JPS6181029A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPS6181029A
JPS6181029A JP20333184A JP20333184A JPS6181029A JP S6181029 A JPS6181029 A JP S6181029A JP 20333184 A JP20333184 A JP 20333184A JP 20333184 A JP20333184 A JP 20333184A JP S6181029 A JPS6181029 A JP S6181029A
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JP
Japan
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integrator
signal
pulse width
output
comparator
Prior art date
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Pending
Application number
JP20333184A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kawarabayashi
瓦林 宏
Shusaku Shimada
修作 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Hokushin Electric Corp filed Critical Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication of JPS6181029A publication Critical patent/JPS6181029A/ja
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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、帰還形パルス幅変調(以下これをPWMと略
す)を利用したA/D変換器に関する。
(従来の技術) 第3図は、状来のPWMを利用したA 、/ D変換器
の一例を示すブロック図である。このA/D変換器は、
入力端子1に印加される入力信号Vinを積分する積分
器2と、この積分器2の出力と基準電位(省レベル)と
を比較りるコンパレータ3と、このコンパレータの出力
によって正、負極性の基Q電圧±Esを積分器2の入力
側に与えるスイッチSWと、コンパレータ3から得られ
るパルス幅信号と端子4に印加されているクロック信号
とを入力するゲート回路5と、このゲート回路5がらの
パルスを計数Jるカウンタ6と、クロック信号CLKを
分周し方形波クロック信号±PBを積分器2に与える分
周器7とで構成されている。
第4図は第3図に示すA 、/ D変換器の動作波形(
4である。入力信号vinは、方形波クロック信号±P
B及びコンパレータ出力で交互に切換えられる阜準電圧
士ESととらに積分器2に加えられる。
積分器2はこれらの(m号を積分し、第4図〈l\)に
示すような出力信号Eoを出力する。コンノペレ〜り3
は、積分器2の出力像@EOを零レベルと比較し、EO
>Oのときは+ESが、Eo<○のときは−ESが積分
器2へ負帰還されるようにスイッチSWを駆動する。こ
こで、スイッチSWが+ES側または−ES側に接して
いる113間は、入力信号vinの大きさによって変化
し、その1周期にわたる平均値がちょうど入力信号Vi
nと打ち消し合うところで平衡状態となる。
積分器2に与えられている方形波りOツク信号±PBは
、積分器2.コンパレータ3.スイッチ’!     
 S Wを含んで形成されているPWM回路20を動□
”     作させ、繰り返し周1111Tを決めるも
ので、その1周明の平均値は零となっている。
いま、スイッチSWが+ES側に接している開門を下1
 、−ES 11111に接している開門をT2とすれ
ば、平衡状態では入力抵抗R1と抵抗RfとがRi =
R1°とすれば、次式が成立する。
Vin・丁−ES  (T2−丁1) Vin/EEs = (T2−Tl ) /Tこの式に
おいて、T=T++72は方形波クロックの周期であり
、入力信号Vinは、基準電圧ESのパルス幅の差(丁
2T+>に比例することとなる。カウンタ6は、ゲート
回路5から出力されるクロックを計数することにより、
パルス幅の差(T2  Tl)を1りるもので、これに
よって入力信号■inをディジタル化する。
(発明が解決しようとする問題) このような動作をなす従来のA/D変換器は、A/D変
換の確度が、積分定数、方形波クロック電圧や積分器2
を構成している増幅器の増幅度などの影響を受けず、高
い精度で△/D変換をt′:rなえるという特長がある
が、A/D変換時間が方形波クロックの周期で規制され
、A/D変換時間を短くすると、これに対応して分解能
が低下するという問題点があった。
本発明は、従来技■・iにおけるこのような問題点に鑑
みてなされた6ので、その目的は、簡単な回路を付加り
ることによって、短い時間で、高分解能のAlO2換が
行なえるA10変換冴を実説することにある。
(問題点を解決するための手段) このような問題点を解決する本発明は、入力信号と方形
波クロックと正負極性の桔準信号とを入力する第1の積
分器と、この第1の積分器の出力と零レベルとを比較す
