JP2004077173A

JP2004077173A - タイミング測定装置

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Publication number: JP2004077173A
Application number: JP2002234628A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Genda; 源田　正弘
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】被測定信号の変化時刻を正確に検出する。
【解決手段】被測定信号Ｍとは非同期であるが、一定周期のクロック信号ＣＫを発生させるとともに、そのクロック周期Ｔｃｋで補間信号ｆｍを発生する。被測定信号Ｍの変化時刻ｔ０でサンプリング信号Ｓを発生し、このサンプリング信号Ｓにより補間信号ｆｍをサンプリングし、被測定時刻ｔ０に対応する時刻の測定電圧Ｖ０を得る。補間開始電圧Ｖ１、測定電圧Ｖ０および補間終了電圧Ｖ２から測定時刻ｔ２を算出し｛ｔ２＝Ｔｃｋ×（Ｖ０−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）｝、測定時刻ｔ１に加算することで、被測定時刻ｔ０をｔ０＝ｔ１＋ｔ２として得る。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被測定物から入力される信号（被測定信号）の周期、周波数または位相等を測定するタイミング測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被測定物から入力される被測定信号の周期、周波数、または位相を測定する場合、タイミング測定装置内のクロック信号の周期（クロック周期という。）に基づいて測定するのが一般的である。
【０００３】
図１０は、この一般的な従来技術のタイミング測定装置２のブロック図、図１１は、その動作説明に供されるタイムチャートである。
【０００４】
ここでは、被測定物４から入力端子６を介してタイミング測定装置２に入力される被測定信号Ｍの周期Ｔｍを求めるときに、被測定信号Ｍの立ち上がり時刻（変化時刻ともいう。）ｔ０を計測し、計測した立ち上がり時刻ｔ０と前回計測した立ち上がり時刻ｔ０との時刻差を求め、この時刻差を被測定信号Ｍの周期Ｔｍとして求める場合を例として説明する。
【０００５】
タイミング測定装置２を構成するサンプリング信号発生器８は、被測定物４から出力される被測定信号Ｍ（図１１の（ａ）参照）が立ち上がった時に、サンプリング信号Ｓ（図１１の（ｂ）参照）を発生させサンプリング器１２に供給する。
【０００６】
クロック信号発生器１０は、一定周期Ｔｃｋでクロック信号ＣＫ（図１１の（ｃ）参照）を発生させる。
【０００７】
サンプリング器１２では、クロック信号ＣＫの時刻情報を算出している。例えばカウンタ等で、クロック信号ＣＫの入力回数Ｎを測定し、Ｎ×Ｔｃｋで時刻情報を求めている。
【０００８】
そして、サンプリング器１２は、サンプリング信号Ｓが入力された時に、時刻ｔ０を記憶し、タイミング測定器１４に、この記憶した信号立ち上がり時刻情報である時刻ｔ０を出力している。タイミング測定器１４は、その時刻情報の時刻ｔ０と前回測定した立ち上がり時刻情報の時刻ｔ０との時刻差を求め、さらに同様にして時刻差を複数回求め、複数回の時刻差に対して平均化処理等を行い、被測定信号Ｍの周期Ｔｍ（ある立ち上がり時刻ｔ０から次の立ち上がり時刻ｔ０までの間の時間）を求めている。
【０００９】
被測定信号Ｍの測定した周期Ｔｍは、測定結果として、出力端子１６を通じて出力されパーソナルコンピュータ１８等に取り込まれ、図示していない表示器上等に表示される。
【００１０】
ところで、サンプリング器１２は、図１１のタイムチャートに示すように、被測定信号Ｍの正確な立ち上がり時刻（変化時刻）ｔ０を測定するために、例えばクロック信号ＣＫの周期毎に、被測定信号Ｍを測定した場合、被測定信号Ｍとクロック信号ＣＫは完全に同期しているわけではないので、変化時刻ｔ０に最も近接したクロック信号ＣＫの発生した時刻を測定時刻ｔａとして取得する。この場合瞬時の測定値としてはクロック信号Ａのクロック周期をＴｃｋ秒とすると測定時刻ｔａは、真の変化時刻ｔ０に対し、最大Ｔｃｋ秒の時刻誤差を有することとなる。
