特許 7567764 Ａ／Ｄ変換システム及びＡ／Ｄ変換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】Ａ／Ｄ変換システム及びＡ／Ｄ変換方法

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/10 20060101AFI20241008BHJP

   H03M 1/12 20060101ALI20241008BHJP

   G05F 3/08 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H03M1/10 A

H03M1/12 C

G05F3/08

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021203208

(22)【出願日】2021-12-15

(65)【公開番号】P2023088466

(43)【公開日】2023-06-27

【審査請求日】2023-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 孝宣

(72)【発明者】

【氏名】山内 勇造

(72)【発明者】

【氏名】西尾 聡志

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２０８３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－２０３１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１６３９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３６４２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｍ １／００ － １／８８

Ｇ０５Ｆ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに異なる基準電圧を有する複数のＡ／Ｄコンバータを使用して複数のＡ／Ｄ変換を並行して行うシステムであって、
第１基準電源が有する基準電圧又は電流に従ってアナログ信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄコンバータと通信する第１変換装置と、
第２基準電源が有する基準電圧又は電流に従ってアナログ信号をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄコンバータと通信する第２変換装置と、
前記第１Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第１基準低電圧又は電流を、前記第２Ａ／Ｄコンバータに入力する第１基準低電源と、
前記第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第２基準低電圧又は電流を、前記第１Ａ／Ｄコンバータに入力する第２基準低電源と、
を備え、
前記第１変換装置は、前記第２基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正し、
前記第２変換装置は、前記第１基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する
ことを特徴とするＡ／Ｄ変換システム。

【請求項2】

前記第１変換装置は、前記第２基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正し、
前記第２変換装置は、前記第１基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載のＡ／Ｄ変換システム。

【請求項3】

前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正が、前記第２基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算に基づいて行われ、
前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正が、前記第１基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項２に記載のＡ／Ｄ変換システム。

【請求項4】

前記第１基準低電源は、前記第１基準電源に接続された能動素子又は受動素子を用いて、前記第１基準電源が有する基準電圧又は電流を降下させて前記第１基準低電圧又は電流を生成し、
前記第２基準低電源は、前記第２基準電源に接続された能動素子又は受動素子を用いて、前記第２基準電源が有する基準電圧又は電流を降下させて前記第２基準低電圧又は電流を生成する
ことを特徴とする請求項１～３何れか１項に記載のＡ／Ｄ変換システム。

【請求項5】

前記第１基準電源が有する基準電圧又は電流が、前記第１基準低電源が有する基準電圧又は電流を、前記第１基準低電源に接続された能動素子を用いて増幅させることにより生成され、
前記第２基準電源が有する基準電圧又は電流が、前記第２基準低電源が有する基準電圧又は電流を、前記第２基準低電源に接続された能動素子を用いて増幅させることにより生成される
ことを特徴とする請求項１～３何れか１項に記載のＡ／Ｄ変換システム。

【請求項6】

互いに異なる基準電圧を有する複数のＡ／Ｄコンバータを使用して複数のＡ／Ｄ変換を並行して行う方法あって、
前記複数のＡ／Ｄコンバータは、アナログ信号をデジタル信号に変換する第１及び第２Ａ／Ｄコンバータを含み、
前記第１Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第１基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正するステップと、
前記第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第２基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正するステップと、
を含むことを特徴とするＡ／Ｄ変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行うシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１９－５４４３３号公報は、複数のＡ／Ｄコンバータに接続された同一のセンサから出力された電圧を、これらのＡ／Ｄコンバータを用いてそれぞれＡ／Ｄ変換するシステムを開示する。この従来のシステムにおいて、複数のＡ／Ｄコンバータは、互いに異なる基準電圧を有している。また、センサは、自らが使用する基準電圧を切り替えるための回路を有している。

【0003】

従来のシステムでは、複数のＡ／Ｄコンバータが有する基準電圧の中から１つの基準電圧を選択がされ、切り替え制御指令がセンサに出力される。センサは、切り返し制御指令に基づいて、選択されたＡ／Ｄコンバータが使用する基準電圧と同じ基準電圧でセンサが動作するように、切り替え回路を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－５４４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のシステムには、切り替え回路の構成や、切り替え回路の制御が複雑化するという課題がある。また、選択されたＡ／Ｄコンバータが使用する基準電圧とセンサのそれが同一である間は、非選択のＡ／Ｄコンバータが使用する基準電圧とセンサのそれとが異なることを意味する。そのため、この非選択のＡ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換を選択されたＡ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換と並行して行った場合に、前者のＡ／Ｄ変換による変換後の値の信頼性を担保することが難しいという課題がある。

