JP2000031823A - A/d converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はアナログ入力をデジ
タル出力に変換するためのA/D(アナログ/デジタ
ル)変換器に関し、特に基準電圧の変動によるディジタ
ル出力精度の低下を防止したA/D変換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D (Analog / Digital) converter for converting an analog input into a digital output, and more particularly to an A / D converter for preventing a decrease in digital output accuracy due to a reference voltage fluctuation. About the vessel.
【0002】[0002]
【従来の技術】A/D変換器として従来から種々の方式
のものが提案されているが、基本的にはアナログ入力と
基準電圧との比をとり、この比の値をデジタル値として
出力する方式が採用される。例えば、10ビットのデジ
タル値を出力するA/D変換器では、アナログ入力Vi
を基準電圧Vrefで除算し、その商に210=1024
を乗算することで、デジタル出力を得ることができる。
このため、この種のA/D変換器では、基準電圧Vre
fが変動されたときには、同じアナログ入力に対するデ
ジタル出力の値が変動されてしまうという問題がある。2. Description of the Related Art Conventionally, various types of A / D converters have been proposed. Basically, a ratio between an analog input and a reference voltage is obtained, and the value of this ratio is output as a digital value. The method is adopted. For example, in an A / D converter that outputs a 10-bit digital value, the analog input Vi
Is divided by the reference voltage Vref, and the quotient is 2 10 = 1024
, A digital output can be obtained.
Therefore, in this type of A / D converter, the reference voltage Vre
When f is fluctuated, there is a problem that the value of the digital output with respect to the same analog input fluctuates.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するために、従来では基準電圧Vrefを安定に保つこ
とが行われており、その一つの手法として高安定基準電
圧発生回路を設けることが提案されているが、この種の
高安定基準電圧発生回路では、温度変動による特性変動
が生じない素子や、これを補正するための回路構成とさ
れているため、回路構成が複雑でかつ高価なものになる
という問題がある。また、このような高安定基準電圧発
生回路を用いた場合でも、実際に基準電圧が変動された
場合には、これに対処することができず、結果として出
力されるデジタル信号の値が変動され、高精度なA/D
変換を行うことが困難なものとなる。In order to solve such a problem, the reference voltage Vref is conventionally kept stable. One of the methods is to provide a high-stability reference voltage generating circuit. Although this type of high-stability reference voltage generation circuit has been proposed, an element that does not cause characteristic fluctuation due to temperature fluctuation or a circuit configuration for correcting this is used, so the circuit configuration is complicated and expensive. There is a problem of becoming something. Even when such a high-stability reference voltage generating circuit is used, if the reference voltage actually fluctuates, it cannot be dealt with, and the value of the digital signal output as a result fluctuates. , High-precision A / D
It is difficult to perform the conversion.
【0004】本発明の目的は、高安定基準電圧発生回路
を備えることなく、基準電圧の変動に対して高精度なデ
ジタル出力を得ることが可能なA/D変換器を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide an A / D converter capable of obtaining a digital output with high accuracy with respect to a change in reference voltage without providing a highly stable reference voltage generation circuit.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のA/D変換器
は、アナログ信号を基準電圧と比較してデジタル信号に
変換するA/D(アナログ/デジタル)変換回路と、定
電圧素子、電源電圧依存性と温度依存性のある第1の素
子、電源電圧依存性がある一方で温度依存性の無い第2
の素子、電源電圧依存性が殆ど無い一方で温度依存性の
ある第3の素子を備え、前記定電圧素子及び第1ないし
第3の各素子からそれぞれ前記基準電圧、電源電圧及び
温度依存電圧、電源電圧依存電圧、ならびに温度依存電
圧を得る基準電圧発生回路と、前記アナログ信号、前記
温度依存電圧又は温度非依存電圧を選択して前記A/D
変換回路に入力させる選択手段と、前記選択手段を選択
動作させるとともに前記A/D変換回路から出力される
デジタル信号を監視して前記基準電圧の補正を行う制御
手段とを備える。特に、前記制御手段は、前記選択手段
により前記第1ないし第3の素子から得られる前記電源
電圧及び温度依存電圧、電源電圧依存電圧、温度依存電
圧を順序的に選択して前記A/D変換回路に入力し、当
該A/D変換回路で得られた前記選択された各電圧に対
するデジタル信号の値に基づいて前記基準電圧の変動さ
れた変動基準電圧を推測し、この推測された変動基準電
圧に基づいて前記A/D変換回路でA/D変換されるデ
ジタル信号の値を補正することを特徴とする。An A / D converter according to the present invention includes an A / D (analog / digital) conversion circuit for comparing an analog signal with a reference voltage and converting the analog signal into a digital signal, a constant voltage element, and a power supply. A first element having voltage dependency and temperature dependency, a second element having power supply voltage dependency but no temperature dependency
A third element having little temperature dependency while having little power supply voltage dependency, and the reference voltage, power supply voltage and temperature-dependent voltage from the constant voltage element and the first to third elements, respectively. A reference voltage generating circuit for obtaining a power supply voltage dependent voltage and a temperature dependent voltage, and selecting the analog signal, the temperature dependent voltage or the temperature independent voltage to select the A / D
