JP2000266790A

JP2000266790A - 周波数測定装置

Info

Publication number: JP2000266790A
Application number: JP11076078A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Fukushima; 精彦福島; Jun Sato; 準佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ハードウェア的又はソフトウェア的に構成が
簡単で、且つ周波数の低い信号でも高いスループットで
連続測定できる周波数測定装置を提供する。【解決手段】時間計測用のクロックカウンタ４を利用
して、起動後の入力信号１０２の最初の立ち上がりまで
の期間と停止後の入力信号１０２の最初の立ち上がりま
での期間を監視して、入力信号１０２の周波数が検出限
度以下なら周波数がゼロと判定する。一方、今回測定し
た信号の波数により信号速度が高速か低速かを判別し、
低速であればＢカウンタ７の動作中にデータの読み出し
を行い、その後、Ｂカウンタ７の動作完了によるＱＨ信
号１０７で波数カウンタ３及びクロックカウンタ４のリ
セットを行い、次回の計測は今回の計測終了点から続け
てＢカウンタ７が動作している時間だけクロックカウン
タ４は動作していないので、この時間分の計数値を周波
数計算の時に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４の波形図に示すように、一定時間
だけ入力信号の波数をカウントすることで周波数を求め
る場合、一定時間を発生させるカウンタと波数カウンタ
の２個のカウンタで済むが、低い周波数では精度が悪
く、精度を良くするためには時間が長くなるという欠点
がある。図１５はこの点を改良した計測方法のタイムチ
ャートであり、計測起動点ｔ₀の後の入力信号の立ち上
がり点ｔ₁から計測停止点ｔ₂後の入力信号の立ち下が
り点ｔ₃までの期間Ｔm において、入力信号の波数ｎ₂
と時間長さ測定のための基準クロック数ｎ₁をカウント
する。そして、基準クロックの周波数をｆ₀とすると、
入力信号の周波数Ｆは、Ｆ＝ｎ₂×ｆ₀÷ｎ₁ となる。この方式では基準クロックの周波数ｆ₀を高い
周波数まで設定できるので、入力信号の周波数が低い時
でも短時間で高い精度の測定が可能となる。

【０００３】図１６は図１５の計測方法を実現した周波
数測定装置の一例の構成を示すブロック図である。この
周波数測定装置は、制御部２１と、クロックオシレータ
（ＯＳＣ）２２と、波数カウンタ２３と、クロックカウ
ンタ２４と、マイクロコンピュータ２５と、表示器２８
とを備えて構成される。波数カウンタ２３は入力信号２
０２の波数を計数することから、入力信号２０２の周波
数に対応する動作スピードに適応する性能を有してい
る。クロックカウンタ２４はクロック信号（周波数
ｆ₀）２０３を計数するものであり、周波数ｆ₀が高い
ほど、またクロックカウンタ２４の桁数が多いほど入力
信号２０２の周波数ｆを高精度で測定することができ
る。

【０００４】マイクロコンピュータ２５には、起動停止
カウンタ２６とタイムアウトカウンタ２７の２個のソフ
トカウンタが設定されている。起動停止カウンタ２６
は、起動停止の信号パルスｔ₀からｔ₂を出力するカウ
ンタであり、高速である必要はなく高い精度も必要ない
ので、マイクロコンピュータ２５のソフトカウンタを利
用しており、例えばｔ₂までの時間を５０ｍ秒とする。
タイムアウトカウンタ２７は入力信号２０２が信号無し
であったり、検出限度以下の低い周波数の場合即ち設定
時間Ｔe までに計測が終了しなかったことを検出して無
信号を判定するためのものであり、高速であることも高
精度であることも必要ないので、マイクロコンピュータ
２５のソフトカウンタを利用している。設定時間Ｔe は
起動停止の時間より長くする必要があり、例えば２倍の
１００ｍ秒とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の周波数測定装置にあっては、入力信号２０２の周波
数が高くても低くても同等の精度で計測できるが、起動
点ｔ₀からカウントの始まるｔ₁点まで時間差があるの
で、入力信号２０２の周波数が低い時で、連続測定する
場合に次の測定までに時間がかかるため、スループット
が悪くなるという欠点がある。また、無信号または測定
限度以下の低い周波数の信号を判定するために、タイム
アウト時間Ｔe を知るためのカウンタ（タイムアウトカ
ウンタ２７）が必要となり、これをマイクロコンピュー
タ２５のソフトカウンタで実現することで、ソフトウェ
アが複雑になり、且つマイクロコンピュータ２５の負荷
が重くなるという欠点もある。