【0006】

従来のシステムは、また、構成上の課題を有している。例えば、複数のＡ／Ｄコンバータの基準電圧とセンサが配線により接続されている。そのため、この配線がアンテナとなってセンサの基準電圧にノイズが混入する虞れがある。そうすると、センサによる検出精度が低下して、選択されたＡ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換後の値が真の値から乖離する原因となる。これに加え、従来のシステムでは、分圧回路がセンサに設けられている。そのため、分圧抵抗によってＡ／Ｄコンバータの入力インピーダンスが低く制限され、センサの出力インピーダンスが大きい場合に上述した乖離が発生する虞れがある。

【0007】

本開示の１つの目的は、互いに異なる基準電源を有する複数のＡ／Ｄコンバータを使用して複数のＡ／Ｄ変換を並行して行う場合において、これらのＡ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換後の値の信頼性を担保することのできる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の第１の観点は、互いに異なる基準電圧を有する複数のＡ／Ｄコンバータを使用して複数のＡ／Ｄ変換を並行して行うシステムであり、次の特徴を有する。
前記システムは、第１及び第２変換装置と、第１及び第２基準低電源と、を備える。
前記第１変換装置は、第１基準電源が有する基準電圧又は電流に従ってアナログ信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄコンバータと通信する。
前記第２変換装置は、第２基準電源が有する基準電圧又は電流に従ってアナログ信号をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄコンバータと通信する。
前記第１基準低電源は、前記第１Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第１基準低電圧又は電流を、前記第２Ａ／Ｄコンバータに入力する。
前記第２基準低電源は、前記第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第２基準低電圧又は電流を、前記第１Ａ／Ｄコンバータに入力する。
前記第１変換装置は、前記第２基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する。
前記第２変換装置は、前記第１基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する。

【0009】

本開示の第２の観点は、第１の観点において更に次の特徴を有する。
前記第１変換装置は、前記第２基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する。
前記第２変換装置は、前記第１基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する。

【0010】

本開示の第３の観点は、第２の観点において更に次の特徴を有する。
前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正が、前記第２基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算に基づいて行われる。
前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正が、前記第１基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算に基づいて行われる。

【0011】

本開示の第４の観点は、第１～３の観点の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記第１基準低電源は、前記第１基準電源に接続された能動素子又は受動素子を用いて、前記第１基準電源が有する基準電圧又は電流を降下させて前記第１基準低電圧又は電流を生成する。
前記第２基準低電源は、前記第２基準電源に接続された能動素子又は受動素子を用いて、前記第２基準電源が有する基準電圧又は電流を降下させて前記第２基準低電圧又は電流を生成する。

【0012】

本開示の第５の観点は、第１～３の観点の何れか１つにおいて更に次の特徴を有する。
前記第１基準電源が有する基準電圧又は電流が、前記第１基準低電源が有する基準電圧又は電流を、前記第１基準低電源に接続された能動素子を用いて増幅させることにより生成される。
前記第２基準電源が有する基準電圧又は電流が、前記第２基準低電源が有する基準電圧又は電流を、前記第２基準低電源に接続された能動素子を用いて増幅させることにより生成される。

【0013】

本開示の第６の観点は、互いに異なる基準電圧を有する複数のＡ／Ｄコンバータを使用して複数のＡ／Ｄ変換を並行して行う方法であり、次の特徴を有する。
前記複数のＡ／Ｄコンバータは、アナログ信号をデジタル信号に変換する第１及び第２Ａ／Ｄコンバータを含む。
前記方法は、
前記第１Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第１基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正するステップと、
前記第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第２基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、前記第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正するステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0014】

第１又は６の観点によれば、第１Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第１基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号が補正される。また、第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流よりも低い第２基準低電圧又は電流の変動量に基づいて、第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号が補正される。そのため、例えば、第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流が変動した場合であっても、この変動の前後の第１及び第２Ａ／Ｄコンバータの間におけるＡ／Ｄ変換後の値の相対的な誤差を一定に保つことが可能となる。従って、第１及び第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換後の値の信頼性を担保することが可能となる。

【0015】

第２の観点によれば、第２基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号が補正され、第１基準低電圧又は電流の変動量を打ち消すように第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号が補正される。従って、例えば、第２Ａ／ＤコンバータによるＡ／Ｄ変換時に参照される基準電圧又は電流が変動した場合であっても、この変動量を打ち消すようなデジタル信号の補正が行われ、これにより、変動の前後の第１及び第２Ａ／Ｄコンバータの間におけるＡ／Ｄ変換後の値の相対的な誤差を一定に保つことが可能となる。