A selecting means for inputting to the conversion circuit; and a control means for selectively operating the selecting means and monitoring a digital signal output from the A / D conversion circuit to correct the reference voltage. In particular, the control unit sequentially selects the power supply voltage and the temperature-dependent voltage, the power supply voltage-dependent voltage, and the temperature-dependent voltage obtained from the first to third elements by the selection unit, and performs the A / D conversion. Input to a circuit, infer a fluctuated reference voltage of the reference voltage based on a value of a digital signal for each of the selected voltages obtained by the A / D conversion circuit, and estimate the fluctuated reference voltage. The value of a digital signal that is A / D converted by the A / D conversion circuit is corrected based on
【0006】本発明においては、例えば、前記基準電圧
発生回路は、前記定電圧素子としてのツェナーダイオー
ドと、前記第1の素子としてのサーミスタと、前記第2
の素子としての電圧分圧用抵抗と、前記第3の素子とし
てのダイオードとを備え、前記基準電圧は前記ツェナー
素子の降伏電圧として発生され、前記電源電圧及び温度
依存電圧は前記サーミスタと抵抗とによる分圧電圧とし
て、前記電源電圧依存電圧は複数の抵抗による分圧電圧
として、前記温度依存電圧は前記ダイオードの順方向電
圧として発生される。そして、前記制御手段は、前記サ
ーミスタから得られる電圧を前記変動基準電圧でA/D
変換したデジタル信号の値と、前記抵抗の分圧回路から
得られる電圧を前記変動基準電圧でA/D変換したデジ
タル信号の値とを比較して電源電圧に依存しない前記サ
ーミスタの抵抗値を求め、このサーミスタの抵抗値とサ
ーミスタの温度特性からそのときの温度を求め、この求
められた温度に基づいて前記ダイオードから得られる電
圧を求め、かつこのダイオードから得られた電圧と、こ
の電圧を前記変動基準電圧でA/D変換したデジタル信
号とで前記変動基準電圧を推測し、この推測した変動基
準電圧に基づいてA/D変換回路でのA/D変換を補正
し、高精度なデジタル信号を出力する。In the present invention, for example, the reference voltage generating circuit includes a Zener diode as the constant voltage element, a thermistor as the first element, and a second element.
And a diode as the third element, wherein the reference voltage is generated as a breakdown voltage of the Zener element, and the power supply voltage and the temperature-dependent voltage depend on the thermistor and the resistance. As the divided voltage, the power supply voltage dependent voltage is generated as a divided voltage by a plurality of resistors, and the temperature dependent voltage is generated as a forward voltage of the diode. Then, the control means converts the voltage obtained from the thermistor into an A / D using the fluctuation reference voltage.
The value of the converted digital signal is compared with the value of the digital signal obtained by A / D-converting the voltage obtained from the voltage dividing circuit of the resistor with the variation reference voltage to obtain the resistance value of the thermistor independent of the power supply voltage. The temperature at that time is obtained from the resistance value of the thermistor and the temperature characteristic of the thermistor, the voltage obtained from the diode is obtained based on the obtained temperature, and the voltage obtained from the diode and the voltage The fluctuation reference voltage is estimated with the digital signal A / D-converted with the fluctuation reference voltage, and the A / D conversion in the A / D conversion circuit is corrected based on the estimated fluctuation reference voltage, thereby obtaining a highly accurate digital signal. Is output.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明のA/D変
換器の回路図である。A/D変換回路1は、ここでは入
力されるアナログ信号を10ビットのデジタル信号とし
て出力する構成とされている。すなわち、アナログ入力
ポートPaに入力されるアナログ入力電圧Vinを、後
述する基準電圧発生回路で発生されて基準電圧入力ポー
トPrに入力される基準電圧Vrefで除算する除算回
路2と、この除算回路2で得られた商に、10ビットの
2進数、即ち、210=1024を乗算してデジタル値V
outを出力する乗算回路3とを備えている。つまり、
これら除算回路2と乗算回路3とで、(1)式の演算を
行うことで、10ビットのデジタル信号をデジタル出力
ポートPoに接続されている10ビットの出力データバ
ス4から出力する。 Dout=K・(Vin/Vref)×1024 …(1) ここで、Kは係数であり、通常はK=1である。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an A / D converter according to the present invention. Here, the A / D conversion circuit 1 is configured to output an input analog signal as a 10-bit digital signal. That is, a dividing circuit 2 for dividing the analog input voltage Vin input to the analog input port Pa by a reference voltage Vref generated by a reference voltage generating circuit described later and input to the reference voltage input port Pr, and the dividing circuit 2 Is multiplied by a 10 -bit binary number, that is, 2 10 = 1024, to obtain a digital value V
and a multiplication circuit 3 that outputs out. That is,
The division circuit 2 and the multiplication circuit 3 perform the operation of the equation (1) to output a 10-bit digital signal from the 10-bit output data bus 4 connected to the digital output port Po. Dout = K · (Vin / Vref) × 1024 (1) Here, K is a coefficient, and usually K = 1.