【０００６】そこで本発明は、ハードウェア的又はソフ
トウェア的に構成が簡単で、且つ周波数の低い信号でも
高いスループットで連続測定できる周波数測定装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明による周波数測定装置は、被測
定信号の波数を計数する波数計数手段と、前記波数計数
手段が前記被測定信号の波数の計数を開始してから終了
するまでの間に基準クロック信号の波数を計数して時間
を測定する時間測定手段と、前記波数計数手段の計数値
と前記時間測定手段の測定値とにより前記被測定信号の
周波数を求める周波数算出手段と、前記被測定信号の立
ち上がり又は立ち下がりの変化点を検出する変化点検出
手段と、前記被測定信号の周波数が計測限界以下である
ことを検出するために設定された所定期間を前記時間計
測手段を利用して計数し、該所定期間以内に前記変換点
検出手段にて前記被測定信号の立ち下がり又は立ち上が
りの変化点を検出できない場合に前記被測定信号の周波
数をゼロと判定する計測値有効／無効判定手段とを備え
たことを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、時間測定手段を利用し
て、被測定信号の周波数が計測限界以下であることを検
出するために設定された所定期間を監視し、この所定期
間以内に被測定信号の立ち下がり又は立ち上がりの変化
点を検出できない場合に被測定信号の周波数をゼロと判
定するので、起動停止用のカウンタと周波数が下限以下
であることを検出するタイムアウトカウンタが不要とな
り、ハード的またはソフト的に構成が簡単になるととも
にコストを削減が可能となる。

【０００９】請求項４記載の発明による周波数測定装置
は、被測定信号の波数を計数する波数計数手段と、前記
波数計数手段が前記被測定信号の波数の計数を開始して
から終了するまでの間に基準クロック信号の波数を計数
して時間を測定する時間測定手段と、前記波数計数手段
の計数値と前記時間測定手段の測定値とにより前記被測
定信号の周波数を求める周波数算出手段と、前記波数計
数手段にて計数された被測定信号の波長の長さが所定の
基準値より短いか否かを判定する判定手段と、前記周波
数算出手段による前記波数計数手段の計数値及び時間計
測手段の測定値の読み出し時間を確保する時間だけ動作
し、確保時間だけ動作した直後に前記波数計数手段及び
前記時間測定手段にリセットをかける読出時間確保手段
とを備えた周波数測定装置であって、前記周波数算出手
段は、前記判定手段にて前記波数計数手段にて計数され
た被測定信号の波長の長さ所定の基準値より短いと判定
された場合に、前記読出時間確保手段の動作中に前記波
数計数手段の計数値及び時間計測手段の測定値の読み出
しを行って周波数の計算を行うと共に、次回の計測では
前記読出時間確保手段が動作した時間分の計数値を周波
数計算時に補正することを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、計測した被測定信号の
波長の長さが所定の基準値より短いか否かを判定し、短
ければ、波数計数手段の計数値と時間測定手段の測定値
を読み出すために、読出時間確保手段の動作終了時点で
波数計数手段と時間測定手段にリセットをかけ、その
後、再スタートさせる。そして、次の計測では前回終了
時から引き続いて計測するようにして、読出時間確保手
段の動作時間分を周波数計算時に補正する。これによ
り、周波数の低い被測定信号の連続測定の時に次の測定
までの空き時間が無くなり、スループットの高い測定が
可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。（I ）第１の実施の形態図１は本発明に係る周波数測定装置の第１の実施の形態
の構成を示すブロック図である。また、図３は周波数測
定装置の要部の詳細な構成を示す回路図、図２、図４及
び図５の夫々は動作説明のためのタイムチャート、図６
及び図７は動作説明のためのフローチャートである。こ
の第１の実施の形態の周波数測定装置は、制御部１０
と、クロックオシレータ（ＯＳＣ）２と、波数カウンタ
３と、時間測定用のクロックカウンタ４と、マイクロコ
ンピュータ５と、表示器６とを備え構成される。

【００１２】図２は通常の動作時のタイムチャートであ
る。マイクロコンピュータ５が初期設定後に起動信号１
０１をオン即ち「１」にすると、その後の入力信号１０
２の立ち上がりによってＤフリップフロップ４１が動作
し、この際、Ｄフリップフロップ４１のＤ入力をプルア
ップしていることから、Ｄフリップフロップ４１のＱ出
力１４１は「１」に変化する。Ｄフリップフロップ４２
はクロック信号１０３の立ち上がりで動作する。Ｄフリ
ップフロップ４３はクロック信号１０３からインバータ
ゲート４４を通した反転信号で動作するので、元のクロ
ック信号１０３では立ち下がり時に動作する。そして、
これらＤフリップフロップ４１，４２，４３の動作によ
ってナンドゲート４５の出力１４５はリセット用の短い
ＬＯＷパルスとなる。この出力信号１４５はアンドゲー
ト４６と４７を通して波数カウンタ３のリセット入力と
なると共にアンドゲート４６を通して時間測定用のクロ
ックカウンタ４のリセット入力となるので、波数カウン
タ３とクロックカウンタ４は同時にリセットされ、それ
ぞれの計数値がゼロになる。

