JP2008160353A - 高速プログラマブル同期カウンタ回路およびカウント方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全カウント値の下位ビットをカウントする、第一および第二の2つのレジスタを備えた高速カウンタと、該高速カウンタとは別個に設けられた、前記全カウント値の上位ビットをカウントする低速カウンタを備え、終了するとキャリー信号を出力し、上記低速カウンタは、セットされたカウント値を、前記キャリー信号に同期してカウントし、終了するとキャリー信号を出力する。低速カウンタのキャリーは高速カウンタの第一と第二のレジスタの切り替えに用いられ、最終的なカウント終了のタイミング精度は低速カウンタの精度によらず、高速カウンタのレジスタ切り替え後のカウント終了タイミングの精度により保証される。
【選択図】 図1
Description
前記高速カウンタは、前記制御回路からレジスタ切り替え信号が出力されたときは、その後に前記第一のレジスタにセットされたカウント値のカウントが終了したときに前記第二のレジスタに切り替えて第二のレジスタにセットされたカウント値のカウントを開始し、第二のレジスタのカウンタ終了したときにキャリー信号を出力し、前記制御回路は、前記キャリー信号が出力されたときにエンドカウント信号を出力する。
N= N1 × 2n-k + N2 × 2k-1 + N3 ・・・式1
前記低速カウンタでカウントする上位ビットをM1および前記高速カウンタでカウントする下位ビットをM2として、M1、M2が下記式2、3により設定されたときに、
N2 = 1 のときは、 M1 = 2 × N1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式2
N2 = 0 のときは、 M1 = 2 × N1 − 1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式3
前記高速カウンタは、前記第一のレジスタには2k-1 をセットし、前記第二のレジスタにはM2をセットし、
前記低速カウンタは、中間のビットN2が1の場合は式2の M1 - 1 をセットし、をセットし、中間のビットN2が0の場合は式3の M1 - 1 をセットする。
N= N1 × 2n-k + N2 × 2k-1 + N3 ・・・式1
前記低速カウンタでカウントする上位ビットをM1および前記高速カウンタでカウントする下位ビットをM2として、M1、M2を下記式2、式3により設定し、
N2 = 1 のときは、 M1 = 2 × N1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式2
N2 = 0 のときは、 M1 = 2 × N1 − 1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式3
前記高速カウンタには、前記第一のレジスタに2k-1 をセットさせ、前記第二のレジスタにはM2をセットさせ、
前記低速カウンタには、中間のビットN2が1の場合は式2の M1 - 1 をセットさせ、中間のビットN2が0の場合は式3の M1 - 1 をセットさせて、前記高速カウンタおよび低速カウンタにより前記全カウント値Nをカウントさせることに特徴を有する。
N= N1 × 2n-k + N2 × 2k-1 + N3 ・・・式1
ここで、低速カウンタ15でカウントすべき値をM1(上位ビット)、高速カウンタ11でカウントすべき値をM2(下位ビット)とすると、
N2 = 1 なら、M1 = 2 × N1
M2 = N2 × 2k-1 + N3
= 2k-1 + N3 ・・・式2
N2 = 0 なら、M1 = 2 × N1 − 1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式3
のように場合分けし、変形できる。高速カウンタ11でカウントすべき値M2は、必ず2k-1 以上の数になる。ここで、 N1に2を乗算しているのは、高速カウンタ11を2k ではなく、2k-1 カウントで桁上がりさせるためである。これにより式1は、式2、式3のM1(上位ビット)、M2(下位ビット)を用いて次の式4、式5のように変形できる。
N2 = 1 なら、 N = N1 × 2k + 2k-1 + N3
= 2 × N1 × 2k-1 + (2k-1 + N3)
= M1 × 2k-1 + M2 ・・・式4
N2 = 0 なら、 N = N1 × 2k + N3
= (2 × N1 − 1) × 2k-1 + (2k-1 + N3)
= M1 × 2k-1 + M2 ・・・式5
また、本実施形態ではダウンカウンタを用いたが、本発明はアップカウンタを用いることもできる。
11a Aレジスタ(第一のレジスタ)
11b Bレジスタ(第二のレジスタ)
13 トグルフリップフロップ
15 低速カウンタ
17 制御回路
19 RSフリップフロップ回路
Claims (8)
- 全カウント値の下位ビットをカウントする高速カウンタと、該高速カウンタとは別個に設けられた、前記全カウント値の上位ビットをカウントする低速カウンタを備えた高速プログラマブル同期カウンタ回路であって、
予め2つのカウント値をセットし、それぞれのカウント値について入力クロックに同期してカウントする、カウントするカウント値の切り替えが可能な高速カウンタと、
該高速カウンタが前記下位ビットに相当するカウント値のカウントを終了する間に1カウントが可能な低速カウンタとを備え、
上記高速カウンタは、択一的に選択できる第一のレジスタおよび第二のレジスタを具備し、選択した第一または第二のレジスタにセットされたカウント値を入力クロックに同期してカウントし、カウントが終了するとキャリー信号を出力するプログラマブルカウンタであって、