【0016】

第３の観点によれば、第１Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正を、第２基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算によって行うことができる。また、第２Ａ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号の補正を、第１基準低電圧又は電流の変動量に関連するパラメータを用いた四則演算に基づいて行うことができる。

【0017】

第４の観点によれば、能動素子又は受動素子を用いた第１基準電源が有する基準電圧又は電流の降下によって、第１基準低電圧又は電流を生成することができる。また、能動素子又は受動素子を用いた第１基準電源が有する基準電圧又は電流の降下によって、第２基準低電圧又は電流を生成することができる。

【0018】

第５の観点によれば、能動素子を用いた第１基準低電源が有する基準電圧又は電流の増幅によって、第１基準電源が有する基準電圧又は電流を生成することができる。また、能動素子を用いた第２基準低電源が有する基準電圧又は電流の増幅によって、第２基準電源が有する基準電圧又は電流を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの構成例を示したブロック図である。

【図2】センサＳＮＳが検出した測定対象の物理量（センサ検出値）と、センサＳＮＳから出力されるアナログ電圧信号（センサ出力電圧）との関係の一例を示した図である。

【図3】降圧回路の第１の構成例を説明する図である。

【図4】降圧回路の第２の構成例を説明する図である。

【図5】降圧回路の第３の構成例を説明する図である。

【図6】基準電圧の時系列変化の一例を説明する図である。

【図7】実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第２の構成例を示したブロック図である。

【図8】実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第３の構成例を示したブロック図である。

【図9】実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第４の構成例の一部を説明するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＡ／Ｄ変換システム（以下、単に「システム」とも称す。）について説明する。尚、実施形態に係るＡ／Ｄ変換方法は、実施形態に係るシステムにおいて行われるコンピュータ処理により実現される。また、各図において、同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化し又は省略する。

【0021】

１．システムの構成例
図１は、実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの構成例を示したブロック図である。図１に示される例では、センサＳＮＳからのアナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢが、電子制御ユニットＥＣＵ（以下、単に「制御ユニットＥＣＵ」とも称す。）に入力されてＡ／Ｄ変換される。アナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢは、例えば、センサＳＮＳから出力されるアナログ電圧信号である。アナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢは、本開示における「アナログ信号」の一例である。

【0022】

センサＳＮＳは、例えば、車両に搭載される各種センサであり、この各種センサとしては、アクセルペダルセンサ、温度センサなどが例示される。図１に示される例では、センサＳＮＳが単一のセンサから構成されている。但し、センサＳＮＳは、同一の対象物の物理量を別々に測定する２つのセンサから構成されてもよい。この場合、アナログ出力ＯＵＴＡは一方のセンサから制御ユニットＥＣＵに入力され、アナログ出力ＯＵＴＢは他方のセンサから制御ユニットＥＣＵに入力される。

【0023】

制御ユニットＥＣＵは、アナログ出力ＯＵＴＡのＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄコンバータ１Ａと、アナログ出力ＯＵＴＢのＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄコンバータ１Ｂと、を備えている。図１に示される例では、Ａ／Ｄコンバータ１Ａはマイクロコンピュータ２Ａに内蔵されており、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂはマイクロコンピュータ２Ｂに内蔵されている。マイクロコンピュータ２Ａ及び２Ｂは、それぞれ集積回路から構成されている。これらのマイクロコンピュータは配線により接続されており、この配線を介して両者は通信を行う。

【0024】

Ａ／Ｄコンバータ１Ａは本開示における「第１Ａ／Ｄコンバータ」の一例であり、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂは本開示における「第２Ａ／Ｄコンバータ」の一例である。マイクロコンピュータ２Ａは本開示における「第１変換装置」の一例であり、マイクロコンピュータ２Ｂは本開示における「第２変換装置」の一例である。以下、Ａ／Ｄコンバータ１Ａ及び１Ｂを特に区別しない場合は、これらを「Ａ／Ｄコンバータ１」と総称し、マイクロコンピュータ２Ａ及び２Ｂを特に区別しない場合は、これらを「マイクロコンピュータ２」と総称する。