【００１３】クロックカウンタ４は１７ビットのバイナ
リカウンタであり、クロックオシレータ２からの１ＭＨ
ｚのクロック信号１０３を計数し、６５５３６カウント
即ち６５５３６μ秒後にＱ１７の出力２１７（図３参
照）が「１」に変化する。これにより、Ｄフリップフロ
ップ５５のリセット入力が「１」になってリセットが解
除されてＤフリップフロップ５５は動作可能となり、そ
の後の入力信号１０２の立ち上がりで動作し、／Ｑ出力
１５５が「０」に変る。この／Ｑ出力はアンドゲート５
６を通って波数カウンタ３とクロックカウンタ４のイネ
ーブルであるＥＮ信号１５６を「０」にするので、波数
カウンタ３とクロックカウンタ４は共に動作を停止す
る。これまでの間において、波数カウンタ３は入力信号
１０２の波数を計数する。そして、ＥＮ信号１５６をマ
イクロコンピュータ５のステータス入力としているの
で、マイクロコンピュータ５は、このＥＮ信号の状態を
チェックし、「０」になればクロックカウンタ４の計数
動作が終了したと判断して波数カウンタ３とクロックカ
ウンタ４の計数値の読み出しを行う。

【００１４】波数カウンタ３は１６ビットのバイナリカ
ウンタであり、その最終段の出力１３６は立ち下がり動
作タイプのＤフリップフロップ５９のクロック入力とな
っており、入力信号１０２の波数が波数カウンタ３の計
数能力を超えてオーバーフローするとＤフリップフロッ
プ５９のＱ出力１５９が「１」になる。マイクロコンピ
ュータ５はＱ出力１５９をチェックしており、「１」に
なれば表示器６にオーバーフローのエラー表示を行う。
一方、オーバーフローしていなければ、起動信号１０１
を「０」にしてフリップフロップ４１，５２や波数カウ
ンタ３及びクロックカウンタ４をリセットし、その後す
ぐ起動信号１０１を「１」にして次の計測に備え、周波
数の計算と表示を行う。

【００１５】〈計測開始前のタイムアウト〉ここで、入
力信号１０２が無い場合または入力信号１０２の周波数
が低く計測限度以下の場合について説明する。図４は計
測開始前に入力信号１０２の立ち上がりを検出できず、
タイムアウトになる場合のタイムチャートである。Ｄフ
リップフロップ４１のＱ出力１４１は、インバータゲー
ト５１で反転されて、Ｄフリップフロップ５２のＤ入力
に入力される。また、クロックカウンタ４のＱ１６出力
２１６がＤフリップフロップ５２のクロック入力に入力
される。

【００１６】起動信号１０１が「１」になると、クロッ
クカウンタ４が動作を開始し、３２７６８カウント後に
Ｑ１６出力２１６が立ち上がって「１」に変化する。こ
れによって、Ｄフリップフロップ５２が動作するが、こ
の時までに入力信号１０２の立ち上がりがないと、Ｄフ
リップフロップ４１の出力１４１は「０」、Ｄフリップ
フロップ５２のＤ入力は「１」であることから、Ｑ出力
１５２が「１」に変る。この信号はノアゲート５３で反
転されて、アンドゲート４７を通って波数カウンタ３を
リセットし、またアンドゲート５６を通ってＥＮ信号１
５６を「０」にするので、マイクロコンピュータ５は計
測終了を検知する。

【００１７】〈計測終了点でのタイムアウト〉図５は計
測終了点で入力信号１０２の立ち上がりを検知できなく
てタイムアウトになる場合のタイムチャートである。ア
ンドゲート５４はクロックカウンタ４の２つの出力であ
るＱ１６出力２１６とＱ１７出力２１７を受けて、アン
ド出力１５４を出力し、上述した計測開始前（図４）の
場合と同様に波数カウンタ３のリセットをかける。図
４、図５のどちらの場合も波数カウンタ３をリセットす
るので、計算した周波数ｆはゼロとなって、表示器６に
はゼロが表示される。タイムアウトエラーの場合は、起
動信号１０１をオフにして「０」とすることによって各
フリップフロップ４１，５２や波数カウンタ３及びクロ
ックカウンタ４をリセットするので、その後の計測は最
初の場合と同じである。

【００１８】なお、上記波数カウンタ３は波数計数手段
に対応し、クロックカウンタ４は時間測定手段に対応す
る。また、制御部１０は周波数算出手段、変化点検出手
段、及び計測値有効／無効判定手段に対応する。また、
表示器６は表示手段に対応する。

【００１９】次に、マイクロコンピュータ５の動作につ
いて図６及び図７のフローチャートを参照して説明す
る。マイクロコンピュータ５は、ステップ１０で初期設
定を行った後、ステップ１２で起動信号１０１をオン即
ち「１」にする。その後、ステップ１４でＥＮ信号が
「０」か否かを判定し、「０」でないと判断すると、こ
のステップを繰り返し、「０」であると判断すると、カ
ウンタの計数動作が終ったと判断して、ステップ１６で
波数カウンタ３とクロックカウンタ４の計数値を読み出
す（即ち波数と時間を読み出す）。

【００２０】波数と時間を読み出した後、ステップ１８
で入力信号１０２の波数が波数カウンタ３の計数能力を
超えてオーバーフローしているか否かを判定し、オーバ
ーフローしていないと判断すると、ステップ２０で起動
信号１０１をオフ即ち「０」にしてＤフリップフロップ
７１，８２や波数カウンタ３及びクロックカウンタ４を
リセットする。次いで、ステップ２２で起動信号１０１
を「１」即ちオンにして次の計測に備える。そして、ス
テップ２４で周波数の計算とデータ表示のサブルーチン
を実行し、その後、ステップ１４に戻る。