【００１１】
なお、この例で、測定時刻ｔａは、変化時刻ｔ０より前の時刻としているが、変化時刻ｔ０より後の時刻のクロック信号ＣＫ発生時の時刻を用いる場合もある。
【００１２】
したがって、変化時刻ｔ０に対してさらに高分解能の測定精度を得るためには、クロック信号ＣＫより周波数の高いクロック信号ＣＫｆ（図１１の（ｄ）参照）を用いて、変化時刻ｔ０と最も近接したクロック信号ＣＫｆの発生した時刻を測定時刻ｔｂとして取得する。この場合、瞬時の測定値としてはクロック信号ＣＫｆの周期をＴｃｋｆとすると最大でも周期Ｔｃｋｆの誤差で測定でき、Ｔｃｋ＞Ｔｃｋｆであることから、より高周波のクロック信号ＣＫｆを用いることにより、より高精度で時刻を測定することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、クロック信号ＣＫの周波数を高くすれば、高い精度で時刻を測定することが可能となる。
【００１４】
しかしながら、周波数の高周波化に伴いサンプリング器１２を構成する回路を実現することが困難かつ高価となり、また、より高周波のクロック信号ＣＫｆを使用することを原因として消費電力が増加するという欠点がある。
【００１５】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、高周波のクロック信号ＣＫｆを用いることなく高精度のタイミング測定を行うことを可能とするタイミング測定装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明のタイミング測定装置は、被測定信号の変化時刻を測定するタイミング測定装置において、前記被測定信号の変化時刻にサンプリング信号を発生するサンプリング信号発生器と、一定周期のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器と、前記補間信号を前記サンプリング信号によりサンプリングし、前記補間信号のサンプリング値に基づいて前記被測定信号の前記変化時刻を測定するサンプリング器とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１７】
この発明によれば、補間信号発生器により発生された、クロック信号間の時間を補間する補間信号を、サンプリング器によりサンプリング信号でサンプリングし、補間信号のサンプリング値に基づいて被測定信号の変化時刻を測定するようにしているので、高周波のクロック信号を使用しないでも高精度のタイミング測定を行うことができる。
【００１８】
補間信号としては、たとえば、クロック信号間で値（関数値）が単調に増加、あるいは単調に減少する単調関数信号を用いることができる。
【００１９】
この場合、さらに、前記クロック信号に同期して、第２および第３のサンプリング信号を発生する第２および第３サンプリング信号発生器を備え、前記サンプリング器は、前記サンプリング信号で前記補間信号のサンプリング値を得たとき、前記サンプリング信号近傍の前記第２および第３のサンプリング信号により前記補間信号をサンプリングして第２および第３のサンプリング値を得、前記補間信号のサンプリング値と前記第２および第３のサンプリング値に基づいて前記被測定信号の前記変化時刻を測定するようにすることで、たとえば、補間信号のオフセットの変動に基づく測定誤差を低減し、より高精度のタイミング測定を行うことができる（請求項２記載の発明）。
【００２０】
また、前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器を複数有し、複数の補間信号発生器から出力される各補間信号を前記クロック信号毎に切り替えて使用し前記変化時刻を連続的に測定するようにすることで、ある補間信号の消滅時間を、切り替えて使用する別の補間信号の発生時間以内の時間とすればよいこととなり、補間信号を消滅させる回路特性を低速にできる（請求項３記載の発明）。
【００２１】
