JPS632488B2 - - Google Patents

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JPS632488B2
JPS632488B2 JP56207726A JP20772681A JPS632488B2 JP S632488 B2 JPS632488 B2 JP S632488B2 JP 56207726 A JP56207726 A JP 56207726A JP 20772681 A JP20772681 A JP 20772681A JP S632488 B2 JPS632488 B2 JP S632488B2
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JP
Japan
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input
integrator
time
period
reference voltage
Prior art date
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Application number
JP56207726A
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Japanese (ja)
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JPS58107721A (en
Inventor
Taiki Uchiumi
Hisashi Yamamoto
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YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/52Input signal integrated with linear return to datum

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二重積分方式によるアナログ・デイ
ジタル変換器に関するもので、多チヤンネルのア
ナログ入力を高速でデイジタル信号に変換するこ
とのできる変換器を提供することを目的とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog-to-digital converter using a double integration method, and an object of the present invention is to provide a converter that can convert multi-channel analog input into digital signals at high speed. do.

第1図は多チヤンネルのアナログ入力をデイジ
タル信号に変換する従来の二重積分方式によるア
ナログ・デイジタル変換器の接続図、第3図はそ
の動作波形図である。周知のように、二重積分方
式によるアナログ・デイジタル変換は第1図で示
す如く増幅器AとコンデンサCと入力抵抗RI
りなる積分器IGと、基準電圧源±ESおよび比較
器COMPとよりなるものであり、多チヤンネル
の場合にはこれにマルチプレクサMPが付加され
て構成される。SI,S-,S+,SRはそれぞれアナ
ログスイツチで、これらのスイツチは第3図ロ,
ハ,ニに示す時間々隔でオン・オフされる。t1
t2,…は経過時間を示すものである。マルチプレ
クサMPにより選択された第1チヤネルch1のア
ナログ入力EX1は時間t1,t2の間において積分器
IGで積分される。時間t2以後、積分器IGは基準
電圧―ESを積分し、積分器IGが時間t3において元
のレベルに戻ると、比較器COMPがそれを検出
する。積分器IGの出力は第3図のイで示される。
第1チヤネルch1の入力EX1のデイジタル変換は第
3図のホに示す如く、基準電圧―ESを積分してい
る期間内、即ちt2からt3の期間クロツクパルスを
計数することにより行われる。その後、積分器
IGはt3からt3′までの期間基準電圧―ESを積分す
る。t2からt3′までの期間、即ち基準電圧―ESが積
分器IGに加えられている期間は一定値に定めら
れており、この期間は積分器IGが入力EX1を積分
している期間t1〜t2より等しいか或は大きく選ば
れている。時間t3′が経過すると積分器IGがリセ
ツトされ、今度はマルチプレクサMPにより第2
チヤネルch2の入力EX2が選択される。入力EX2
t4からt5の期間積分され、その後t5からt6′の一定
期間積分器IGは基準電圧―ESを積分する。第2
チヤネルの入力EX2のデイジタル変換はt5,t6
期間に行われる。以下同様に、入力EXの積分と
基準電圧ESの積分が交互に行なわれ、基準電圧ES
の積分期間内にそのチヤネルのデイジタル変換が
行なわれる。なお、第1図においてSRは積分器
IGのリセツト用スイツチを示すものである。
FIG. 1 is a connection diagram of a conventional analog-to-digital converter using a double integration method for converting multi-channel analog input into digital signals, and FIG. 3 is an operating waveform diagram thereof. As is well known, analog-to-digital conversion using the double integration method is performed using an integrator IG consisting of an amplifier A, a capacitor C, and an input resistor RI , a reference voltage source ± ES , and a comparator COMP, as shown in Figure 1. In the case of multi-channel, a multiplexer MP is added to this. S I , S - , S + , and S R are analog switches, and these switches are shown in Figure 3 (b),
It is turned on and off at the time intervals shown in c and d. t1 ,
t 2 , ... indicate the elapsed time. The analog input EX1 of the first channel ch 1 selected by the multiplexer MP is integrator
It is integrated by IG. After time t2 , integrator IG integrates the reference voltage -ES , and when integrator IG returns to its original level at time t3 , comparator COMP detects it. The output of the integrator IG is shown by A in FIG.
Digital conversion of the input E be exposed. Then the integrator
IG integrates the reference voltage -E S during the period from t3 to t3 ' . The period from t 2 to t 3 ', that is, the period during which the reference voltage -E S is applied to the integrator IG, is set to a constant value, and during this period the integrator IG is integrating the input E X1 . It is selected to be equal to or larger than the period t 1 -t 2 . After the time t 3 ' has elapsed, the integrator IG is reset and now the second
Input EX2 of channel ch 2 is selected. Input E
The integrator IG integrates the reference voltage −E S for a period from t 4 to t 5 and then for a certain period from t 5 to t 6 ′. Second
The digital conversion of the channel input EX2 takes place during the periods t 5 and t 6 . Similarly, the integration of the input E X and the reference voltage E S are performed alternately, and the reference voltage E S
A digital conversion of that channel is performed within the integration period of . In addition, in Figure 1, SR is an integrator.
This shows the IG reset switch.