【００２１】一方、上記ステップＳ１８の判定におい
て、入力信号１０２の波数が波数カウンタ３の計数能力
を超えてオーバーフローしていると判断すると、ステッ
プ２６に進み、起動信号１０１をオフ即ち「０」にして
Ｄフリップフロップ７１，８２や波数カウンタ３及びク
ロックカウンタ４をリセットする。次いで、ステップ２
８で起動信号１０１を「１」即ちオンにして次の計測に
備える。そして、ステップ３０でオーバーフロー表示を
行い、その後、ステップ１４に戻る。周波数Ｆの計算
は、図７のフローチャートに示すようにして行われる。
すなわち、Ｆ＝波数×クロック周波数÷クロックカウン
タ４の値となる。

【００２２】このように、この第１の実施の形態の周波
数測定装置では、時間計測用のクロックカウンタ４を利
用して、起動後の入力信号１０２の最初の立ち上がりま
での期間と停止後の入力信号１０２の最初の立ち上がり
までの期間を監視して、入力信号１０２の周波数が検出
限度以下なら周波数がゼロと判定するので、起動停止用
のカウンタと周波数が下限以下であることを検出するタ
イムアウトカウンタを必要としない分、コストの低減を
図ることができる。また、これらのカウンタをマイクロ
コンピュータ５のソフトカウンタで実現した場合、ソフ
トウェアが複雑になったり、マイクロコンピュータ２５
の負荷が重くなることがあるが、この問題も解決でき
る。

【００２３】なお、上記第１の実施の形態では、クロッ
ク信号１０３の周波数を１ＭＨｚ、クロックカウンタ４
を１７ビットのバイナリカウンタとしたが、クロック信
号１０３の周波数や波数カウンタ３の桁数は、計測信号
の範囲や精度を考えて決めれば良く、任意である。例え
ば、低い周波数だけの計測なら波数カウンタ３の桁数は
少なくて良く、８ビットにすれば２５５波まで即ち約３
８９０Ｈｚまで測定できる。精度が更に低くて良いのな
ら、クロックカウンタ４の桁数を少なくし、それに合わ
せてクロック信号１０３の周波数を変えれば良い。

【００２４】検出限度周波数を変更するにはオシレータ
２のクロック周波数を変えるだけで良く、またクロック
周波数を低くすることで測定時間が長くなり、検出でき
る下限周波数を低くすることができる。なお、図１６に
示す従来例では、クロック周波数を変えるとそれに合わ
せて起動停止カウンタ２６とタイムアウトカウンタ２７
の時間も変える必要があるので、これに比べて変更が容
易にできる利点もある。また、上記第１の実施の形態で
は、波数のオーバーフローを表示するようにしたが、こ
の表示をする必要ない場合にはＤフリップフロップ５９
を省略しても良い。

【００２５】また、上記第１の実施の形態では、信号無
しの検出のためにクロックカウンタ４のＱ１６出力２１
６を利用しているが、タイムアウト時間を短くするなら
Ｑ１５出力など、他の信号にかえると良く、逆にタイム
アウト時間を長くするならＱ１６出力とＱ１５出力をア
ンド組み合わせにするとか、Ｑ１７出力２１７の立ち上
がりや立ち下がりの変化点を利用することができる。な
お、クロックカウンタ４は１７ビットカウンタである
が、１６ビット目のＱ１６出力２１６はいつも「０」、
１７ビット目のＱ１７出力２１７はいつも「１」になる
ので、Ｑ１からＱ１５の１５ビットだけを読み込んで６
５５３６を加算すれば、マイクロコンピュータ５の入力
ポートを少なくできる。

【００２６】また、上記第１の実施の形態では、入力信
号１０２の周波数を測定するとして説明したが、エンコ
ーダの出力信号パルスを測定するよう構成すれば、回転
数の測定器やスピードメータとして利用することもでき
る。

【００２７】（II）第２の実施の形態図８は本発明に係る周波数測定装置の第２の実施の形態
の構成を示すブロック図である。また、図９は周波数測
定装置の要部の詳細な構成を示す回路図、図１０及び図
１１は動作説明のためのタイムチャート、図１２及び図
１３は動作フローチャートである。なお、図８及び図９
において前述した図１及び図３と共通する部分には同一
の符号を付けている。この実施の形態の周波数測定装置
は、制御部１０と、クロックオシレータ２と、波数カウ
ンタ３と、時間測定用のクロックカウンタ４と、マイク
ロコンピュータ５と、表示器６と、波数カウンタ３及び
クロックカウンタ４の計数値を読み出す一定時間を確保
するための第２クロックカウンタであるＢカウンタ７と
を備えて構成される。