さらに、前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器を複数有し、前記サンプリング信号が発生したとき、前記複数の補間信号を利用して、前記変化時刻を測定するようにすることで、変化時刻の測定精度を向上させることができる（請求項４記載の発明）。
【００２２】
複数の補間信号としては、たとえば補間信号の周期を２π（ラジアン）と考えた場合、正相信号とその逆相信号（πラジアン移相した信号）、あるいは相互に傾斜の異なる信号などを用いることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図１０、図１１に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態に係るタイミング測定装置２２の構成を示すブロック図である。
【００２５】
タイミング測定装置２２は、基本的に、被測定物４から入力端子６を通じて入力される被測定信号Ｍの立ち上がり点あるいは立ち下がり点等の変化時刻ｔ０でサンプリング信号Ｓを発生するサンプリング信号発生器８と、時刻の基準である一定周期のクロック信号ＣＫを発生するクロック信号発生器１０と、クロック信号ＣＫに同期してクロック信号ＣＫ間の時間を補間する補間信号ｆｍを発生する補間信号発生器２４と、補間信号ｆｍをサンプリング信号Ｓによりサンプリングし、補間信号ｆｍのサンプリング値Ｖ０と補間信号ｆｍとクロック信号ＣＫの発生時刻ｔ１とから変化時刻ｔ０を求めるサンプリング器２６とを備える。
【００２６】
タイミング測定装置２２は、さらに、サンプリング器２６で求められた変化時刻ｔ０から、上述した従来技術と同様に、被測定信号Ｍの周期Ｔｍ、周波数または位相を求め、出力端子１６を介して外部のパーソナルコンピュータ１８に供給するタイミング測定器１４とを有する。
【００２７】
タイミング測定器１４およびサンプリング器２６の出力側は、タイミング測定装置２２内に搭載されるＣＰＵを含むマイクロコンピュータによって達成される機能で構成される。もちろん、タイミング測定装置２２全体をマイクロコンピュータを使用しないで構成することもできる。
【００２８】
なお、この第１の実施形態において、時間ｔを変数とする補間信号ｆｍは、たとえば、関数ｆｍ（ｔ）として表すとき、ｔａ＜ｔｂとなる任意の変数ｔａ、ｔｂにおいてｆｍ（ｔａ）＜ｆｍ（ｔｂ）（単調増加関数）またはｆｍ（ｔａ）＞ｆｍ（ｔｂ）（単調減少関数）を満足する関数である。単調関数としては、１次関数、あるいは変数をｘとするｘ^２、ｘ^３、ｌｏｇｘ、ｅ^ｘ（ｅは、自然対数の底）などがある。
【００２９】
補間信号発生器２４は、クロック信号ＣＫの周期（クロック周期あるいはクロック間隔ともいう。）Ｔｃｋに同期し、時間を変数とする関数である補間信号ｆｍを発生するが、ここでは、一例として、変数である時間の変化に対して関数としての電圧の変化が直線的に変化する１次関数の電圧信号を発生する。なお、１次関数の電圧信号は、周知のように、積分器で容易に発生させることができる。
【００３０】
また、一定周期Ｔｃｋは、この第１の実施形態では、１０［ｎｓ］〜１００［ｎｓ］であるが、この発明によれば、周期Ｔｃｋの長短にかかわらず適用することができる。
【００３１】
次に、上述の第１の実施形態のタイミング測定装置２２の動作を図２のタイムチャートを用いて説明する。ここでは、被測定物４から出力され、タイミング測定装置２２に入力される被測定信号Ｍの周期Ｔｍ（ある立ち上がり時刻から次の立ち上がり時刻までの間の時間）を測定することを例として説明する。
【００３２】
被測定物４から、例として方形波信号の被測定信号Ｍ（図２の（ａ）参照）が入力端子６を介してサンプリング信号発生器８に入力されると、サンプリング信号発生器８は、被測定信号Ｍの立ち上がり時刻である変化時刻ｔ０にサンプリング信号Ｓ（図２の（ｂ）参照）を発生する。
【００３３】
このとき、サンプリング信号Ｓを変化時刻ｔ０で得たサンプリング器２６は、図１０、図１１を参照して説明した従来技術と同様に、クロック信号ＣＫ（図２の（ｃ）参照）のクロック周期Ｔｃｋの分解能で、仮の測定時刻ｔｌを求める。さらに、サンプリング器２６は、サンプリング信号Ｓを用いて単調関数信号である補間信号ｆｍ（図２の（ｄ）参照）上、サンプリング信号Ｓの発生時刻ｔ０における測定電圧Ｖ０を取得する。
【００３４】