【0008】また、前記A/D変換回路1のアナログ入
力ポートPaにはアナログマルチプレクサ5が接続され
ており、前記アナログマルチプレクサ5に入力される複
数のアナログ信号を選択して前記A/D変換回路1のア
ナログ入力ポートPaに入力させるように構成される。
さらに、前記A/D変換回路1の出力データバス4には
CPU6が接続されており、前記出力データバス4に出
力されるデジタル信号を入力し、このデジタル信号のデ
ータ値に基づいて所要の演算を行うとともに、前記アナ
ログマルチプレクサ5を切替制御して前記A/D変換回
路1のアナログ入力ポートPaに入力されるアナログ信
号を選択するように構成される。前記CPU6は、例え
ば、本発明のA/D変換器がカメラやプリンタ等に用い
られる場合には、当該カメラやプリンタの制御を行うC
PUを利用することが可能である。また、前記CPU6
は、前記A/D変換回路1の除算回路2を制御すること
が可能に構成され、前記(1)式の係数Kを演算により
設定する。この係数Kは、前記A/D変換回路1に内蔵
された切替回路、例えば除算回路2に内蔵された切替回
路によって微小に異なる複数の係数Kの値に切り替えて
用いることが可能である。An analog multiplexer 5 is connected to an analog input port Pa of the A / D conversion circuit 1. A plurality of analog signals input to the analog multiplexer 5 are selected to select the analog signal. One analog input port Pa is configured to be input.
Further, a CPU 6 is connected to the output data bus 4 of the A / D conversion circuit 1 and receives a digital signal output to the output data bus 4, and performs a required operation based on the data value of the digital signal. And the switching of the analog multiplexer 5 is controlled to select an analog signal input to the analog input port Pa of the A / D conversion circuit 1. For example, when the A / D converter of the present invention is used in a camera, a printer, or the like, the CPU 6 controls the camera or the printer.
It is possible to use PU. The CPU 6
Is configured to be able to control the division circuit 2 of the A / D conversion circuit 1 and to set the coefficient K of the equation (1) by calculation. The coefficient K can be switched to a slightly different value of a plurality of coefficients K by a switching circuit built in the A / D conversion circuit 1, for example, a switching circuit built in the division circuit 2.
【0009】前記A/D変換回路1の基準電圧ポートP
rに入力される基準電圧Vrefを発生するための基準
電圧発生回路7は、サーミスタ11、ショットキバリヤ
ダイオード(以下、SBD)12、ツェナーダイオード
(以下、ZD)13、抵抗R1〜R5とで構成されてい
る。前記サーミスタ11は第1の素子として、前記抵抗
R2,R3は第2の素子として、前記SBD12は第3
の素子として、前記ZD13は定電圧素子としてそれぞ
れ構成される。そして、前記基準電圧Vrefは、抵抗
R5とZD13とで電源電圧VDDを分圧した電圧とし
て発生される。また、他の素子は、前記電源電圧VDD
の変動や、ZDの特性ばらつきや温度変化に伴う特性変
動によって生じる前記基準電圧Vrefの変動を測定す
るための回路として構成される。すなわち、抵抗R1と
サーミスタ11とで電源電圧VDDを分圧し、電源電圧
VDDと温度の変動に依存して値が変化される電圧Vt
を生成する。また、抵抗R2とR3とで電源電圧VDD
を分圧し、電源電圧VDDの変動のみに依存して値が変
化される電圧Vdを生成する。さらに、抵抗R4とSB
D12とで電源減圧VDDを分圧した電圧、すなわち温
度の変動のみに依存するSBDの順方向電圧Vfを生成
する。そして、これらの電圧Vt,Vd,Vfをそれぞ
れ前記アナログマルチプレクサ5に入力している。これ
により、前記アナログマルチプレクサ5は、A/D変換
されるアナログ信号と共に前記CPU6によって前記電
圧Vt,Vd,Vfが選択されて前記A/D変換回路1
のアナログ入力ポートPaに入力され、A/D変換回路
1においてA/D変換されることが可能に構成されてい
る。The reference voltage port P of the A / D conversion circuit 1
A reference voltage generation circuit 7 for generating a reference voltage Vref input to r includes a thermistor 11, a Schottky barrier diode (hereinafter, SBD) 12, a Zener diode (hereinafter, ZD) 13, and resistors R1 to R5. ing. The thermistor 11 is a first element, the resistors R2 and R3 are second elements, and the SBD 12 is a third element.