【００２８】図９において、マイクロコンピュータ５か
ら起動信号１０１が出力された後、入力信号１０２の立
ち上がりによってＤフリップフロップ４１が動作する。
この際、Ｄフリップフロップ４１のＤ入力をプルアップ
しているので、そのＱ出力１４１は「１」に変化する。
Ｄフリップフロップ４２はクロックオシレータ２から出
力されるクロック信号１０３の立ち上がりで動作する。
Ｄフリップフロップ４３はクロックオシレータ２から出
力されるクロック信号１０３をインバータゲート４４で
反転した信号で動作するので、元のクロック信号１０３
の立ち下がり時に動作する。そして、これらＤフリップ
フロップ４１，４２，４３の動作によってナンドゲート
４５からはリセット用の短いＬＯＷパルスが発生する。
このナンドゲート４５からの出力信号１４５は、アンド
ゲート４６と４７を通して波数カウンタ３のリセット入
力となるとともに、アンドゲート４６を通してクロック
カウンタ４のリセット入力となり、これによって波数カ
ウンタ３とクロックカウンタ４は同時にリセットされ、
それぞれの計数値がゼロになる。

【００２９】クロックカウンタ４はクロックオシレータ
２からの１ＭＨｚのクロック信号１０３を計数してお
り、６５５３６カウント即ち６５５３６μ秒後にＱ１７
の出力２１７が「１」に変化する。クロックカウンタ４
の出力２１７が「１」に変化すると、Ｄフリップフロッ
プ５５のリセット入力が「１」になってリセットが解除
され、これにより動作可能となり、入力信号１０２の立
ち上がり時にＤフリップフロップ５５が動作し、その／
Ｑ出力１５５が「０」に変る。／Ｑ出力１５５の信号は
アンドゲート５６を通って波数カウンタ３とクロックカ
ウンタ４のイネーブルであるＥＮ信号１５６を「０」に
するので、波数カウンタ３とクロックカウンタ４は共に
動作を停止する。これまでで周波数カウンタ３は入力信
号１０２の波数を計数することになる。

【００３０】ＥＮ信号１８６はマイクロコンピュータ５
のステータス入力となっているので、マイクロコンピュ
ータ５はこのＥＮ信号をチェックし、「０」になればカ
ウンタの計数動作が終ったと判断し、波数カウンタ３と
クロックカウンタ４の読み出しを行う。波数カウンタ３
の最終段の出力１３６は立ち下がり動作タイプのＤフリ
ップフロップ５９のクロック入力に供給されるようにな
っており、入力信号１０２の波数が波数カウンタ３の計
数能力を超えてオーバーフローすると、Ｄフリップフロ
ップ５９のＱ出力１５９が「１」になるので、マイクロ
コンピュータ５はＤフリップフロップ５９のＱ出力１５
９が「１」になったことを検出すると、オーバーフロー
のエラー表示を行う。

【００３１】これに対して、オーバーフローしていない
と判断した場合は、入力信号１０２が高速であるか低速
であるかを判定するために、波数カウンタ３から読み取
った波数と所定の基準値「Ｋ」との比較を行う。そし
て、波数カウンタ３から読み取った波数が所定の基準値
「Ｋ」より大の時は高速即ち周波数の高い信号であると
判断して起動信号１０１を「０」にして、Ｄフリップフ
ロップ４１，５２や波数カウンタ３及びクロックカウン
タ４をリセットする。そして、ＥＮ信号１５６が「１」
に戻ったことを確認すると、起動信号１０１を「１」に
して次の計測に備える。その後、周波数計算とデータ表
示のサブルーチンを実行し、低速フラグをオフにする。
以後、同様の処理を繰り返す。

【００３２】Ｂカウンタ７は８ビットのバイナリカウン
タであり、１ＭＨｚのクロック信号１０３で計数動作を
行うため、最終段のＱＨ出力１０７は動作開始後１２８
μ秒後に「０」から「１」に変る。この場合、ＥＮ信号
１５６をインバータゲート５７で反転してＢカウンタ７
のリセットに供給するようにしているので、ＥＮ信号１
５６が「１」の間はＢカウンタ７はリセットされていて
動作せず、ＥＮ信号１５６が「０」になると動作を開始
する。

【００３３】図１０に示すように、高速信号の場合即ち
即ち入力信号１０２の波数が基準値「Ｋ」より多い場合
は、ＱＨ出力１０７が「１」になる前即ち１２８μ秒以
内に起動オフによって起動信号１０１が「０」になって
クロックカウンタ４がリセットされＱ１７出力が「０」
になるので、Ｄフリップフロップ５５がリセットされて
ＥＮ信号１５６が「１」に戻る。そのため、Ｂカウンタ
７はリセットされる。ただし、この場合、起動オフが１
２８μ秒より遅く、Ｂカウンタ７のＱＨ出力が「１」に
なっても問題はない。