上記のように、従来の二重積分方式のアナロ
グ・デイジタル変換器は、被変換入力EXを積分
している期間はデイジタル変換動作が行なわれな
い。この被変換入力積分時間は電源からのまわり
こみに対して積分性をもたせるために、電源周期
の整数倍に選んである。そのため、二重積分方式
のアナログ・デイジタル変換器は電源ノイズに対
しては強いが、単位時間(例えば1sec)に処理で
きるアナログ・デイジタル変換の回数が少ないと
いう欠点がある。その結果、データロガーなどの
ように被変換のチヤネル数が多い機器のアナロ
グ・デイジタル変換器としては必ずしも満足され
るものではなかつた。
As described above, in the conventional double-integration type analog-to-digital converter, no digital conversion operation is performed while the input to be converted EX is being integrated. This input integration time to be converted is selected to be an integral multiple of the power supply cycle in order to provide integrality with respect to the wraparound from the power supply. Therefore, although double-integration type analog-to-digital converters are resistant to power supply noise, they have the disadvantage that the number of analog-to-digital conversions that can be processed per unit time (for example, 1 second) is small. As a result, it is not necessarily satisfactory as an analog-to-digital converter for devices such as data loggers that have a large number of channels to be converted.

本発明は、被変換入力EXを積分している期間
もデイジタル変換処理に使われるようにして上記
のような問題点を解決したものである。
The present invention solves the above-mentioned problems by using the period during which the input to be converted EX is being integrated for digital conversion processing.

