JPH04284028A - アナログ−デジタル変換方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するための（Ａ／Ｄ変換）方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プログラマブルコントローラに用
いられるアナログ−デジタル変換装置には、ユーザの各
種要求に応えられるよう、次のようなアナログ入力信号
レンジが用意されている。

【０００３】（１）−１０Ｖ〜＋１０Ｖ（２）０〜＋１
０Ｖ （３）０〜＋５Ｖ また、入力のアナログ信号に対する分解能としては１２
ビットが主流となっており、したがってアナログ入力を
１２ビットのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が用
いられている。

【０００４】Ａ／Ｄ変換器１台の使用で上記３種のアナ
ログ信号を選択的にＡ／Ｄ変換する場合、異なる信号レ
ベルを共通化する必要がある。

【０００５】このため、図３に示すように信号切替スイ
ッチ５によりＡ／Ｄ変換対象のアナログ信号を選択する
と共にゲイン調整器１ａ〜１ｃや加算器２等により電圧
レンジの調整を行っている。

【０００６】調整された信号Ｓａ〜Ｓｃのいずれか一つ
がデータ処理装置４の指示で切替スイッチ５において選
択され、Ａ／Ｄ変換器３に導かれる。

【０００７】Ａ／Ｄ変換器３の出力は１２ビットのデジ
タル信号となり、データ処理装置４に入力される。デー
タ処理装置４ではこのデジタル信号を用いて所定のデー
タ処理を行う。

【０００８】なお、図３の切替スイッチ５ａ〜５ｃの選
択条件をデータ処理装置４で決定する他、切替スイッチ
５ａ〜５ｃを一定順序でスイッチ自身で選択するように
構成したＡ／Ｄ変換装置もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の入力のレンジの
異なる複数のアナログ信号を選択的にＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換方法では上述したように、アナログ信号のレン
ジを共通化するための入力回路と、信号選択のための入
力選択回路が必要なため、装置が高価となり、大型化す
るという不具合があった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、アナログ信号のレベル変換用入力回路や信号選択回
路がなくても、変動レンジの異なる複数種のアナログ信
号をデジタル変換することの可能なアナログ−デジタル
変換方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、アナログ−デジタル変換器におけ
る入力信号の許容最大レンジを、入力予定の複数種のア
ナログ信号の変動レンジが全て包含されるように定め、
変換対象のアナログ信号を前記アナログ−デジタル変換
器に入力し、当該アナログ−デジタル変換器によりデジ
タル変換された信号の示す値を、前記アナログ−デジタ
ル変換器の許容最大レンジと、前記変換対象のアナログ
信号の変動最大レンジとの間の関係に比例させた値に演
算変換することにより複数種のアナログ信号の示す変動
値をデジタル値に変換することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明では、Ａ／Ｄ変換後のデジタル値を用い
る装置がＣＰＵやデータ処理装置などの数値演算機能を
有する装置が多いことに着目し、各種アナログ信号の絶
対値をデジタル値に変換した後、アナログ信号の変動レ
ンジに対応させてデジタル値を比例変換することにより
アナログ信号の変動値をデジタル値で表わす。

【００１３】この演算処理を上記データ処理装置側で行
うことにより従来のレベル変換回路や信号選択回路は不
要となり、以って装置の小型化，製造コストの低減化が
図られる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明実施例を詳細
に説明する。

【００１５】図１は本発明実施例の回路構成例を示す。

【００１６】図１において、１０はアナログ信号の入力
端子であり、本実施例では３種のアナログ信号のいずれ
かを入力する。

【００１７】１ｄはアナログ信号用のゲイン調整器であ
り、特に設ける必要はない。

【００１８】１１は入力のアナログ信号のレベル値をデ
ジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器であり、
分解能（出力信号ビットの個数）は次のようにして定め
られている。

【００１９】入力予定の複数アナログ信号の電圧の変動
レンジをそれぞれＶ１Ｂ〜Ｖ１Ｔ，Ｖ２Ｂ〜Ｖ２Ｔ…Ｖ
ｍＢ〜ＶｍＴ（ｍは任意の自然数であり、Ｂは電圧最小
値であることを示し、Ｔは電圧最大値であることを示す
）としたときに、最低ｎビット以上の分解能を持たせる
場合、Ａ／Ｄ変換器の出力ビット数ｌは次式により定め
られる。

【００２０】

【数１】

【００２１】ここでＶｍａｘ　は、上記入力信号レンジ
の中の最大値であり、Ｖｍｉｎ　は最小値である。また
、ΔＶｍｉｎ　は入力信号レンジＶ１Ｔ−Ｖ１Ｂ，Ｖ２
Ｔ−Ｖ２Ｂ…の中の最小変動幅を示す。

【００２２】たとえば、入力信号の各レンジを０〜５Ｖ
，０〜＋１０Ｖ，−１０Ｖ〜＋１０Ｖとして、最低１２
ビット以上の分解能を持たせたい場合、数１によりＡ／
Ｄ変換器１１の出力ビット数は最低１４ビットと定め、
またＶｍａｘ　，Ｖｍｉｘ　の信号を処理できるように
、入力信号の許容レンジが全てのアナログ信号の変動レ
ンジを包含するＡ／Ｄ変換器を用いる。