上記低速カウンタは、セットされたカウント値を、前記キャリー信号に同期してカウントするプログラマブルカウンタであることを特徴とする高速プログラマブル同期カウンタ回路。 - 請求項1記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路において、前記低速カウンタの追従特性では前記高速カウンタのキャリー信号を捕捉できない場合において、前記高速カウンタが出力するキャリー信号をトグルして前記低速カウンタに出力するトグルフリップフロップ回路を備えている高速プログラマブル同期カウンタ回路。
- 請求項1または2記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路において、前記低速カウンタがカウント値のカウントが終了したときに出力するキャリー信号を受けて、前記高速カウンタにレジスタを切り替えさせる切り替え信号を出力する制御回路を備えている高速プログラマブル同期カウンタ回路。
- 請求項3記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路において、前記高速カウンタは、前記制御回路からレジスタ切り替え信号が出力されたときは、その後に前記第一のレジスタにセットされたカウント値のカウントが終了したときに前記第二のレジスタに切り替えて第二のレジスタにセットされたカウント値のカウントを開始し、第二のレジスタのカウントが終了したときにキャリー信号を出力し、前記制御回路は、前記キャリー信号が出力されたときにエンドカウント信号を出力する高速プログラマブル同期カウンタ回路。
- 請求項3または4記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路において、全体のカウント値がnビットのN、前記高速カウンタでカウント可能なビット数がk(k<n)、前記低速カウンタでカウント可能なビット数が n - kであって、全カウント値Nの上位 n - kビットをN1、下位 k - 1 ビットをN3、中間の1ビットをN2として全カウント値Nが下記式1で表され、
N= N1 × 2n-k + N2 × 2k-1 + N3 ・・・式1
前記低速カウンタでカウントする上位ビットをM1および前記高速カウンタでカウントする下位ビットをM2として、M1、M2が下記式2、3により設定されたときに、
N2 = 1 のときは、 M1 = 2 × N1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式2
N2 = 0 のときは、 M1 = 2 × N1 − 1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式3
前記高速カウンタは、前記第一のレジスタには2k-1 をセットし、前記第二のレジスタにはM2をセットし、
前記低速カウンタは、中間のビットN2が1の場合は式2のM1 - 1をセットし、をセットし、中間のビットN2が0の場合は式3のM1 - 1をセットする高速プログラマブル同期カウンタ回路。 - 請求項5記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路において、前記高速カウンタは、前記制御回路からレジスタ切り替え信号が出力されたときは、前記第一のレジスタがゼロになったときにキャリー信号を出力するとともに前記第一のレジスタから第二のレジスタに切り替えて下位ビットM2をカウントし、前記制御回路は、前記高速カウンタから、第二のレジスタからキャリー信号が出力されたときに、全カウント値のカウントが終了したことを識別するエンドカウント信号を出力する高速プログラマブル同期カウンタ回路。
- 請求項3または4記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路にカウントさせるカウント方法であって、
全体のカウント値をnビットのN、前記高速カウンタでカウント可能なビット数をk(k<n)、前記低速カウンタでカウント可能なビット数を n - k、全カウント値Nの上位 n - kビットをN1、下位 k - 1 ビットをN3、中間の1ビットをN2として全カウント値Nを下記式1で表し、
N= N1 × 2n-k + N2 × 2k-1 + N3 ・・・式1
前記低速カウンタでカウントする上位ビットをM1および前記高速カウンタでカウントする下位ビットをM2として、M1、M2を下記式2、式3により設定し、
N2 = 1 のときは、 M1 = 2 × N1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式2
N2 = 0 のときは、 M1 = 2 × N1 − 1
M2 = 2k-1 + N3 ・・・式3
前記高速カウンタには、前記第一のレジスタに2k-1 をセットさせ、前記第二のレジスタにはM2をセットさせ、
前記低速カウンタには、中間のビットN2が1の場合は式2のM1 - 1をセットさせ、中間のビットN2が0の場合は式3のM1 - 1をセットさせて、前記高速カウンタおよび低速カウンタにより前記全カウント値Nをカウントさせることを特徴とする高速プログラマブル同期カウンタ回路のカウント方法。 - 請求項7記載の高速プログラマブル同期カウンタ回路のカウント方法において、前記高速カウンタは、初期に選択された前記第一のレジスタがゼロになったときにキャリー信号を出力するとともに、前記制御回路からレジスタ切り替え信号が出力されたときは、前記第一のレジスタから第二のレジスタに切り替えて下位ビットM2をカウントし、この第二のレジスタがゼロになったときにキャリー信号を出力し、前記制御回路は、前記高速カウンタから、第二のレジスタからキャリー信号が出力されたときに全カウント値のカウントが終了したことを識別するエンドカウント信号を出力する高速プログラマブル同期カウンタ回路のカウント方法。
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