第2図は本発明のアナログ・デイジタル変換器
の一実施例のブロツク図で、第1図回路に積分器
IG2及びアナログスイツチSS1,SI2,SS2,SCが付
加されている。各スイツチのオン・オフは第4図
のハ乃至ヘおよびチ乃至ヌの時間間隔で行なわ
れ、積分器IG1,IG2の出力は第4図イおよびロ
で示される。即ち、時間t1〜t2の間スイツチSI1
オン(他のスイツチはオフ。又、SCは“0”に接
続)にして第1チヤネルch1の入力EX1を積分器
IG1で積分する。時間t1〜t2の経過後、スイツチ
SI1をオフ、SS1,S-をオン、SCを“1”に接続し
て基準電圧―ESをt1〜t2より長いか或いは等しい
一定時間t2〜t3′の間、積分器IG1に与えて積分す
る。積分器IG1の出力は元のレベルに時間t3にお
いて戻り、これはコンパレータCOMPにより検
出される。第1チヤネルch1の入力EX1のデイジタ
ル変換は第4図のトで示す如くt2〜t3の間をクロ
ツクパルスで計数することにより行なわれる。一
方、時間t2からt2′の間、積分器IG2はリセツトさ
れ、その後t2′からt3′(t1〜t2と等しい)の期間ス
イツチSI2をオンにし、積分器IG2で第2チヤンネ
ルch2の入力EX2を積分する。したがつて、この入
力EX2を積分している期間は第1チヤネルch1の基
準電圧―ESを積分しているt2〜t3′内で行われるこ
とになる。時間t2′〜t3′が経過したら、次に時間
t3′からt5の間スイツチSI2をオフ、SS2,S-をオ
ン、SCを“0”に接続し、積分器IG2で基準電圧
―ESを積分する。このt3′〜t5の期間は前述したt2
〜t3′に等しい。積分器IG2は元のレベルに時間
t5′において戻り、これはコンパレータCOMによ
つて検出される。第2チヤネルch2の入力EX2のデ
イジタル変換は第4図ルで示す如くt3′〜t5′の期
間をクロツクパルスで計数することにより行われ
る。次に、時間t3′からt4の間積分器IG1をリセツ
トし、その後、時間t1〜t2,t2′〜t3′と等しいt4
t5の間スイツチSI1をオンにして積分器IG1で第3
チヤンネルch3の入力EX3を積分する。したがつ
て、この入力EX3の積分は第2チヤネルch2の基準
電圧―ESを積分しているt3′〜t5の期間内で行われ
る。時間t4〜t5が経過したら、次にt5〜t6′の期間
スイツチSI1をオフ、SS1,S-をオン、SCを“1”
に接続し、積分器IG1で基準電圧―ESを積分す
る。このt5〜t6′の期間は前述したt2〜t3′,t3′〜t5
と等しい。積分器IG1の出力は元のレベルに時間
t6において戻り、これはコンパレータCOMによ
つて検出される。第3チヤネルch3のデイジタル
変換は第4図のトで示す如くt5〜t6の期間をクロ
ツクパルスで計数することにより行われる。同様
にして、積分器IG1が第3チヤネルch3の基準電圧
―ESと積分しているt5〜t6′の期間内において、積
分器IG2は第4チヤネルch4の入力EX4を積分する。
以下、同様のことが繰り返される。
FIG. 2 is a block diagram of one embodiment of the analog-to-digital converter of the present invention.
IG 2 and analog switches S S1 , S I2 , S S2 , and S C are added. Each switch is turned on and off at time intervals C to F and J to N in FIG. 4, and the outputs of the integrators IG 1 and IG 2 are shown in A and B in FIG. That is, the switch SI 1 is turned on (the other switches are OFF, and S C is connected to "0") between time t 1 and t 2 , and the input E X1 of the first channel ch 1 is connected to the integrator.
Integrate with IG 1 . After the time t 1 to t 2 has elapsed, the switch
SI 1 is turned off, S S1 and S - are turned on, and S C is connected to "1", and the reference voltage - E S is set for a fixed time period t 2 to t 3 ' that is longer or equal to t 1 to t 2 , It is given to the integrator IG 1 and integrated. The output of the integrator IG1 returns to its original level at time t3 , which is detected by the comparator COMP. Digital conversion of the input EX1 of the first channel ch 1 is performed by counting clock pulses between t 2 and t 3 as shown in FIG. 4. On the other hand, during the time t 2 to t 2 ′, the integrator IG 2 is reset, and then the switch SI 2 is turned on for the period t 2 ′ to t 3 ′ (equal to t 1 to t 2 ), and the integrator IG 2 is reset . integrate the input E X2 of the second channel ch 2 . Therefore, the period during which this input E X2 is integrated is performed within the period t 2 to t 3 ' during which the reference voltage - E S of the first channel ch 1 is integrated. After the time t 2 ′ to t 3 ′ has elapsed, the next time
From t 3 ' to t 5 , the switch SI 2 is turned off, S S2 and S - are turned on, and S C is connected to "0", and the reference voltage -E S is integrated by the integrator IG 2 . This period from t 3 ′ to t 5 is the same as the above-mentioned t 2
is equal to ~t 3 ′. Integrator IG 2 returns to original level in time
Returns at t 5 ', which is detected by the comparator COM. Digital conversion of the input E Next, reset the integrator IG 1 for the time t 3 ' to t 4 and then for the time t 1 to t 2 , t 4 to t 2 , which is equal to t 2 ' to t 3 ' .
Switch S I1 is turned on for t 5 and integrator IG 1
Integrate the input E X3 of channel ch 3 . Therefore, the integration of this input E X3 is performed within the period t 3 ' to t 5 during which the reference voltage -E S of the second channel ch 2 is integrated. After time t 4 to t 5 has elapsed, switch SI 1 is turned off, S S1 and S - are turned on, and S C is set to "1" for a period of t 5 to t 6 '.
Connect to the integrator IG 1 to integrate the reference voltage - E S. This period t 5 to t 6 ′ is the same as the above-mentioned t 2 to t 3 ′, t 3 ′ to t 5
is equal to The output of the integrator IG 1 returns to the original level in time
Returns at t 6 , which is detected by the comparator COM. Digital conversion of the third channel ch 3 is performed by counting the period from t 5 to t 6 using clock pulses, as shown in FIG. 4. Similarly, during the period from t 5 to t 6 ' when the integrator IG 1 integrates the reference voltage - E S of the third channel ch 3 , the integrator IG 2 integrates the reference voltage -E Integrate.
The same process is repeated thereafter.