る第1のコンパレータと、この第1のコンパレータの出
力に応じて前記i′IE負極性の基ill信号を交互に
切換えるスイッチとを含んで構成されるパルス幅変調回
路、このパルス幅変調回路から得られるパルス幅(m号
を利用してディジタル信号を得る回路を匠えた帰i!形
パルス幅変調方式のA/D変換器において、前記入力信
号がスイッチを介して印加されるとともに、前記パルス
幅変調回路からのパルス幅信号に応じて正。
負1〜性に切換わる基準信号が印加される第2の積分器
と、この第2の積分器の出がとルベルとを比較する第2
のコンパレータと、この第2のコンパレータの出力に応
じて所定の重み付けをし/、:信号を前記第2の積分器
に負帰還させる手段と、前記所定の重み付けをした(m
号のtIl電時開時間数する手段とを設けたことを特徴
とするものである。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明づ”る
第1図は、本発明の一実施例を承りブロック図である。
この図において、第3図の各部分と対応する部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。本発明のA/D変
換器は、第3図のものにおいて、入力信号vinをスイ
ッチSW○を介して入力するとともに、帰還形PW〜1
回路20のコンパレータ3から4qられるパルス幅信号
のパルス幅に対応して切換わる正、負極性の基準信号±
lsを    “入力する積分器8と、この積分器8の
出力と零レベルとを比較するコンパレータ9と、このコ
ンパレータ9の出力に応じて所定の重みptけをした信
号(−Es/100)を積分器8の入力側にn帰還させ
る帰還手段10と、所定の重み付けをした信号の放電時
間を計数するための手段(ゲート回路11と第2のカウ
ンタ12)とを設置プている。
第2図は第1図装置の各点にお【ノる波形を示した動作
波形図である。コンパレータ3がら1F4られるパルス
幅信号PNは、それぞれフリップフロップ回路FFI、
FF2に印加され、ここでクロック信号CL、 Kを利
用してこのクロック信号CLKの周期の!1倍艮に吊子
化する。フリップフロップFF2の出力は、更にフリッ
プフロップFF3を通して、クロック信号CL Kの1
周期分元の状態より゛H″レベルの状態が良くなるよう
にする。
これらの吊子化されたパルス幅信号は、ゲート回路Gl
、G2.G3を介してパルス幅信りPH及びPLとし、
このパルス幅(を号によって、スイッチS W 1を−
ES(It!Iと+ES側とに交互に駆動し、パルス幅
信号の1周期の間、正、負極性の基準電流出1sを、積
分器8の入力端に与える。同時に、スイッチSWOがゲ
ート回路G4を経た信号PGにJ、って駆動され、入力
信g、 V i nに対応しIζ入力電流1 in2を
、パルス幅信号の1周期(T)の間与える。これによっ
て、積分器8は、パルス幅信号の1周期の間、入力信号
1in2と、パルス幅信号のパルス幅の差に対応した信
号との引き算を行なう。そして、パルス幅信号の1周期
が終了した時点で、人力信号[in2と吊子化された時
間長流入したり準電流±Isによる流入電流の差(これ
を以下陽子化II xという)と、1クロツクパルス長
だけ余分に流入された+Isによるチャージの差が余剰
電圧■εとして残る。
次に、パルス幅信号の2周期の間に、この余剰電圧Vε
が零になるように、ゲート回路G5を介してスイッチS
W2を駆動し、所定の重み付IJをした信号(この例で
は−E s / 100)を抵抗17rを介して、I 
f=−Is / 100の基準電流として積分器8の入
力側に負帰還させ放電させる。
この基準電流=Is/100による放電時間(余剰電圧
Vεが零になるまでの時間)T2は、コンパレータ9か
らのパルス幅信号を入力づるゲート回路11及び第2の
カウンタ12によって計測する。
このような動作により、第1のカウンタ6によってカウ
ント値として測れない桁の入力雷流吊を、−Is/10
0の基準電流で青き換えることにより、100倍にして
31数し−Cいる。
いま、組子化誤差電流をΔ(in、クロック信号CLK
の周期をΔtとすると、これらは(1)式のような関係
となる。
−Is ・Δt〈△Jin−100−Δt<ls−Δt
く 1 ) また、第2のカウンタ12での:1故1直N2は、(2
)式で表わされる。
(fs/100−Δl1n) ・100−△t=N2.
Δt−1s/100      (2)(1〉式、(2
)式より、計数値N2は0<N2< 200     
     (3)の範囲をとる。
第2図に示ず動作波形図から明らかなように、スイッチ
SWOを駆動する信号PGの1周期(3t)において、
積分器8のコンデンソ”に蓄えられる電荷の総和は零に
なる。第2図で示づ一符号をそのまま用いると、(4)
式が17られる。
1s(−r++Δt)−(Is  (’r−T+ >+
 [1n−T) = ls −T2 / 100   
 (4)(4)式において、T+=N+  ・Δt (
Nlは第1 カラン’I 6 (1) jt数hfi)
、T==100・Δt。
Tz=Nz  ・Δtとすると(5)式が得られる。
ls(N、+1)Δt−Is  (+00−N【)Δt
+  1001  in−Δ を −IS −N2 ・Δt7/1oo       (5
)(5)式を変形すると、(6)式が1!tられる。
1 in= (TS / 10000)  (100(
2N+ −ion>+ (100−N2 ) J   
(6)第3図に示す従来例の場合について同様に表わす