【００３４】これに対して、図１１に示すように、低速
信号の場合即ち入力信号１０２の波数が基準値「Ｋ」よ
り少ない場合は、ＥＮ信号＝「１」を確認した後、周波
数の計算と表示及び低速フラグをオンの工程を実行す
る。入力信号１０２の波数が基準値「Ｋ」より少ない場
合は高速ルーチンにあった起動オフと起動オンの処理が
ない。Ｂカウンタ７は動作開始後１２８μ秒でＱＨ出力
が「１」に変るので、この信号をインバータゲート５８
で反転させ、アンドゲート４６と４７を通して波数カウ
ンタ３のリセット入力に供給するとともに、アンドゲー
ト４６を通してクロックカウンタ４のリセット入力に供
給して、両カウンタ３，４をリセットする。これによ
り、クロックカウンタ４のＱ１７出力２１７が「０」に
戻るでの、ＥＮ信号１５６が「１」に戻ってＢカウンタ
７をリセットし、波数カウンタ３とクロックカウンタ４
は動作を再開する。比較の基準値「Ｋ」をＢカウンタ７
の動作時間より大きくなるよう設定するため、Ｂカウン
タ７の動作中１２８μ秒の間には入力信号１０２の立ち
上がりはなく、波数カウンタ３の計数値に誤差は生じな
い。しかしながら、Ｂカウンタ７の動作中である１２８
μ秒の間はクロックカウンタ４が動作を停止しているの
で、次の計測区間ではクロックカウンタ４の計数値はこ
の分だけ小さな値となる。このため、周波数の計算時に
その分を補正するようにしている。

【００３５】Ｂカウンタ７を使う目的は、マイクロコン
ピュータ５がＥＮ信号＝「０」を検出してから波数カウ
ンタ３とクロックカウンタ４の計数値を読み取る間、こ
れらの計数値を保持していて正しい計数値が読めるよう
に時間を確保するためである。このため、１２８μ秒の
動作時間にこだわる必要はなく、マイクロコンピュータ
５の動作時間即ち波数カウンタ３とクロックカウンタ４
の計数値を読み取る時間に合わせて設定すれば良い。

【００３６】上述のように入力信号１０２の波数を所定
の基準値「Ｋ」と比較して高速か低速かの区別を行う
が、基準値「Ｋ」の大きさは入力信号１０２の波長の長
さがＢカウンタ７の動作時間より大きくなる値に決めれ
ば良いのであって、例えばＢカウンタ７の動作時間１２
８μ秒の２倍の２５６μ秒とすると、クロックカウンタ
４のＱ１７出力２１７が立ち上がるまでの時間６５５３
６μ秒間での波数は２５６となる。もし、１２８μ秒の
３倍の３８４μ秒にするなら、６５５３６μ秒間の波数
は１７０．６６となるから、小数点以下は無視して
「Ｋ」の値は１７０とすれば良い。

【００３７】一方、入力信号１０２に信号が入っていな
い、または信号の周波数が低く計測限度以下の場合は、
第１の実施の形態で説明した場合と同様である。すなわ
ち、Ｄフリップフロップ４１のＱ出力１４１をインバー
タゲート５１で反転して、Ｄフリップフロップ５２のＤ
入力に供給するようにしており、またクロックカウンタ
４のＱ１６出力２１６をＤフリップフロップ５２のクロ
ック入力に供給するようにしている。起動信号１０１が
「１」になると、クロックカウンタ４は動作を開始し、
３２７６８カウント後にＱ１６出力２１６は立ち上がっ
て「１」に変化してＤフリップフロップ５２が動作する
が、この時までに入力信号１０２の立ち上がりがないと
Ｄフリップフロップ４１の出力１４１は「０」のままな
ので、Ｄフリップフロップ５２のＤ入力は「１」になっ
ており、Ｑ出力１５２が「１」に変る。この信号をノア
ゲート５３で反転して、アンドゲート４７を介して波数
カウンタ３をリセットし、またアンドゲート５６を介し
てＥＮ信号１８６を「０」にするので、マイクロコンピ
ュータ５は計測終了を検知する。

【００３８】計測終了点で入力信号１０２の立ち上がり
を検知できず、タイムアウトになる場合も同様である。
すなわち、アンドゲート５４はクロックカウンタ４の２
つの出力であるＱ１６出力２１６とＱ１７出力２１７を
受けてアンド出力１５４を出力しており、波数カウンタ
３をリセットする。計算した周波数ｆはゼロとなり、表
示器６にはゼロが表示される。タイムアウトエラーの場
合、起動信号１０１をオフにして「０」とすることによ
ってフリップフロップ４１，５２や波数カウンタ３及び
クロックカウンタ４をリセットし、また低速フラグをオ
フにするので、その後の計測は最初で高速信号の測定の
場合と同じになる。なお、上記制御部１０は判定手段及
び周波数算出手段に対応する。また、Ｂカウンタ７は読
出時間確保手段に対応する。

【００３９】次に、マイクロコンピュータ５の動作につ
いて図１２及び図１３に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。マイクロコンピュータ５は、ステップ５
０で初期設定を行った後、ステップ５２で起動信号１０
１をオン即ち「１」にする。次いで、ステップ５４でＥ
Ｎ信号が「０」か否かを判定し、「０」でないと判断す
ると、このステップを繰り返す。これに対して、「０」
であると判断すると、カウンタの計数動作が終ったと判
断して、ステップ５６で波数カウンタ３とクロックカウ
ンタ４の計数値を読み出す（即ち波数と時間を読み出
す）。