このように本発明においては二重積分方式のア
ナログ・デイジタル変換器において2つの積分器
を使用し、1つのチヤネルの被変換入力に対する
基準電圧を一方の積分器で積分している期間内に
おいて他方の積分器により次のチヤネルの被変換
入力の積分を行うように構成し、これを交互に行
うように構成したので、デイジタル変換のための
遊びの時間が短縮される。よつて、被変換入力の
積分時間を電源周期の整数倍にとり、かつクロツ
クパルスの周期も従来と同じであつても、従来の
変換器の変換動作のほぼ2倍のデイジタル処理が
行える。よつて、本発明のアナログ・デイジタル
変換器はデータロガーのように多チヤンネルの入
力を取扱う機器に用いて好適である。しかも、本
発明の変換器においては第1図の変換器に比して
積分器とアナログスイツチが増えているが、抵抗
RI,RS、基準電源±ESなど精度が要求される部
品が共用化されているので、それほどのコストア
ツプなしに実現することができる。
In this way, in the present invention, two integrators are used in a double-integration type analog-to-digital converter, and during the period when one integrator is integrating the reference voltage for the input to be converted of one channel, the other integrator Since the integrator is configured to integrate the input to be converted of the next channel and this is performed alternately, the idle time for digital conversion is shortened. Therefore, even if the integration time of the input to be converted is an integral multiple of the power supply period and the period of the clock pulse is the same as that of the conventional converter, digital processing can be performed approximately twice as much as the conversion operation of the conventional converter. Therefore, the analog-to-digital converter of the present invention is suitable for use in equipment that handles multi-channel input, such as a data logger. Furthermore, although the converter of the present invention has more integrators and analog switches than the converter shown in FIG.
Since components that require precision such as R I , R S , and reference power supply ±E S are shared, it can be realized without a significant increase in cost.

なお、本発明に係るアナログ・デイジタル変換
器の場合、積分器IG1,IG2のコンデンサC1,C2
の容量差はデイジタル変換のカウント数に関係せ
ず、また積分器IG1,IG2のオフセツトによるカ
ウント差はデイジタル変換の前にキヤリブレーテ
ツドゼロを行うようにすれば補償することができ
るため、積分器IG1,IG2を通つたことによるデ
イジタル変換値の差はない等の特徴がある。
In addition, in the case of the analog-to-digital converter according to the present invention, the capacitors C 1 and C 2 of the integrators IG 1 and IG 2
The capacitance difference is not related to the count number of digital conversion, and the count difference due to the offset of integrators IG 1 and IG 2 can be compensated for by performing calibrated zero before digital conversion. , there is no difference in the digital conversion value due to passing through the integrators IG 1 and IG 2 .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のアナログ・デイジタル変換器の
ブロツク図、第2図は本発明のアナログ・デイジ
タル変換器のブロツク図、第3図は第1図の動作
波形図、第4図は第2図の動作波形図である。 MP…マルチプレクサ、IG1,IG2…積分器、±
ES…基準電圧源、COMP…比較器。
Fig. 1 is a block diagram of a conventional analog-to-digital converter, Fig. 2 is a block diagram of an analog-to-digital converter of the present invention, Fig. 3 is an operating waveform diagram of Fig. 1, and Fig. 4 is a diagram of Fig. 2. FIG. MP...Multiplexer, IG 1 , IG 2 ...Integrator, ±
E S ...Reference voltage source, COMP...Comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被変換入力を一定時間積分したのちこの入力
積分時間より等しいか或いは長い一定時間被変換
入力とは逆極性の基準電圧を積分する積分器を有
し、この積分器の出力が元のレベルに戻るまでを
比較器により検出しその期間をデイジタル的に計
数することにより、被変換入力をデイジタル信号
に変換するようにした二重積分方式のアナログ・
デイジタル変換器において、 その入力抵抗がスイツチを介して前記積分器に
共用される第2の積分器と、前記比較器を両積分
器の出力レベルの検出に共用させる為の切換スイ
ツチを設け、1つのチヤネルの被変換入力に対す
る基準電圧を一方の積分器により積分している期
間内において次のチヤネルの被変換入力を第2の
積分器により積分するようにしたアナログ・デイ
ジタル変換器。
[Claims] 1. An integrator that integrates an input to be converted for a certain period of time and then integrates a reference voltage having a polarity opposite to that of the input to be converted for a certain period of time that is equal to or longer than this input integration time, A double integration type analog signal converter converts the input to be converted into a digital signal by detecting with a comparator until the output returns to the original level and counting the period digitally.
In the digital converter, a second integrator whose input resistance is shared by the integrator via a switch, and a changeover switch for making the comparator commonly used for detecting the output level of both integrators, An analog-to-digital converter in which a reference voltage for an input of one channel is integrated by one integrator, while a second integrator integrates the input of the next channel.
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JPS5868317A (en) * 1981-10-19 1983-04-23 Toshiba Corp Analog to digital converter

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