この場合、のこぎり波信号である補間信号ｆｍは、クロック信号ＣＫと同期させているため、予め、補間開始電圧Ｖ１と補間終了電圧Ｖ２は一意的に決定されサンプリング器２６内で記憶されているものとする。そこで、時間ｔを変数とする補間信号ｆｍ（図２の（ｄ）参照）上の上記の測定電圧Ｖ０から、クロック信号ＣＫの周期Ｔｃｋ内の測定値域０〜Ｔｃｋの測定時刻ｔ２を求めることができる。
【００３５】
数式で説明すると、補間信号ｆｍ（ｔ）は、ｔを０≦ｔ≦Ｔｃｋとして、次の（１）式で得られる。
ｆｍ（ｔ）＝｛（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔｃｋ｝ｔ＋Ｖ１　　　　…（１）
【００３６】
この場合、サンプリング器２６で取得した測定電圧Ｖ０が、Ｖ０＝ｆｍ（ｔ２）となるので、被測定時刻ｔ０を正確に求めるための測定時刻ｔ２は、上記（１）式にｔ＝ｔ２、ｆｍ（ｔ２）＝Ｖ０を代入することで、次の（２）式で求めることができる。
ｔ２＝Ｔｃｋ×（Ｖ０−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）　　　　　　…（２）
【００３７】
図２から明らかなように、被測定時刻ｔ０はクロック信号ＣＫの発生時刻である既知の時刻ｔ１と測定時刻ｔ２から、ｔ０＝ｔｌ＋ｔ２で正確に求めることができる。求められた被測定時刻ｔ０は、サンプリング器２６からタイミング測定器１４に供給される。
【００３８】
タイミング測定器１４は、その時刻情報の時刻ｔ０と前回測定した立ち上がり時刻情報の時刻ｔ０との時刻差を求め、さらに同様にして時刻差を複数回求め、複数回の時刻差に対して平均化処理等を行い、被測定信号Ｍの周期Ｔｍを求めている。周期Ｔｍは、測定結果として、出力端子１６を通じて出力されパーソナルコンピュータ１８等に取り込まれ、図示していない表示器上等に表示される。もちろん、周期Ｔｍの逆数として周波数を求めることができる。
【００３９】
以上のように、第１の実施形態のタイミング測定装置２２によれば、高速繰り返しの、すなわち、たとえば従来技術の項で説明した高周波のクロック信号ＣＫｆ（図１１の（ｄ）参照）を用いることなく、被測定信号Ｍの変化時刻ｔ０を高精度に測定することができる。
【００４０】
図３は、第２の実施形態に係るタイミング測定装置３２のブロック図、図４は、このタイミング測定装置３２の動作説明に供されるタイムチャートである。図３、図４においても、図１０、図１１、図１、図２に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００４１】
上述した第１の実施形態において、被測定時刻ｔ０を（１）式を用いてｔ１＋ｔ２として算出する前提として、補間開始電圧Ｖ１と補間終了時間Ｖ２とを一意的に定めていた。しかし、実際には、たとえば、補間信号発生器２４を構成する部品の特性のばらつき、温度などの周囲環境の変化を原因とするオフセットの変化から、補間開始電圧Ｖ１と補間終了電圧Ｖ２を理想的に固定値として扱った場合には測定に誤差が生じる場合がある。
【００４２】
そこで、補間開始電圧Ｖ１と補間終了電圧Ｖ２の変動を原因とする測定誤差を抑制するために、図３のタイミング測定装置３２では、それぞれ時刻基準信号としてクロック信号ＣＫが供給される第２のサンプリング信号発生器３４と第３のサンプリング信号発生器３６を追加し、さらに図１のサンプリング器２６を設計変更したサンプリング器３８を設けている。
【００４３】
この場合、第２のサンプリング信号発生器３４は、測定電圧Ｖ０（図４の（ｄ）参照）をサンプリング器３８で求めるためのサンプリング信号Ｓが、サンプリング信号発生器（第１のサンプリング信号発生器ともいう。）８から供給されたことを検出したとき、次のクロック信号ＣＫの発生時刻にサンプリング信号Ｓ２を発生させる（図４の（ｂ）および（ｃ）参照）。発生したサンプリング信号Ｓ２は、サンプリング器３８と第３のサンプリング信号発生器３６に供給される。
【００４４】
その一方、第３のサンプリング信号発生器３６は、第２のサンプリング信号発生器３４からのサンプリング信号Ｓ２が出力された後の、次のクロック信号ＣＫの発生時刻で第３のサンプリング信号Ｓ３を発生させる（図４の（ｂ）および（ｃ）参照）。
【００４５】