, The ZD 13 is configured as a constant voltage element. The reference voltage Vref is generated as a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDD by the resistor R5 and ZD13. Another element is the power supply voltage VDD.
And a circuit for measuring the fluctuation of the reference voltage Vref caused by the fluctuation of the reference voltage Vref caused by the fluctuation of the characteristic, the fluctuation of the characteristic of the ZD and the fluctuation of the temperature. That is, the power supply voltage VDD is divided by the resistor R1 and the thermistor 11, and the voltage Vt whose value changes depending on the fluctuation of the power supply voltage VDD and the temperature.
Generate The power supply voltage VDD is determined by the resistors R2 and R3.
To generate a voltage Vd whose value changes only depending on the fluctuation of the power supply voltage VDD. Further, a resistor R4 and SB
D12 generates a voltage obtained by dividing the power supply reduced voltage VDD, that is, a forward voltage Vf of the SBD that depends only on temperature fluctuation. These voltages Vt, Vd, and Vf are input to the analog multiplexer 5 respectively. Thus, the analog multiplexer 5 selects the voltages Vt, Vd, and Vf by the CPU 6 together with the analog signal to be A / D-converted, and the A / D conversion circuit 1
Is input to the analog input port Pa, and the A / D conversion circuit 1 can perform A / D conversion.
【0010】前記基準電圧発生回路7では、基準電圧V
refはZD13の降伏電圧に設定されるため、電源電
圧VDDが変動した場合でも一定の基準電圧Vrefを
出力することができ、A/D変換回路1における前記
(1)式のA/D変換を安定に実行する。しかしなが
ら、ZD13の製造上の要因による個々のZDの特性ば
らつきや、温度変化によるZDの特性変動によって前記
降伏電圧が変動されるため、基準電圧Vrefも基準電
圧Vref’に変動され、この変動基準電圧Vref’
によりA/D変換回路1でのA/D変換が行われること
になる。このため、A/D変換回路1における正確なA
/D変換が不可能となる。そこで、この変動基準電圧V
ref’を推定し、この変動基準電圧Vref’に基づ
いてA/D変換回路1において行われるA/D変換を補
正することで、正確なデジタル出力を得ることを可能と
する。In the reference voltage generating circuit 7, the reference voltage V
Since ref is set to the breakdown voltage of ZD13, a constant reference voltage Vref can be output even when the power supply voltage VDD fluctuates, and the A / D conversion of the formula (1) in the A / D conversion circuit 1 is performed. Run stably. However, since the breakdown voltage fluctuates due to variations in the characteristics of the individual ZDs due to manufacturing factors of the ZD 13 and fluctuations in the characteristics of the ZDs due to temperature changes, the reference voltage Vref also fluctuates to the reference voltage Vref ′. Vref '
As a result, A / D conversion in the A / D conversion circuit 1 is performed. For this reason, the accurate A / D conversion circuit 1
/ D conversion becomes impossible. Therefore, this fluctuation reference voltage V
By estimating ref 'and correcting the A / D conversion performed in the A / D conversion circuit 1 based on the fluctuation reference voltage Vref', an accurate digital output can be obtained.
【0011】前記変動基準電圧Vref’を推定するた
めに、前記基準電圧発生回路7におけるサーミスタ1
1、SBD12、抵抗R1〜R4から得られる電圧V
t,Vd,Vfが利用される。以下、この変動基準電圧
Vref’の推定方法及び推定された変動基準電圧を用
いたA/D変換の動作を説明する。先ず、前記A/D変
換回路1におけるA/D変換においては、前記(1)式
における基準電圧Vrefが変動基準電圧Vref’に
置き換えられた(1A)式となることは言うまでもな
い。 Dout=(Vin/Vref’)×1024…(1A) ここで、Vinは入力されるアナログ信号(電圧)、D
outはA/D変換されたデジタル信号である。In order to estimate the fluctuation reference voltage Vref ′, the thermistor 1 in the reference voltage generation circuit 7
1, the voltage V obtained from the SBD 12 and the resistors R1 to R4
t, Vd, and Vf are used. Hereinafter, a method of estimating the fluctuation reference voltage Vref ′ and an operation of A / D conversion using the estimated fluctuation reference voltage will be described. First, in the A / D conversion in the A / D conversion circuit 1, it goes without saying that the equation (1A) is obtained by replacing the reference voltage Vref in the equation (1) with the variable reference voltage Vref '. Dout = (Vin / Vref ′) × 1024 (1A) where Vin is an input analog signal (voltage), D
out is an A / D converted digital signal.