【0025】

Ａ／Ｄコンバータ１Ａが行うＡ／Ｄ変換では、基準電圧源３Ａが有する基準電圧に従って、アナログ出力ＯＵＴＡがデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１Ｂが行うＡ／Ｄ変換では、基準電圧源３Ｂが有する基準電圧に従って、アナログ出力ＯＵＴＢがデジタル信号に変換される。基準電圧源３Ａ及び３Ｂは、例えば集積回路や二次電池等で構成された電源である。基準電圧源３Ａは本開示における「第１基準電源」の一例であり、基準電圧源３Ｂは本開示における「第２基準電源」の一例である。以下、基準電圧源３Ａ及び３Ｂを特に区別しない場合は、これらを「基準電圧源３」と総称する。

【0026】

ここで、基準電圧源３を本開示における「基準電源」の一例とした理由は、基準電圧源３の代わりに基準電流源が用いられてもよいことを意味している。例えば、アナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢがセンサＳＮＳから出力されるアナログ電圧信号の場合、基準電流源が有する基準電流に従って、これらのアナログ電圧信号をデジタル信号に変換することができる。別の例では、アナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢがセンサＳＮＳから出力されるアナログ電流信号の場合、基準電流源が有する基準電流に従って、これらのアナログ電流信号をデジタル信号に変換することができる。このように、基準電源とアナログ入力信号の組み合わせは、電圧又は電流のどちらかに揃える必要はない。基準電圧源３及び基準電流源を、基準レベル発生源と総称してもよい。

【0027】

基準電圧源３Ａが有する基準電圧と、基準電圧源３Ｂが有する基準電圧とは同一の値でもよいし、異なる値でもよい。また、Ａ／Ｄコンバータ１で検出するセンサＳＮＳの出力は、同一の出力値となるように設計されていてもよいし、互いに異なる出力値となるように設計されていてもよい。図２は、互いに異なる値を出力するように設計されたセンサＳＮＳが検出した測定対象の物理量（センサ検出値）と、センサＳＮＳから出力されるアナログ電圧信号（センサ出力電圧）との関係の一例を示した図である。図２に示される例では、センサ検出値に比例して出力電圧が増加している。この例では、アナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢが互いに異なるように設計されているので、これらの出力電圧の間に電位差が生じている。

【0028】

図１に示される例では、更に、基準電圧源３Ａとマイクロコンピュータ２Ｂの間に降圧回路４Ａが設けられ、基準電圧源３Ｂとマイクロコンピュータ２Ａの間に降圧回路４Ｂが設けられている。降圧回路４Ａは、基準電圧源３Ａが有する基準電圧から、これよりも低い基準電圧（以下、「基準低電圧」とも称す。）を生成する。降圧回路４Ｂは、基準電圧源３Ｂが有する基準電圧から基準低電圧を生成する。降圧回路４Ａは本開示における「第１基準低電源」の一例であり、降圧回路４Ｂは本開示における「第２基準低電源」の一例である。以下、降圧回路４Ａ及び４Ｂを特に区別しない場合は、これらを「降圧回路４」と総称する。

【0029】

以下、説明の便宜上、基準電圧源３Ａが有する基準電圧を「基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉ」と称し、基準電圧源３Ｂが有する基準電圧を「基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉ」と称す。また、降圧回路４Ａにおいて基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉから生成された基準低電圧を「基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏ」と称し、降圧回路４Ｂにおいて基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉから生成された基準低電圧を「基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏ」と称す。また、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉ及びＶｒｅｆＢ＿Ｈｉを特に区別しない場合はこれらを「基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉ」と総称し、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏ及びＶｒｅｆＢ＿Ｌｏを特に区別しない場合はこれらを「基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏ」と総称する。

【0030】

降圧回路４は、例えば、能動素子又は受動素子を含んで構成される。図３は、降圧回路４の第１の構成例を説明する図である。図３に示される例では、降圧回路４が受動素子である抵抗Ｒ１及びＲ２を含んでいる。バッファＢＵＦは、降圧回路４の構成に応じて任意に追加される。

【0031】

この例では、基準電圧源３が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉが、抵抗Ｒ１及びＲ２の大きさに比例して分圧される。降圧回路４により生成される基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏは、基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉ、抵抗Ｒ１及びＲ２を用いた下記式（１）により算出される。

【0032】

図４は、降圧回路４の第２の構成例を説明する図である。図４に示される例では、降圧回路４が能動素子であるダイオードＤ１及びＤ２を含んでいる。例えば、ダイオードＤ１及びＤ２による電圧降下の特性を事前に把握しておき、この特性に応じた係数を設定する。これにより、基準電圧源３が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉから基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏを生成することができる。