そして、サンプリング器３８は、サンプリング信号Ｓを用いて補間信号ｆｍ（図４の（ｄ）参照）上、サンプリング信号Ｓの発生時刻ｔ０における測定電圧Ｖ０を取得した後、第２のサンプリング信号Ｓ２で補間信号ｆｍをサンプリングして補間開始測定電圧Ｖ１’を取得し、第３のサンプリング信号Ｓ３で補間信号ｆｍをサンプリングして補間終了測定電圧Ｖ２’を取得する。
【００４６】
この時刻で得られた補間開始測定電圧Ｖ１’と補間終了測定電圧Ｖ２’は、測定電圧Ｖ０と経過時間も近接していることから、補間信号発生器２４を構成する部品の特性のばらつき、温度などの周囲環境の変化の影響が少なくなる。これら補間開始測定電圧Ｖ１’と補間終了測定電圧Ｖ２’とを、上述した（２）式に代入して、測定時刻ｔ２を次の（３）式で求める。
ｔ２＝Ｔｃｋ×（Ｖ０−Ｖ１’）／（Ｖ２’−Ｖ１’）　　　　…（３）
【００４７】
測定時刻ｔ２を、この（３）式で求めることで、第１の実施形態のタイミング測定装置２２により得られた被測定時刻ｔ０に比較して測定誤差の低減された被測定時刻ｔ０を得ることができる。
【００４８】
なお、上記の測定誤差を抑えるため、測定回数は増えるが、補間開始測定電圧Ｖ１’と補間終了測定電圧Ｖ２’の測定をクロック信号ＣＫ毎に行うこともできる。この場合には、測定電圧Ｖ０を測定した時の補間信号ｆｍの時刻ｔ１と時刻ｔ３における補間開始測定電圧Ｖ１’と補間終了測定電圧Ｖ２’が得られるので、さらに正確に被測定時刻ｔ０を算出することができる。
【００４９】
図５は、第３の実施形態に係るタイミング測定装置５２のブロック図、図６は、そのタイミング測定装置５２の動作説明に供されるタイムチャートである。図５、図６においても、図１０、図１１、図１−図４に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００５０】
この第３の実施形態では、クロック信号ＣＫに同期して発生させる補間信号ｆｍをより容易に発生できるような改良を加えている。
【００５１】
図示していない積分器を用いて図２の（ｄ）（図４の（ｄ））に示すようなのこぎり波の補間信号ｆｍを、ある時刻に発生するクロック信号ＣＫに同期してこのクロック信号ＣＫ毎に発生させた場合、次のクロック信号ＣＫが発生する直前に、補間信号ｆｍの電圧を補間開始電圧Ｖ１（Ｖ１’）まで低下させる必要がある。積分器と仮定しているので、通常、クロック周期Ｔｃｋ間に充電されコンデンサに蓄積された電荷を一気に放電させる必要がある。しかしながら、この放電時間を限りなく０に近づけても実際には有限であり、補間信号ｆｍの発生時刻直前において変化時刻ｔ０の測定の不感帯が生じる場合がある。この場合、被測定信号Ｍは、クロック信号ＣＫとは非同期であるため、この不感帯にサンプリング信号Ｓが発生する（競合する）可能性が皆無ではない。
【００５２】
そこでこの第３の実施形態では、この放電時間の制限を緩やかにするため、図５に示すように、Ａ相補間信号発生器４０と、Ｂ相補間信号発生器４２のたとえば２つの積分器を用い、それぞれクロック信号発生器１０から供給されるクロック信号ＣＫに同期してＡ相補間信号ｆｍａ（図６の（ｄ）参照）とＢ相補間信号ｆｍｂ（図６の（ｅ）参照）を交互に発生している。
【００５３】
そして、Ａ相補間信号ｆｍａまたはＢ相補間信号ｆｍｂのうち、一方の信号の放電期間においては、他方の信号により被測定信号Ｍ（図６の（ａ）参照）の被測定時刻ｔ０に対応する被測定電圧Ｖ０（図６の（ｅ）参照）をサンプリング信号Ｓ（図６の（ｂ）参照）でサンプリング器４６により正確に測定できるようにしている。
【００５４】
この場合、Ａ相補間信号発生器４０とＢ相補間信号発生器４２の２個の動作タイミングを、相互にクロック周期Ｔｃｋ（図６の（ｃ）参照）分ずらすため、Ａ相およびＢ相補間信号発生器４０、４２の積分開始、放電開始を指示する切替信号Ｂ１（図６の（ｆ）参照）および切替信号Ｂ２（図６の（ｇ）参照）を発生するとともに、Ａ相またはＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂのどちらの信号が利用可能かをサンプリング器４６に通知するための切替信号Ｂ３（図６の（ｈ）参照）を出力する切替信号発生器４４を設けている。切替信号Ｂ３がハイレベル期間においてはＡ相補間信号ｆｍａが利用可能であり、ローレベル期間においてはＢ相補間信号ｆｍｂが利用可能になっている。