と(7)式の通りとなる。
11n−(is / 10000) ・100・(2N
+ −100)(6)式において、N2の1ilHJ:
 (3)式より0〜20017)Iil’i ヲ(!:
 ル/j メ、(+00− N Z ) (DIJMハ
、l  (100−NZ  )  l  <  100
          (8)となる。
(6)式と(7)式の比較から明らかなように、本発明
装置の場合((6)式)は、(7)式〈従来例〉に比ヘ
テ、2N、 −100に:ハ100ノfflミが付いて
いるので、[in全体で、2桁分解能が向上りることが
理解できる。
従来装置において、同様の分解能を実現するためには、
クロック信号CLKの分周率を100から10000に
しなiJればならず、この場合、変換時間は100倍に
なる。
本発明の装置においては、△/D変換に要する時間は、
パルス幅信号の周期Tの3倍必要であるから、結局、従
来!置と同じ分解能を実現する場合、Δ/D変換時間は
3/ 100となり、約1/33にyri縮することが
できる。
(光明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、積分器8、コン
パレータ9.第2のカウンタ12等で構成される簡単な
回路を付haすることによって、短い時間C高分解能の
A 、/ D変換が行なえるA/D変操器が実現できる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の一例をポケブロック図、第
2図はその動作波形図、第3図は従来装置のブロック図
、第4図はその動作波彩図である。 1・・・入力端子   2.8・・・積分器3.9・・
・コンパレータ 5.11・・・ゲート回路 6.12・・・カウンタ 10・・・帰還手段 SW、SWO,SWl 、SW2.・・・スイッチ特許
出願人  横河北辰電曙株式会社 代  理  人  弁理士  小  沢  信  助吊
2図 絶4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号と方形波クロックと正負極性の基準信号とを入
    力する第1の積分器と、この第1の積分器の出力と零レ
    ベルとを比較する第1のコンパレータと、この第1のコ
    ンパレータの出力に応じて前記正負極性の基準信号を交
    互に切換えるスイッチとを含んで構成されるパルス幅変
    調回路、このパルス幅変調回路から得られるパルス幅信
    号を利用してディジタル信号を得る回路を備えた帰還形
    パルス幅変調方式のA/D変換器において、前記入力信
    号がスイッチを介して印加されるとともに前記パルス幅
    変調回路からのパルス幅信号に応じて正、負極性に切換
    わる基準信号が印加される第2の積分器と、この第2の
    積分器の出力と零レベルとを比較する第2のコンパレー
    タと、この第2のコンパレータの出力に応じて所定の重
    み付けをした信号を前記第2の積分器に負帰還させる手
    段と、前記所定の重み付けをした信号の放電時間を計数
    する手段とを設けたことを特徴とするA/D変換器。
JP20333184A 1984-09-28 1984-09-28 A/d変換器 Pending JPS6181029A (ja)

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JP20333184A JPS6181029A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 A/d変換器

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JP20333184A JPS6181029A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 A/d変換器

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JPS6181029A true JPS6181029A (ja) 1986-04-24

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ID=16472238

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JP20333184A Pending JPS6181029A (ja) 1984-09-28 1984-09-28 A/d変換器

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JP (1) JPS6181029A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0267276U (ja) * 1988-11-11 1990-05-22
JPH03501915A (ja) * 1988-10-26 1991-04-25 アナロジック コーポレーシヨン アナログ‐ディジタル変換器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03501915A (ja) * 1988-10-26 1991-04-25 アナロジック コーポレーシヨン アナログ‐ディジタル変換器
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