【0033】

図５は、降圧回路４の第３の構成例を説明する図である。図５に示される例では、降圧回路４が受動素子である抵抗Ｒ３と、定電流回路とを含んでいる。定電流回路には、例えば、定電流ダイオードやジャンクションＦＥＴが使用される。バッファＢＵＦは、降圧回路４の構成に応じて任意に追加される。

【0034】

２．実施形態の特徴
２－１．基準電圧源を複数設けた場合の問題
図１に示した構成例では、２系統のアナログ出力ＯＵＴＡ及びＯＵＴＢが制御ユニットＥＣＵに入力され、２つのＡ／Ｄコンバータ１でそれぞれＡ／Ｄ変換される。このような二重化によれば、センサＳＮＳ及これらのＡ／Ｄコンバータ１の健全性を担保することができる。しかしながら、２つのＡ／Ｄコンバータ１がこれらに共通の１つの基準電圧源を参照する場合と異なり、これらのＡ／Ｄコンバータ１が２つの基準電圧源を個別に参照する場合は、基準電圧源間のばらつきがＡ／Ｄ変換後の値に相対的な誤差を生じさせる。

【0035】

ここでいう「相対的な誤差」とは、一方のＡ／Ｄコンバータ１（例えば、Ａ／Ｄコンバータ１Ａ）によるＡ／Ｄ変換後の値が正しいと仮定したときの、他方のＡ／Ｄコンバータ１（例えば、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂ）によるそれとの差を意味する。２つのＡ／Ｄコンバータが使用する基準電圧が一致する場合は、一方のＡ／Ｄコンバータ１によるＡ／Ｄ変換後の値から、他方のＡ／Ｄコンバータ１によるそれを差し引くことで、相対的な誤差が計算される。２つのＡ／Ｄコンバータ１が使用する基準電圧が一致していない場合は、これらの基準電圧の比を用いてＡ／Ｄ変換後の値の一方を補正して、Ａ／Ｄ変換後の他方から差し引くことで相対的な誤差が計算される。

【0036】

ここで、基準電圧源３が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉ（又は基準電流源が有する基準電流）は、これが搭載された装置の自己発熱、周囲要素との間の熱の授受によりドリフトが生じる。図６は、基準電圧の時系列変化の一例を説明する図である。図６に示される例では、基準電圧Ａ（例えば、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉ）が時間の経過に伴い上昇し、基準電圧Ｂ（例えば、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉ）が時間の経過に伴い下降している。このような基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉのドリフトが起きると、基準電圧間の電位差が経時的に変化する。そうすると、２つの基準電圧源を使用したＡ／Ｄ変換による相対的な誤差も経時的に変化する。

【0037】

このような理由から、実施形態に係るシステムは、一方の基準電圧源が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉから生成した基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏを、他方の基準電圧源が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉを参照してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄコンバータ１（マイクロコンピュータ２）に入力する構成（図１参照）を採用している。実施形態に係るシステムは、また、基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏが入力されたマイクロコンピュータ２において、この基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏの変動量に関連するパラメータ（変動パラメータ）を計算する。そして、この変動パラメータを用いて、Ａ／Ｄコンバータ１によってＡ／Ｄ変換されるデジタル信号を補正する。

【0038】

２－２．デジタル信号の補正例
以下、具体的な数値を用いてデジタル信号の補正例を説明する。尚、以下に示す数値は一例であって、本開示はこの数値により限定されるものではない。

【0039】

この補正例では、量子化ビット数が１０ｂｉｔであり、基準電圧源３の基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉが各５．０Ｖであり、降圧回路４による降圧比が０．８（つまり、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏが各４．０Ｖ）であるとする。この補正例では、また、アナログ出力ＯＵＴＡが約４．０Ｖであり、アナログ出力ＯＵＴＢが約３．０Ｖであるとする（つまり、センサ出力電圧間の電位差が約１．０Ｖ）。

【0040】

基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉを用いたＡ／Ｄコンバータ１ＡによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１は下記式（２）により表され、基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏを用いたこのＡ／Ｄコンバータ１ＡによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ２は下記式（３）により表される。

【0041】

基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉを用いたＡ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１は下記式（４）により表され、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏを用いたこのＡ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ２は下記式（５）により表される。

【0042】

Ａ／Ｄコンバータ１Ａによって符号化されたＡ／Ｄ変換結果を、Ａ／Ｄコンバータ１Ａの計算基準電圧を５［Ｖ］としてアナログ値に換算すると、下記式（６）及び（７）に示す値（アナログ換算値）ＣＨ１及びＣＨ２が得られる。

