号が入
力され、ディジタル信号化された出力1icpu4に入
力される。こ\でリレー2AがCPU4よりのリレー開
閉信号IOによって開き、チャンネルAについての測定
を終了する。次にリレー開閉信号lOによってリレー2
Bが閉じ上記同様に誤差を補正された信号がCPU4に
入力され、上記のような動作を繰返すことにより全チャ
ンネルの信号がCPU4に入力される。
実際の測定に当っては最初各チャンネルの較正動作を行
い、次にチャンネル毎の測定動作を行うが、交互に行う
のではなく連続した測定動作に適切な頻度で較正動作を
挿入することにより、周囲温度や時間の経過による誤差
を低い範囲に抑止することが可能である。
上記のような本発明方法の特長は、精度の高いことを要
求される測定に従来は人手による調整を行い長時間を必
要としたのに対し、調整がCPU4からの命令によって
自動的に行われるため極めて短時間で測定できること、
従来の方法のように各チャンネルに補正回路を付加する
のではなく、全チャンネルに対して1個の共通部分(二
補正機能を集約するので、回路が単純で部品個数の増加
が少なく、従っ5て故障率や価格の増加が少ないこと、
CPU4に対しては補正ずみの信号が入力するのでCP
U4は補正演算を行う必要がなく、従って効率良くデー
タ収集を行うことが可能なことである。これらの特徴は
従来方法の難点を除去し、実用上極めて大きな効果を生
ずるものである。
なお第2図に示した例は、増幅度調整信号を加算増幅器
兼利得可変増幅器(AMP ’)5に帰還する方法であ
るが、他の実施例として増幅度調整信号をA/D変換器
3の基準電圧端子に帰還させることによりA/D変換器
の利得を制御する方法がある。後にの方法においても前
者と全く同じ効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来使用されている多チャンネル用A/D変換
回路の構成例図、第2図は本発明による多チャンネル用
A/D変換回路の構成例図である。 A−Z・・・・アナログ信号入力、 IA −12・・・・入力増幅器、 2A〜22−・・リレー、 8・・・・A/D変換器、
4 am am =r 7ピユータ(CPU)、5・・
・・加算増幅器兼利得可変増幅器(AMP)、60−・
メモリ素子群(RAM)、 ?、8・・・・D/A変換器、 IO・・・・リレー開閉信号、 11−・・・較正用信号、 12・・・−アドレス信号
、18・・・・多チャンネル用A/D変換回路、■4−
・・・オフセット補正信号、 15・・・・増幅度調整信号。 代理人 大垣 学 外1名

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多チヤンネルアナログ入力をチャンネル毎に増幅
    する入力増幅器群と、コンピュータよりの開閉信号によ
    って開閉し入力増幅器群の出力をチャンネル順に加算増
    幅兼利得可変増幅器に切替送入するチャンネル開閉器群
    と、1個の加算増幅兼利得可変増幅器と、加算増幅兼利
    得増幅器よりのアナログ信号入力をディジタル信号に変
    換して外部のコンピュータに送出するA/D変換器と、
    コンピュータよりの誤差補正情報をコンピュータよりの
    アドレス信号によって指定のアドレスに記憶するRAM
    メモリと、RAMメモリより出力されるオフセクト補正
    信号をアナログ信号化する第1のD/A変換器と、RA
    Mメモリより出力される増幅度調整信号をアナログ信号
    化する第2のD / A変換器とを具備し、コンピュー
    タより入力するチャンネル開閉信号と入力増幅器の入力
    信号を零およびフルスケールの状態とする較正用信号お
    よびメモリアドレス信号とにより各チャンネル毎の測定
    動作と数回の測定動作前に挿入した較正動作を行い、そ
    の出力をコンピュータに送出することを特徴とする多チ
    ヤンネルアナログ・ディジタル変換回路。
  2. (2)アナログ化されたオフセット補正信号と、増幅度
    調整信号とを加算増幅兼利得可変増幅器に与えることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多チヤンネルア
    ナログ・ディジタル変換回路。
  3. (3)アナログ化されたオフセット補正信号を、加算増
    幅兼利得可変増幅器の補正に、また増幅度調整信号をA
    /D変換器の基準電圧の調整にそれぞれ与えることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の多チヤンネルアナ
    ログ・ディジタル変換回路。
JP11784181A 1981-07-29 1981-07-29 多チヤンネルアナログ・ディジタル変換回路 Expired JPS5952459B2 (ja)

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JPS5952459B2 JPS5952459B2 (ja) 1984-12-19

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60175139A (ja) * 1984-02-22 1985-09-09 Toshiba Corp デ−タ収集装置
JPS6354543A (ja) * 1986-08-25 1988-03-08 Minoru Hosoya 畜舎の換気装置
JPS63123935A (ja) * 1986-11-10 1988-05-27 Toshiba Corp 換気扇
JPS63196121A (ja) * 1987-02-09 1988-08-15 Nec Corp 符号復号装置

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JPS63196121A (ja) * 1987-02-09 1988-08-15 Nec Corp 符号復号装置

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