【0012】そして、変動基準電圧Vref’を推測す
る手順として、図2に示すフローチャートのように、先
ず、電源電圧VDDの変動に依存するサーミスタ11の
電圧Vtと抵抗R2,R3の電圧Vdから、電源電圧V
DDの変動要素を相殺し、温度の変動にのみ依存するサ
ーミスタ11の抵抗値Rtを求め、この抵抗値Rtから
そのときの温度を推測する(ステップS10)。次い
で、推測された温度を用いて、温度変動のみに依存する
SBD12の電圧Vfを求める(ステップS11)。そ
して、この電圧VfをA/D変換回路1でA/D変換し
て得られたデジタル信号の値から、A/D変換の基準と
なっている変動基準電圧Vref’を演算することによ
り推測する(ステップS12)。As a procedure for estimating the variation reference voltage Vref ', first, as shown in the flowchart of FIG. 2, the voltage Vt of the thermistor 11 and the voltage Vd of the resistors R2 and R3 which depend on the variation of the power supply voltage VDD are calculated. Power supply voltage V
The resistance value Rt of the thermistor 11 that cancels out the DD fluctuation element and depends only on the temperature fluctuation is obtained, and the temperature at that time is estimated from the resistance value Rt (step S10). Next, using the estimated temperature, the voltage Vf of the SBD 12 that depends only on the temperature fluctuation is obtained (step S11). Then, from the value of the digital signal obtained by A / D conversion of the voltage Vf by the A / D conversion circuit 1, it is estimated by calculating a fluctuation reference voltage Vref 'which is a reference of the A / D conversion. (Step S12).
【0013】次に、以上の手順を図3のフローチャート
を参照して、数式を用いて説明する。先ず、前記基準電
圧発生回路7で得られる前記各電圧をVt,Vdについ
て、それぞれアナログマルチプレクサ5において選択し
てA/D変換回路1のアナログ入力ポートPaに入力さ
せ、A/D変換回路1において前記変動基準電圧Vre
f’によって実際にA/D変換したときのデジタル信号
の値をそれぞれDt,Ddとする。これらVt,Vd
と、これをA/D変換したDt,Ddについてみると、 Dt=(Vt/Vref’)×1024…(2) Dd=(Vd/Vref’)×1024…(3) が得られる(ステップS101)。これら(2),
(3)式を除算して、(2)/(3)を演算すると、 Dt/Dd=Vt/Vd…(4) が得られる(ステップS102)。Next, the above procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. First, each of the voltages Vt and Vd obtained by the reference voltage generation circuit 7 is selected by the analog multiplexer 5 and input to the analog input port Pa of the A / D conversion circuit 1. The fluctuation reference voltage Vre
The values of the digital signal when the A / D conversion is actually performed by f ′ are Dt and Dd, respectively. These Vt, Vd
Dt = (Vt / Vref ′) × 1024 (2) Dd = (Vd / Vref ′) × 1024 (3) is obtained when A / D-converted Dt and Dd are obtained (step S101). ). These (2),
By dividing equation (3) and calculating (2) / (3), Dt / Dd = Vt / Vd (4) is obtained (step S102).
【0014】また、電源電圧VDDも変動されているも
のとし、その未知の電源電圧をVDD’とすると、 Vt=VDD’×(Rt/(Rt+R1))…(5) Vd=VDD’×(R2/(R2+R3))…(6) の関係がある。(5),(6)のVtとVdをそれぞれ
(4)に代入し、VDD’を相殺すると、 Dt/Dd=〔Rt/(Rt+R1)〕/〔R2/(R2+R3)〕…(7) が得られる(ステップS103)。そこで、(7)式を
Rtについて解くと、 Rt=(Dt・R3・R1)/〔(R2+R3)・Dd−Dt・R3〕…(8) となる(ステップS104)。If the power supply voltage VDD is also fluctuated and the unknown power supply voltage is assumed to be VDD ', Vt = VDD' × (Rt / (Rt + R1)) (5) Vd = VDD '× (R2 / (R2 + R3)) (6) Substituting Vt and Vd of (5) and (6) into (4) and canceling VDD ′, Dt / Dd = [Rt / (Rt + R1)] / [R2 / (R2 + R3)] (7) Obtained (Step S103). Then, when the equation (7) is solved for Rt, Rt = (Dt · R3 · R1) / [(R2 + R3) · Dd−Dt · R3] (8) (step S104).