【００２３】データ処理装置４はＡ／Ｄ変換器１１から
出力される１４ビットのデジタル信号Ｖ１４を用いて、
各レンジ毎の変動値を示す１４ビットのデジタル値Ｖ１
２に変換する。この変換に用いる演算式は次の３種であ
り、入力のアナログ信号の変動最大レンジＶＶに比例対
応させる式１を選択する。

【００２４】（１）０〜５Ｖ（Ｖ１Ｂ〜Ｖ１Ｔ）のアナ
ログ信号に用いる演算式

【００２５】

【数２】

【００２６】（２）−１０〜＋１０（Ｖ２Ｂ〜Ｖ２Ｔ）
のアナログ信号に用いる演算式

【００２７】

【数３】

【００２８】（３）０〜＋１０Ｖ（Ｖ３Ｂ〜Ｖ３Ｔ）の
アナログ信号に用いる演算式

【００２９】

【数４】

【００３０】このような演算により得られた１４ビット
で構成される値の中の上位１２ビットを最終的なＡ／Ｄ
変換出力としてデジタル処理装置内で取扱う。

【００３１】このような構成において、たとえば、入力
端子に−１０〜＋１０Ｖのアナログ信号を用いる場合に
は予め不図示のキーボード入力装置からデータ処理装置
に対して、数４を用いる旨の情報入力を行っておく。入
力端子にたとえば０Ｖのアナログ信号が入力された場合
、Ａ／Ｄ変換器１１は図２の変換特性２０に従って、２
０００ｈ（１６進数）を出力するが、デジタル処理装置
４における数１の演算の結果（２０００ｈ）の上位１２
ビット（５０００ｈ）が選択され、Ａ／Ｄ変換値として
用いられる。

【００３２】また、−１０Ｖのアナログ信号が入力され
ると、変動幅を示す最終的なデジタル値は０ｈ，＋１０
Ｖのアナログ信号が入力されると、最終的なデジタル値
は１０００ｈ（１６３　＝２１２）となる。

【００３３】本実施例では、信号レンジの異なるアナロ
グ信号を入力しても図２のレベル変換特性２０に従った
デジタル信号がＡ／Ｄ変換器１１からは出力される。次
に、データ処理装置４側で、図２の変換特性２１〜２３
の中の対応する特性に合致するように、Ａ／Ｄ出力値を
演算により変換する。このため、従来のようにアナログ
信号の種類毎に共通化のためのレベル変換を行う必要は
ない。また、データ処理装置４側で予め変換対象のアナ
ログ信号に用いる演算式を選択しておけばよいので、ア
ナログ信号用の信号切替回路も不要となる。

【００３４】本実施例の他に次の例が挙げられる。

【００３５】１）本実施例では、アナログ信号の基準値
からの変動幅をデジタル値に変換する場合、全てのアナ
ログ信号に対して共通的に１２ビットのデジタル値に変
換しているが、Ａ／Ｄ変換の分解能を高くしたい場合は
、Ａ／Ｄ変換器１１の１４ビットの出力範囲内の１２ビ
ットより大きいビット数を選択的に用いることができる
。本例の場合は、−１０Ｖ〜＋１０Ｖのアナログ信号に
対してはＡ／Ｄ変換器１１の出力１４ビットをそのまま
用い、０Ｖ〜＋１０Ｖのアナログ信号に対して１３ビッ
ト、０Ｖ〜５Ｖのアナログ信号に対しては１２ビットを
用いることができる。

【００３６】２）本実施例ではデータ処理装置４におい
て、数値演算処理を実行しているが、Ａ／Ｄ変換器内に
演算回路を設けてもよい。この場合、演算回路にはリー
ドオンリメモリ等を用いるとよく、Ａ／Ｄ変換器１１の
出力信号および演算式の選択信号をアドレス入力し、こ
のアドレス指定に対応させて演算結果をデータバスに出
力させるとよい。

【００３７】３）本実施例では３種のアナログ信号を例
としているが、本発明は、これに限るものではないこと
は勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
、従来のようにアナログ信号用のレベル変換回路を用い
て、変換対象の複数種のアナログ信号をレベル変換する
必要がないので、Ａ／Ｄ変換回路を小型化することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明実施例のＡ／Ｄ変換器の出力値と、最終
的なデジタル値と、アナログ信号値との相対関係を示す
説明図である。

【図３】従来のアナログ−デジタル変換器の回路構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ　　ゲイン調整器 ２　　加算器 ３，１１　　Ａ／Ｄ変換器 ４　　データ処理装置 １０　　入力端子 ２０　　Ａ／Ｄ変換器１１の出力値とアナログ値との関
係を示す特性曲線 ２１　　０〜５Ｖのレンジを有するアナログ信号の電圧
値に対応するデジタル値を示す特性曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アナログ−デジタル変換器における入
   力信号の許容最大レンジを、入力予定の複数種のアナロ
   グ信号の変動レンジが全て包含されるように定め、変換
   対象のアナログ信号を前記アナログ−デジタル変換器に
   入力し、当該アナログ−デジタル変換器によりデジタル
   変換された信号の示す値を、前記アナログ−デジタル変
   換器の許容最大レンジと、前記変換対象のアナログ信号
   の変動最大レンジとの間の関係に比例させた値に演算変
   換することにより複数種のアナログ信号の示す変動値を
   デジタル値に変換することを特徴とするアナログ−デジ
   タル変換方法。