【0043】

Ａ／Ｄコンバータ１Ｂによって符号化されたＡ／Ｄ変換結果を、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂの計算基準電圧を５［Ｖ］としてアナログ値に換算すると、下記式（８）及び（９）に示す値（アナログ換算値）ＣＨ１及びＣＨ２が得られる。

【0044】

ここで、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉがドリフトによって５．０Ｖから４．５Ｖに変動したと仮定して、Ａ／Ｄ変換値ＣＨ１及びＣＨ２を再度計算する。上記式（２）及び（３）に対応するＡ／Ｄ変換値ＣＨ１及びＣＨ２は、下記式（１０）及び（１１）により表される。

【0045】

一方、上記式（４）及び（５）に対応するＡ／Ｄ変換値ＣＨ１及びＣＨ２は、下記式（１２）及び（１３）により表される。

【0046】

Ａ／Ｄコンバータ１Ａによって符号化されたＡ／Ｄ変換結果を、Ａ／Ｄコンバータ１Ａの計算基準電圧を５［Ｖ］としてアナログ値に換算すると、下記式（１４）及び（１５）に示す値（アナログ換算値）ＣＨ１及びＣＨ２が得られる。

【0047】

Ａ／Ｄコンバータ１Ｂによって符号化されたＡ／Ｄ変換結果を、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂの計算基準電圧を５［Ｖ］としてアナログ値に換算すると、下記式（１６）及び（１７）に示す値（アナログ換算値）ＣＨ１及びＣＨ２が得られる。

【0048】

式（６）及び（８）に示したアナログ換算値ＣＨ１を比較すると、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉの変動発生前におけるＡ／Ｄコンバータ１ＡとＡ／Ｄコンバータ１Ｂの間におけるアナログ換算値ＣＨ１の差（つまり、センサ出力電圧間の電位差のＡ／Ｄ変換値）が約１．０Ｖ（＝４．００Ｖ－３．００Ｖ）であったことが分かる。これは、Ａ／Ｄ変換前のアナログ出力ＯＵＴＡとアナログ出力ＯＵＴＢの差（つまり、センサ出力電圧間の電位差）と一致する。ところが、式（１４）及び（１６）に示したアナログ換算値ＣＨ１を比較すると、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉの変動発生後におけるアナログ換算値ＣＨ１の差が約０．６７Ｖ（＝４．００Ｖ－３．３４Ｖ）に変わっていることが分かる。

【0049】

このように、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉが変動した場合は、２つのＡ／Ｄコンバータ１の間におけるアナログ換算値ＣＨ１の差が変化する。このアナログ換算値ＣＨ１の差の変化は、ドリフト以外の要因でも発生し得るものであり、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉが変動した場合でも発生し得る。故に、実施形態では、基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏを参照してＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値に基づいて計算したアナログ換算値ＣＨ２に着目し、あるタイミングにおけるアナログ換算値ＣＨ２と、これよりも前のタイミングにおけるアナログ換算値ＣＨ２との比を「変動パラメータＶＰ」として計算する。

【0050】

変動パラメータＶＰの計算は、マイクロコンピュータ２Ａ又は２Ｂにおいて行われる。以下、マイクロコンピュータ２Ａが計算する変動パラメータＶＰを「変動パラメータＶＰ１」と称す。変動パラメータＶＰ１は、式（７）及び（１５）に示したアナログ換算値ＣＨ２を用いた下記式（１８）により計算される。

【0051】

つまり、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉの変動の発生後におけるアナログ換算値ＣＨ２は、この変動の発生前のそれから１０％下降している。変動パラメータＶＰ１が計算された場合、マイクロコンピュータ２Ａは、基準電圧源３Ｂが参照する基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉが１０％下がったものとして、Ａ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を下記式（１９）により計算する。

【0052】

式（１９）に示したＡ／Ｄ変換値ＣＨ１は、マイクロコンピュータ２Ｂにおいて計算することもできる。この場合は、マイクロコンピュータ２Ａにおいて行われた変動パラメータＶＰ１の計算と同様の手法が適用される。以下、マイクロコンピュータ２Ｂが計算する変動パラメータＶＰを「変動パラメータＶＰ２」と称す。変動パラメータＶＰ２は、式（９）及び（１７）に示したアナログ換算値ＣＨ２を用いた下記式（２０）により計算される。