【００４０】次いで、ステップ５８で、入力信号１０２
の波数が波数カウンタ３の計数能力を超えてオーバーフ
ローしているか否かを判定し、オーバーフローしていな
いと判断すると、ステップ６０に進み、入力信号１０２
の波数が所定の基準値「Ｋ」より大であるか否かを判定
し、所定の基準値「Ｋ」より大であると判断すると、入
力信号１０２が周波数の高い信号であることからステッ
プＳ６２に進み、起動信号１０１をオフ即ち「０」にし
てＤフリップフロップ４１，５２や波数カウンタ３及び
クロックカウンタ４をリセットする。そして、ステップ
６４でＥＮ信号１５６が「１」になったか否かを判定
し、「１」になっていないと判断するとこのステップを
繰り返し、「１」になったと判断するとステップ６６で
起動信号１０１を「１」即ちオンにして次の計測に備え
る。そして、ステップ６８で周波数の計算とデータ表示
のサブルーチンを実行し、その後、ステップ７０で低速
フラグをオフにし、ステップ５４に戻る。

【００４１】一方、上記ステップＳ６０の判定におい
て、波数が所定の基準値「Ｋ」より小であると判断する
と、入力信号１０２が周波数の低い信号であることから
ステップＳ７２に進み、ＥＮ信号１５６が「１」になっ
たか否かを判定し、「１」になっていないと判断すると
このステップを繰り返し、「１」になったと判断する
と、ステップ７４で周波数の計算とデータ表示のサブル
ーチンを実行し、その後、ステップ７６で低速フラグを
オンにしてステップ５４に戻る。

【００４２】また、上記ステップＳ５８の判定におい
て、入力信号１０２の波数が波数カウンタ３の計数能力
を超えてオーバーフローしていると判断すると、ステッ
プ７８に進み、起動信号１０１をオフ即ち「０」にして
Ｄフリップフロップ４１，５２や波数カウンタ３及びク
ロックカウンタ４をリセットする。次いで、ステップ８
０でＥＮ信号１５６が「１」になったか否かを判定し、
「１」になっていないと判断するとこのステップを繰り
返し、「１」になったと判断すると、ステップ８２で起
動信号１０１を「１」即ちオンにして次の計測に備え
る。そして、ステップ８４でオーバーフロー表示を行
い、その後、ステップ８６で低速フラグをオフにしてス
テップ５４に戻る。

【００４３】図１３は周波数の計算と表示を行うサブル
ーチンのフローチャートである。まず、ステップ９０
で、読み取ったデータが計測を開始した時点で低速であ
ったか高速であったかを判断し、低速と判断するとステ
ップ９２に進み、Ｂカウンタ７が動作した時間だけクロ
ックカウンタ４の計数値が小さくなっているので、これ
を補正した周波数Ｆを次式に従って求める。Ｆ＝波数×クロック周波数÷（クロックカウンタ４の計
数値＋補正値）これに対して、高速と判断するとステップＳ９６に進
み、高速の場合は補正が必要ないことから、周波数Ｆを
次式に従って求める。Ｆ＝波数×クロック周波数÷クロックカウンタ４の計数
値

【００４４】クロックカウンタ４は１７ビットのバイナ
リカウンタであるが、アンドゲート５４（図９参照）で
タイムアウトを検出しているため、１６ビット目のＱ１
６出力２１６はいつも「０」、１７ビット目のＱ１７出
力２１７はいつも「１」になるので、Ｑ１からＱ１５の
１５ビットだけを読み込んで６５５３６を加算すればマ
イクロコンピュータ５の入力ポートの使用を少なくでき
る。

【００４５】このように、この第２の実施の形態の周波
数測定装置では、今回測定した信号の波数により信号速
度が高速か低速かを判別し、高速であれば起動信号１０
１をオフにしてＤフリップフロップ４１や波数カウンタ
３及びクロックカウンタ４をリセットし、次回の計測を
入力信号１０２の立ち上がり検出から始める。これに対
して、信号速度が低速であればＢカウンタ７の動作中に
データの読み出しを行い、Ｂカウンタ７の動作完了によ
るＱＨ信号１０７で波数カウンタ３及びクロックカウン
タ４のリセットを行うことにより、次回の計測は今回の
計測終了点から続けてＢカウンタ７が動作している時間
だけクロックカウンタ４は動作していないので、この時
間分の計数値を周波数計算の時に補正することにより、
低速信号の連続測定の時に測定の後の空き時間を無くし
てスループットの高い測定ができる利点がある。

【００４６】なお、この第２の実施の形態においても入
力信号１０２の周波数を測定するとして説明したが、エ
ンコーダの出力信号パルスを測定するよう構成すれば、
回転数の測定器やスピードメータとして利用できる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１、２、３記載の発明によれば、
時間測定手段を利用して、被測定信号の周波数が計測限
界以下であることを検出するために設定された所定期間
を監視し、この所定期間以内に被測定信号の立ち下がり
又は立ち上がりの変化点を検出できない場合に被測定信
号の周波数をゼロと判定するようにしたので、起動停止
用のカウンタと周波数が下限以下であることを検出する
タイムアウトカウンタが不要となり、ハード的またはソ
フト的に構成が簡単になるとともにコストを削減が可能
となる。