【0015】一方、サーミスタ11は、その抵抗値Rt
に温度依存性があり、その特性として、 Rt=R25×exp〔B/(T+273)−1/(25+273)〕…(9) が得られている。ここで、R25は25℃におけるRt、
Bは定数、Tは温度である。(8)式を(9)式に代入
し、Tについて解くと温度Tが求められる(ステップS
105)。なお、このTの演算式は複雑になるため、こ
こでは省略する。On the other hand, the thermistor 11 has a resistance value Rt
Has a temperature dependency, and as its characteristics, Rt = R 25 × exp [B / (T + 273) −1 / (25 + 273)] (9) is obtained. Here, R 25 is Rt at 25 ° C.,
B is a constant and T is temperature. By substituting equation (8) into equation (9) and solving for T, the temperature T is obtained (step S).
105). Note that the operation formula of T becomes complicated, and thus is omitted here.
【0016】また、シリコンエピタキシャルプレーナ型
として構成されているSBD12では、VfはIfが一
定であればVfはTに比例する。例えば、If=3mA
で、T=25℃のとき0.4V、T=40℃のとき0.
38Vである。これから、 Vf=−T/750+13/30 〔V〕…(10) が得られる(ステップS106)。実際は、Vfが変化
するとIfが変化するが、それによる誤差は無視でき
る。In the SBD 12 configured as a silicon epitaxial planar type, Vf is proportional to T if If is constant. For example, If = 3 mA
And 0.4 V when T = 25 ° C. and 0. 0 when T = 40 ° C.
38V. From this, Vf = −T / 750 + 13/30 [V] (10) is obtained (step S106). Actually, if Vf changes, If changes, but the error due to it changes can be ignored.
【0017】そこで、前記(8),(9)式から求めら
れたTを(10)式に代入すると、Vfが求められる。
このVfをアナログマルチプレクサ5で選択してA/D
変換回路1に入力し、これをA/D変換して得られるD
fを(1A)式に代入すると、 Df=(Vf/Vref’)×1024…(1B) となり、これから、 Vref’=(Vf/Df)×1024…(1C) が得られ、Vref’が求められる(ステップS10
7)。Therefore, Vf can be obtained by substituting T obtained from the above equations (8) and (9) into the equation (10).
This Vf is selected by the analog multiplexer 5 and A / D
The signal is input to the conversion circuit 1 and is obtained by A / D conversion.
By substituting f into the expression (1A), Df = (Vf / Vref ′) × 1024 (1B), from which Vref ′ = (Vf / Df) × 1024 (1C) is obtained, and Vref ′ is obtained. (Step S10
7).
【0018】したがって、このA/D変換器では、A/
D変換を行う場合には、CPU6はアナログマルチプレ
クサ5においてA/D変換しようとするアナログ信号を
選択してA/D変換回路1のアナログ入力ポートPaに
入力させるとともに、求められた変動基準電圧Vre
f’に基づいて係数Kを演算、かつ補正し、これをA/
D変換回路1の除算回路2に入力する。すなわち、 K=Vref’/Vref…(11) に補正する。これにより、A/D変換回路1において変
動基準電圧Vref’を用いて前記アナログ信号のA/
D変換が行われた場合でも、除算回路2から得られる商
に、前記のように補正された係数Kを乗算することで、
得られる値は、本来の基準電圧Vrefを用いて除算さ
れた商と同じ値が得られることになる。これにより、Z
Dの製造ばらつきや温度変動に伴う特性ばらつきによっ
て基準電圧が変動した場合においても、正確なA/D変
換が実現されることになる。Therefore, in this A / D converter, A / D
When performing D conversion, the CPU 6 selects an analog signal to be subjected to A / D conversion in the analog multiplexer 5, inputs the analog signal to the analog input port Pa of the A / D conversion circuit 1, and also obtains the obtained fluctuation reference voltage Vre.
The coefficient K is calculated and corrected based on f ′, and this is calculated as A /
The signal is input to the division circuit 2 of the D conversion circuit 1. That is, K = Vref ′ / Vref (11) is corrected. As a result, the A / D conversion circuit 1 uses the variation reference voltage Vref 'to convert the analog signal into an analog signal.
Even when the D conversion is performed, by multiplying the quotient obtained from the division circuit 2 by the coefficient K corrected as described above,
The obtained value is the same value as the quotient obtained by division using the original reference voltage Vref. This gives Z
Even when the reference voltage fluctuates due to manufacturing variations of D or variations in characteristics due to temperature variations, accurate A / D conversion is realized.
【0019】このように、本発明では、サーミスタ、S
BD、ZD、抵抗等の安価な回路構成部品のみで基準電
圧の変動に対して高精度なデジタル出力を得ることが可
能なA/D変換器が構成できる。このため、高安定基準
電圧発生回路や高精度温度測定回路等は不要となり、A
/D変換器を簡易にしかも安価に構成することが可能と
なる。因みに、図4は本発明のA/D変換器において、
異なる温度でのA/D変換のシミュレーションとその測
定値を示す図であり、この結果から本発明のA/D変換
器が有効に機能するものであることが確認できる。As described above, according to the present invention, the thermistor, S
An A / D converter capable of obtaining a high-accuracy digital output with respect to fluctuations in the reference voltage can be configured using only inexpensive circuit components such as a BD, a ZD, and a resistor. This eliminates the need for a high-stability reference voltage generation circuit, a high-precision temperature measurement circuit, etc.