【００５５】
このように、第３の実施形態によれば、クロック信号ＣＫ毎にＡ相またはＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂを発生し、ある時刻に発生するクロック信号ＣＫに同期して、たとえばＡ相補間信号ｆｍａを発生する（積分器であればコンデンサへの充電を開始する）とき、ある時刻に発生するクロック信号ＣＫの前の時刻で発生したクロック信号ＣＫに同期して発生しているＢ相補間信号ｆｍｂをリセットする（他の積分器のコンデンサからの放電を開始する）ようにすることで、Ａ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂの放電時間（消滅時間）をＡ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂの発生時間以内、すなわちクロック周期Ｔｃｋ以内の時間とすればよいこととなり、Ａ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂを放電させる（消滅させる）回路特性が低速でよくなり、より理想に近い回路の実現が容易である。
【００５６】
換言すれば、Ａ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂともに、放電時間はラフに設計しても、その時間を互いに補う結果、不感体を発生させることなく連続して被測定信号Ｍの変化時刻の正確な測定を実施することができる。
【００５７】
もちろん、Ａ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂの補間信号を２つ用いることによる誤差が生じないよう、第２の実施形態で説明した補間開始測定電圧Ｖ１’、補間終了測定電圧Ｖ２’をＡ相およびＢ相補間信号ｆｍａ、ｆｍｂ各々に対して取得するようにすることもできる。
【００５８】
図７は、第４および第５の実施形態に係るタイミング測定装置６２のブロック図、図８は、第４の実施形態の動作説明に供されるタイムチャート、図９は、第５の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【００５９】
図７−図９においても、図１０、図１１、図１−図６に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００６０】
この第４および第５の実施形態に係るタイミング測定装置６２では、クロック信号ＣＫ間の時間を補間する補間信号ｆｍａ、ｆｍｂを発生する複数のＡ相およびＢ相補間信号発生器７２、７４を設け、サンプリング信号Ｓが発生したとき、複数の補間信号ｆｍａ、ｆｍｂとサンプリング器７０とを利用して、変化時刻ｔ０を測定することで、変化時刻ｔ０の測定精度を向上させている。
【００６１】
なお、複数の補間信号ｆｍａ、ｆｍｂとしては、図８の（ｄ）、（ｅ）、図９の（ｄ）、（ｅ）に示すように、補間信号ｆｍａ、ｆｍｂの周期を２π（ラジアン）と考えた場合、正相信号とその逆相信号（πラジアン移相した信号）とすることができる。図９例の場合には、相互に傾斜の異なる補間信号ｆｍａ、ｆｍｂと考えることもできる。図８、図９例の補間信号ｆｍａ、ｆｍｂは、正の傾斜部分および負の傾斜部分とも正確に直線傾斜となることが好ましい。複数の補間信号は、３個以上発生させてよいことはいうまでもない。
【００６２】
図８例の場合、サンプリング信号Ｓが発生した時刻ｔ０でのサンプリング器７０による補間信号ｆｍａとｆｍｂの値をそれぞれＶ０ａ、Ｖ０ｂとする。また、時刻ｔ０以降で発生した次のクロックＣＫの発生時刻ｔ３における補間開始電圧Ｖ２ａ、Ｖ１ｂと、次の時刻で発生したクロックＣＫの発生時刻ｔ４における補間終了電圧Ｖ１ａ、Ｖ２ｂを測定する。
【００６３】
このとき、補間信号ｆｍａと補間信号ｆｍｂについての各測定時刻をｔ２ａ、ｔ２ｂとすると、これらは、次の（４）式および（５）式で求めることができる。
ｔ２ａ＝Ｔｃｋ×（Ｖ０−Ｖ１ａ）／（Ｖ２ａ−Ｖ１ａ）　　　　…（４）
ｔ２ｂ＝Ｔｃｋ×（Ｖ０−Ｖ１ｂ）／（Ｖ２ｂ−Ｖ１ｂ）　　　　…（５）
【００６４】