【００４８】請求項４、５記載の発明によれば、計測し
た被測定信号の波長の長さが所定の基準値より短いか否
かを判定し、短ければ、波数計数手段の計数値と時間測
定手段の測定値を読み出すために、読出時間確保手段の
動作終了時点で波数計数手段と時間測定手段にリセット
をかけて、その後に再スタートさせ、次の計測では前回
終了時から引き続いて計測するようにして、読出時間確
保手段の動作時間分を周波数計算時に補正するようにし
たので、周波数の低い被測定信号の連続測定の時に次の
測定までの空き時間が無くなり、スループットの高い測
定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る周波数測定装置の第１の実施の形
態の構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施の形態の周波数測定装置の通常時の
動作を説明するためのタイムチャートである。

【図３】第１の実施の形態の周波数測定装置の要部の詳
細な構成を示す回路図である。

【図４】第１の実施の形態の周波数測定装置の動作を説
明するためのタイムチャートである。

【図５】第１の実施の形態の周波数測定装置の動作を説
明するためのタイムチャートである。

【図６】第１の実施の形態の周波数測定装置のマイクロ
コンピュータの動作示すフローチャートである。

【図７】第１の実施の形態の周波数測定装置のマイクロ
コンピュータの動作示すフローチャートである。

【図８】本発明に係る周波数測定装置の第２の実施の形
態の構成を示すブロック図である。

【図９】第２の実施の形態の周波数測定装置の要部の詳
細な構成を示す回路図である。

【図１０】第２の実施の形態の周波数測定装置の動作を
説明するためのタイムチャートである。

【図１１】第２の実施の形態の周波数測定装置の動作を
説明するためのタイムチャートである。

【図１２】第２の実施の形態の周波数測定装置のマイク
ロコンピュータの動作示すフローチャートである。

【図１３】第２の実施の形態の周波数測定装置のマイク
ロコンピュータの動作示すフローチャートである。

【図１４】従来の周波数計測方法を説明するための波形
図である。

【図１５】従来の周波数計測方法を説明するためのタイ
ムチャートである。

【図１６】従来の周波数測定装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１，１０制御部２クロックオシレータ３波数カウンタ４クロックカウンタ５マイクロコンピュータ６表示器７Ｂカウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定信号の波数を計数する波数計数手
段と、前記波数計数手段が前記被測定信号の波数の計数を開始
してから終了するまでの間に基準クロック信号の波数を
計数して時間を測定する時間測定手段と、前記波数計数手段の計数値と前記時間測定手段の測定値
とにより前記被測定信号の周波数を求める周波数算出手
段と、前記被測定信号の立ち上がり又は立ち下がりの変化点を
検出する変化点検出手段と、前記被測定信号の周波数が計測限界以下であることを検
出するために設定された所定期間を前記時間計測手段を
利用して計数し、該所定期間以内に前記変換点検出手段
にて前記被測定信号の立ち下がり又は立ち上がりの変化
点を検出できない場合に前記被測定信号の周波数をゼロ
と判定する計測値有効／無効判定手段と、を備えたことを特徴とする周波数測定装置。
【請求項２】前記所定期間は、起動後の前記被測定信
号の最初の立ち上がりまでの期間と停止後の前記被測定
信号の最初の立ち上がりまでの期間であることを特徴と
する請求項１記載の周波数測定装置。
【請求項３】前記周波数算出手段の算出結果を表示す
る表示手段を備え、前記計測値有効／無効判定手段は、前記被測定信号の周
波数がゼロであると判定した場合に前記表示手段にゼロ
表示させることを特徴とする請求項１又は２のいずれか
に記載の周波数測定装置。
【請求項４】被測定信号の波数を計数する波数計数手
段と、前記波数計数手段が前記被測定信号の波数の計数を開始
してから終了するまでの間に基準クロック信号の波数を
計数して時間を測定する時間測定手段と、前記波数計数手段の計数値と前記時間測定手段の測定値
とにより前記被測定信号の周波数を求める周波数算出手
段と、前記波数計数手段にて計数された被測定信号の波長の長
さが所定の基準値より短いか否かを判定する判定手段
と、前記周波数算出手段による前記波数計数手段の計数値及
び時間計測手段の測定値の読み出し時間を確保する時間
だけ動作し、確保時間だけ動作した直後に前記波数計数
手段及び前記時間測定手段にリセットをかける読出時間
確保手段と、を備えた周波数測定装置であって、前記周波数算出手段は、前記判定手段にて前記波数計数
手段にて計数された被測定信号の波長の長さ所定の基準
値より短いと判定された場合に、前記読出時間確保手段
の動作中に前記波数計数手段の計数値及び時間計測手段
の測定値の読み出しを行って周波数の計算を行うと共
に、次回の計測では前記読出時間確保手段が動作した時
間分の計数値を周波数計算時に補正することを特徴とす
る周波数測定装置。
【請求項５】前記基準値は、前記読出時間確保手段の
動作時間より大きい値であることを特徴とする請求項４
記載の周波数測定装置。