This makes it possible to simply and inexpensively configure the / D converter. FIG. 4 shows an A / D converter according to the present invention.
It is a figure which shows the simulation of A / D conversion in different temperature, and the measured value, It can be confirmed from the result that the A / D converter of the present invention functions effectively.
【0020】なお、前記実施形態における各電圧Vr,
Vd,Vfは前記した回路構成のみに限られるものでは
なく、適宜の変更は可能である。また、サーミスタ及び
SBDに代えて、温度依存性のある他の能動素子あるい
は受動素子を利用することも可能である。Note that each voltage Vr,
Vd and Vf are not limited to the above-described circuit configuration, but can be appropriately changed. Further, instead of the thermistor and the SBD, another active element or a passive element having a temperature dependency can be used.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サーミ
スタ等の電源電圧及び温度依存性のある素子から得られ
る電圧を変動された基準電圧でA/D変換したデジタル
信号の値と、抵抗等のように電源電圧依存性のある素子
から得られる電圧を変動された基準電圧でA/D変換し
たデジタル信号の値とを比較して電源電圧の変動の依存
性のないサーミスタの抵抗値を求め、この抵抗値とサー
ミスタの温度特性からそのときの温度を求め、さらにダ
イオード等のように電源電圧の依存性が無い一方で温度
依存性がある素子と前記求められた温度から得られる電
圧と、この電圧を前記変動基準電圧でA/D変換したデ
ジタル信号とで前記変動された基準電圧を推測している
ので、この推測した変動基準電圧に基づいてA/D変換
回路でのA/D変換を補正することにより高精度なデジ
タル信号を出力することができる。したがって、高安定
基準電圧発生回路のような温度に対して高安定な素子を
用いた複雑な回路構成を備える必要がなく、簡易な構成
でかつ低価格でありながら、高精度のA/D変換が可能
なA/D変換器を得ることができる。As described above, according to the present invention, the value of a digital signal obtained by A / D-converting a voltage obtained from a power supply voltage such as a thermistor and a temperature-dependent element with a fluctuated reference voltage, A voltage obtained from an element having a power supply voltage dependency is compared with a digital signal obtained by A / D conversion with a changed reference voltage, and a resistance value of a thermistor having no dependency on a power supply voltage change is determined. The temperature at that time is obtained from the resistance value and the temperature characteristics of the thermistor.Furthermore, an element having no temperature dependency, such as a diode, and having a temperature dependency, and a voltage obtained from the obtained temperature are obtained. Since the fluctuated reference voltage is estimated with a digital signal obtained by A / D-converting the voltage with the fluctuating reference voltage, the A / D conversion circuit in the A / D conversion circuit based on the estimated fluctuating reference voltage. Strange It is possible to output a highly accurate digital signal by correcting. Therefore, there is no need to provide a complicated circuit configuration using elements that are highly stable with respect to temperature, such as a high-stability reference voltage generating circuit. An A / D converter capable of performing the above can be obtained.
【図1】本発明のA/D変換器の実施形態の回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram of an A / D converter according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のA/D変換器における変動基準電圧を推
測する動作の基本工程を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing basic steps of an operation of estimating a fluctuation reference voltage in the A / D converter of FIG.
【図3】図2の基本工程に基づいて、基準電圧を推測す
る工程を数式を用いて示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of estimating a reference voltage based on the basic process of FIG. 2 using a mathematical expression.
【図4】本発明のA/D変換器のシミュレーションと測
定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing simulation and measurement results of the A / D converter of the present invention.