実際の測定時刻ｔ２は、測定時刻ｔ２ａと測定時刻ｔ２ｂの平均値（ｔ２ａ＋ｔ２ｂ）／２として求める。
【００６５】
図９例の場合、振幅の等しい補間信号ｆｍａとｆｍｂに関し、負の勾配を正の勾配の２倍としているので、勾配の急な補間信号ｆｍａ、ｆｍｂを利用した方が計算精度も２倍になる。
【００６６】
たとえば、図９例の場合、サンプリング信号Ｓの発生時刻ｔ０で負の傾斜となっている補間信号ｆｍｂの測定時刻ｔ２ｂを、測定時刻ｔ２とすればよい。
【００６７】
もちろん、図９例の場合、サンプリング信号の発生時刻ｔ０で、測定した補間信号の値Ｖ０ａ、Ｖ０ｂ中、大きな値を利用して測定時刻ｔ２を求めるようにすることもできる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、補間信号を発生してクロック信号間の時間を補間するようにしているので、高周波のクロック信号を用いることなく高精度のタイミング測定を行うことができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図３】第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図５】第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図７】第４、第５の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】第４の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図９】第５の実施形態の動作説明に供されるタイムチャートである。
【図１０】従来技術の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来技術の動作説明に供されるタイムチャートである。
【符号の説明】
２、２２、３２、５２、６２…タイミング測定装置
４…被測定物　　　　　　　　　　　６…入力端子
８、３４、３６…サンプリング信号発生器
１０…クロック信号発生器
１２、２６、３８、４６、７０…サンプリング器
１４…タイミング測定器　　　　　　１６…出力端子
１８…パーソナルコンピュータ
２４、４０、４２、７２、７４…補間信号発生器
４４…切替信号発生器

Claims

被測定信号の変化時刻を測定するタイミング測定装置において、
前記被測定信号の変化時刻にサンプリング信号を発生するサンプリング信号発生器と、
一定周期のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、
前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器と、
前記補間信号を前記サンプリング信号によりサンプリングし、前記補間信号のサンプリング値に基づいて前記被測定信号の前記変化時刻を測定するサンプリング器とを有する
ことを特徴とするタイミング測定装置。
請求項１記載のタイミング測定装置において、
さらに、前記クロック信号に同期して、第２および第３のサンプリング信号を発生する第２および第３サンプリング信号発生器を備え、
前記サンプリング器は、前記サンプリング信号で前記補間信号のサンプリング値を得たとき、前記サンプリング信号近傍の前記第２および第３のサンプリング信号により前記補間信号をサンプリングして第２および第３のサンプリング値を得、前記補間信号のサンプリング値と前記第２および第３のサンプリング値に基づいて前記被測定信号の前記変化時刻を測定する
ことを特徴とするタイミング測定装置。
請求項１記載のタイミング測定装置において、
前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器を複数有し、
複数の補間信号発生器から出力される各補間信号を前記クロック信号毎に切り替えて使用し前記変化時刻を連続的に測定する
ことを特徴とするタイミング測定装置。
請求項１記載のタイミング測定装置において、
前記クロック信号間の時間を補間する補間信号を発生する補間信号発生器を複数有し、
前記サンプリング信号が発生したとき、前記複数の補間信号を利用して、前記変化時刻を測定する
ことを特徴とするタイミング測定装置。