【0053】

つまり、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉの変動の発生後におけるアナログ換算値ＣＨ２は、この変動の発生前から１１．１２５％上昇している。変動パラメータＶＰ２が計算された場合、マイクロコンピュータ２Ｂは、基準電圧源３Ｂが参照する基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉが１１．１２５％上がったものとして、Ａ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を下記式（２１）により計算する。

【0054】

式（１９）に示したＡ／Ｄ変換値は式（２）に示したそれと一致し、式（２１）に示したＡ／Ｄ変換値は式（４）に示したそれと一致する。このことから、変動パラメータＶＰを計算してＡ／Ｄ変換値に適用することで、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉの変動（５．０Ｖから４．５Ｖへの変動）が打ち消されることが分かる。尚、式（１９）及び（２１）では、変動パラメータＶＰ１を基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉに乗算することで、Ａ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を計算している。但し、乗算以外の四則演算、即ち、加算、減算及び除算を利用してＡ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を計算してもよい。

【0055】

上記においては、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉが変動した場合のデジタル信号の補正例を説明したが、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉが変動した場合においてもこれと同様の手法により、Ａ／Ｄコンバータ１ＡによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を補正することができる。基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉ及びＶｒｅｆＢ＿Ｈｉが変動した場合場合においてもこれと同様の手法により、Ａ／Ｄコンバータ１Ａ及び１ＢによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）ＣＨ１を補正することができる。

【0056】

変動パラメータＶＰに基づいたＡ／Ｄ変換値ＣＨ１の補正を行うタイミングとしては、電源投入時が挙げられる。但し、この補正を行うタイミングはこれに限定されない。即ち、電源投入後、一定時間が経過するたびに補正が繰り返し行われてもよいし、制御ユニットＥＣＵが搭載された車両が一定距離を走行するたびに補正が繰り返し行われてもよい。基準電圧源３が搭載された装置の温度が閾値を上回るタイミングで補正が行われてもよいし、変動パラメータＶＰが閾値を上回るタイミングで補正が行われてもよい。センサ出力電圧間の電位差などの特定の変換結果が閾値を上回るタイミング、又は、この変換結果が閾値を下回るタイミングで補正が行われてもよい。

【0057】

３．実施形態による効果
以上説明した実施形態によれば、２つのＡ／Ｄコンバータ１のうちの一方のＡ／Ｄコンバータ１が使用する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉから生成した基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏが他方のＡ／Ｄコンバータ１に入力されて、変動パラメータＶＰが計算される。そして、この変動パラメータＶＰに基づいて、２つのＡ／Ｄコンバータ１の少なくとも１つによるＡ／Ｄ変換後の値（Ａ／Ｄ変換値）が補正される。従って、基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉが変動した場合であっても、この変動の前後の２つのＡ／Ｄコンバータ１の間におけるＡ／Ｄ変換値の相対的な誤差を一定に保つことが可能となる。従って、２つのＡ／Ｄコンバータ１によるＡ／Ｄ変換値の信頼性を担保することが可能となる。

【0058】

高精度の基準電圧源を構成するための部品は高価である。この点、例えば、基準電圧源３Ａを高精度の基準電圧源とし、基準電圧源３Ｂを安価な部品を使用した中精度の基準電圧源とし、基準電圧源３Ａの基準電圧が正しいと仮定する。そうすれば、基準電圧源３Ｂの基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉの変動を打ち消すことが可能となる。このように、実施形態によれば、システムの構成に要するコストを下げつつ、中精度のＡ／Ｄコンバータ１ＢによるＡ／Ｄ変換値の信頼性を担保することも可能となる。

【0059】

また、実施形態によれば、従来技術（特開２０１９－５４４３３号公報）では必要であったセンサが有する基準電圧の切り替えが必要ないという利点がある。また、外部からのＡ／Ｄコンバータの入力インピーダンスが制限されることもないという利点がある。

【0060】

４．変形例
以上説明した実施形態に係るシステムは、例えば次のように変形することができる。

【0061】

４－１．Ａ／Ｄ変換システムの第２の構成例
図７は、実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第２の構成例を示したブロック図である。図７に示される例では、Ａ／Ｄコンバータ１Ａとマイクロコンピュータ２Ａの間、及び、Ａ／Ｄコンバータ１Ｂとマイクロコンピュータ２Ｂの間に配線が設けられている。図７に示される例では、また、マルチプレクサ５Ａ及び５Ｂが設けられている。