1 A/D変換回路 2 除算回路 3 乗算回路 5 アナログマルチプレクサ 6 CPU 7 基準電圧発生回路 11 サーミスタ 12 ショットキバリアダイオード(SBD) 13 ツェナーダイオード(ZD) R1〜R5 抵抗 VDD 電源電圧 Vref 基準電圧 Vref’ 変動基準電圧 Reference Signs List 1 A / D conversion circuit 2 Divider circuit 3 Multiplier circuit 5 Analog multiplexer 6 CPU 7 Reference voltage generation circuit 11 Thermistor 12 Schottky barrier diode (SBD) 13 Zener diode (ZD) R1 to R5 Resistance VDD Power supply voltage Vref Reference voltage Vref 'fluctuation Reference voltage
Claims (4)
タル信号に変換するA/D(アナログ/デジタル)変換
回路と、定電圧素子、電源電圧依存性と温度依存性のあ
る第1の素子、電源電圧依存性がある一方で温度依存性
の無い第2の素子、電源電圧依存性が殆ど無い一方で温
度依存性のある第3の素子を備え、前記定電圧素子及び
第1ないし第3の各素子からそれぞれ前記基準電圧、電
源電圧及び温度依存電圧、電源電圧依存電圧、ならびに
温度非依存電圧を得る基準電圧発生回路と、前記アナロ
グ信号、前記電源電圧及び温度依存電圧、前記電源電圧
依存電圧、又は温度依存電圧を選択して前記A/D変換
回路に入力させる選択手段と、前記選択手段を選択動作
させるとともに前記A/D変換回路から出力されるデジ
タル信号を監視して前記基準電圧の補正を行う制御手段
とを備えることを特徴とするA/D変換器。An A / D (analog / digital) conversion circuit for converting an analog signal to a reference voltage and converting it into a digital signal; a constant voltage element; a first element having power supply voltage dependency and temperature dependency; A second element having power supply voltage dependency and no temperature dependency; and a third element having almost no power supply voltage dependency and temperature dependency, wherein the constant voltage element and the first to third elements are provided. A reference voltage generating circuit for obtaining the reference voltage, the power supply voltage and the temperature-dependent voltage, the power supply voltage-dependent voltage, and the temperature-independent voltage from each element, and the analog signal, the power supply voltage and the temperature-dependent voltage, and the power supply voltage-dependent voltage Or a selection means for selecting a temperature-dependent voltage and inputting the selected voltage to the A / D conversion circuit, and selectively operating the selection means and monitoring a digital signal output from the A / D conversion circuit. An A / D converter comprising: a control unit for correcting the reference voltage.
子から得られる前記電源電圧及び温度依存電圧と電源電
圧依存電圧、温度依存電圧を順序的に選択して前記A/
D変換回路に入力し、前記A/D変換回路は前記選択さ
れた各電圧に対するデジタル信号の値に基づいて前記基
準電圧の変動された変動基準電圧を推測し、この推測さ
れた変動基準電圧に基づいて前記A/D変換されるデジ
タル信号の値を補正する請求項1に記載のA/D変換
器。2. The power supply voltage and temperature dependent voltage obtained from the first to third elements and the power supply voltage dependent voltage and temperature dependent voltage are selected in order to select the A /
Input to a D conversion circuit, the A / D conversion circuit estimates a fluctuated reference voltage of the reference voltage based on the value of the digital signal for each of the selected voltages, and The A / D converter according to claim 1, wherein the value of the digital signal subjected to the A / D conversion is corrected based on the value.
子としてのツェナーダイオードと、前記第1の素子とし
てのサーミスタと、前記第2の素子としての電圧分圧用
抵抗と、前記第3の素子としてのダイオードとを備え、
前記基準電圧は前記ツェナー素子の降伏電圧として発生
され、前記電源電圧及び温度依存電圧は前記サーミスタ
と抵抗とによる分圧電圧として、前記電源電圧依存電圧
は複数の抵抗による分圧電圧として、前記温度依存電圧
は前記ダイオードの順方向電圧として発生される請求項
2に記載のA/D変換器。3. The reference voltage generating circuit includes a Zener diode as the constant voltage element, a thermistor as the first element, a voltage dividing resistor as the second element, and a third element. With a diode as
The reference voltage is generated as a breakdown voltage of the Zener element, the power supply voltage and the temperature-dependent voltage are divided voltages by the thermistor and a resistor, and the power supply voltage-dependent voltage is a divided voltage by a plurality of resistors. The A / D converter according to claim 2, wherein the dependent voltage is generated as a forward voltage of the diode.
られる電圧を前記変動基準電圧でA/D変換したデジタ
ル信号の値と、前記抵抗の分圧回路から得られる電圧を
前記変動基準電圧でA/D変換したデジタル信号の値と
を比較して電源電圧に依存しない前記サーミスタの抵抗
値を求め、このサーミスタの抵抗値とサーミスタの温度
特性からそのときの温度を求め、この求められた温度に
基づいて前記ダイオードから得られる電圧を求め、かつ
このダイオードから得られた電圧と、この電圧を前記変
動基準電圧でA/D変換したデジタル信号とで前記変動
基準電圧を推測する請求項3に記載のA/D変換器。4. The control means according to claim 1, wherein a value of a digital signal obtained by A / D-converting a voltage obtained from said thermistor with said variable reference voltage and a voltage obtained from said voltage dividing circuit of said resistor are converted into A by said variable reference voltage. The value of the thermistor, which does not depend on the power supply voltage, is obtained by comparing the value of the / D converted digital signal, and the temperature at that time is obtained from the resistance value of the thermistor and the temperature characteristic of the thermistor. The voltage obtained from the diode is obtained based on the voltage, and the variable reference voltage is estimated from a voltage obtained from the diode and a digital signal obtained by A / D converting the voltage with the variable reference voltage. A / D converter.
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