【0062】

マルチプレクサ５Ａには、アナログ出力ＯＵＴＡと、基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏとが入力される。マルチプレクサ５Ａは、マイクロコンピュータ２ＡからのＣＨ選択指令に従い、アナログ出力ＯＵＴＡ及び基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏを、Ａ／Ｄコンバータ１Ａに入力する。マルチプレクサ５Ｂには、アナログ出力ＯＵＴＢと、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏとが入力される。マルチプレクサ５Ｂは、マイクロコンピュータ２ＢからのＣＨ選択指令に従い、アナログ出力ＯＵＴＢ及び基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏを、Ａ／Ｄコンバータ１Ａに入力する。

【0063】

４－２．Ａ／Ｄ変換システムの第３の構成例
図８は、実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第３の構成例を示したブロック図である。図８に示される例では、合計４つのＡ／Ｄコンバータ１Ｃ～１Ｆが設けられている。図８に示される例では、また、Ａ／Ｄコンバータ１Ｃとマイクロコンピュータ２Ａの間、Ａ／Ｄコンバータ１Ｄとマイクロコンピュータ２Ａの間、Ａ／Ｄコンバータ１Ｅとマイクロコンピュータ２Ｂの間、及び、Ａ／Ｄコンバータ１Ｆとマイクロコンピュータ２Ｂの間に配線が設けられている。

【0064】

Ａ／Ｄコンバータ１Ｃには、アナログ出力ＯＵＴＡと、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉとが入力される。Ａ／Ｄコンバータ１Ｃは、基準電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｈｉを参照してアナログ出力ＯＵＴＡのＡ／Ｄ変換を行う。Ａ／Ｄコンバータ１Ｄには、アナログ出力ＯＵＴＡと、基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏとが入力される。Ａ／Ｄコンバータ１Ｄは、基準低電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｌｏを参照してアナログ出力ＯＵＴＡのＡ／Ｄ変換を行う。

【0065】

Ａ／Ｄコンバータ１Ｅには、アナログ出力ＯＵＴＢと、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉとが入力される。Ａ／Ｄコンバータ１Ｅは、基準電圧ＶｒｅｆＢ＿Ｈｉを参照してアナログ出力ＯＵＴＢのＡ／Ｄ変換を行う。Ａ／Ｄコンバータ１Ｆには、アナログ出力ＯＵＴＢと、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏとが入力される。Ａ／Ｄコンバータ１Ｆは、基準低電圧ＶｒｅｆＡ＿Ｌｏを参照してアナログ出力ＯＵＴＢのＡ／Ｄ変換を行う。

【0066】

４－３．Ａ／Ｄ変換システムの第４の構成例
図９は、実施形態に係るＡ／Ｄ変換システムの第４の構成例の一部を説明するブロック図である。図１に示した構成例では、基準電圧源３と降圧回路４の組み合わせによって、基準電圧源３が有する基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉから基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏが生成された。これに対し、第４の構成例では、基準低電圧源６と昇圧回路７の組み合わせによって、第１～３の構成例で説明した２種類の基準電圧が生成される。

【0067】

基準低電圧源６は、例えば集積回路や二次電池等で構成された電源である。基準低電圧源６は、例えば、図１に示した２つのＡ／Ｄコンバータ１に対応して２つ設けられる。昇圧回路７は、例えば、能動素子であるＯＰアンプを含んでいる。基準低電圧源６同様、昇圧回路７も図１に示した２つのＡ／Ｄコンバータ１に対応して２つ設けられる。昇圧回路７は、基準低電圧源６が有する基準電圧から、これよりも高い基準電圧を生成する。つまり、基準低電圧源６と昇圧回路７の組み合わせによれば、基準低電圧Ｖｒｅｆ＿Ｌｏに相当する基準電圧から、基準電圧Ｖｒｅｆ＿Ｈｉに相当する基準電圧が生成される。

【0068】

第４の構成例では、２つの基準低電圧源６が、本開示における「第１及び第２基準低電源」に対応している。２つの昇圧回路７が、本開示における「第１及び第２基準電源」に対応している。

【符号の説明】

【0069】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ Ａ／Ｄコンバータ
２Ａ，２Ｂ マイクロコンピュータ
３Ａ，３Ｂ 基準電圧源
４Ａ，４Ｂ 降圧回路
５Ａ，５Ｂ マルチプレクサ
６ 基準低電圧源
７ 昇圧回路
ＥＣＵ 電子制御ユニット
ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢ アナログ出力
ＳＮＳ センサ
Ｖｒｅｆ＿Ｈｉ 基準電圧
Ｖｒｅｆ＿Ｌｏ 基準低電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】