JP2011151576A - 信号検出回路および誤検出防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周期性を有するノイズによる誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法を提供する。
【解決手段】サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング部（１０１）と、サンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定部（１０４ａ）と、サンプリング結果から外部信号のレベルを判定する外部信号判定部（１０３）と、ノイズ周期測定時にサンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング結果ａをノイズ周期測定部へ転送し、ノイズ周期測定後に、サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング結果ｂを外部信号判定部１０３へ転送するように制御する制御部（１０４ｂ）と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は入力信号の変化を検出する回路に係り、特にノイズによる誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法に関する。

外部機器からの入力信号の変化を検出する信号検出回路では、設置時には想定できないノイズが入力信号に重畳している場合がある。このようなノイズの影響を排除するために、ＣＲフィルタやシュミット回路を挿入して正規の信号を抽出する回路構成が知られているが、この方式では、予め想定されたノイズに基づく時定数の算出が必要であるだけでなく、部品点数、回路面積およびコストの増加というデメリットがある。そこで、入力信号をある周波数でサンプリングし、そのサンプリング結果に基づいてノイズを除去する方法がいくつか提案されている。

たとえば、特許文献１に開示されたチャタリング除去回路では、チャタリングが発生しうる入力信号を内部クロックでサンプリングした後、さらに内部クロックでサンプリングすることで中間段階信号を生成し、その中間段階信号がハイレベルあるいはローレベルであるサンプリング回数と所定の基準回数とを比較することで入力信号の変化を検出している（段落００３４参照）。

また特許文献２に開示されたチャタリングノイズ除去装置では、キースイッチからの入力信号から、チャタリング時の短周期ノイズと長周期ノイズとを短周期サンプリングパルスおよび長周期サンプリングパルスをそれぞれ用いた波形整形により除去している。

特開２００５−０５１７０５号公報 特開平１０−２８５００２号公報

上述したように、特許文献１および２に開示された技術は、キースイッチのオンオフやそれに類したチャタリングを含む形態の入力信号からチャタリングノイズをサンプリング結果に基づいて除去しようとするものである。

しかしながら、接続された外部機器から外部信号を入力する場合、その外部機器の状態や性能によってＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングノイズのような繰り返しノイズ（言い換えれば、一定の発生周期を有するノイズ）が入力信号に重畳することがある。このような繰り返しノイズが重畳した入力信号をサンプリングする際、サンプリング間隔と繰り返しノイズの発生間隔とが一致すると外部信号の変化を正確に判定することができなくなる。

たとえば、図１に示すように、Ｈレベルの外部信号に周期１／２００ｋＨｚで発生するノイズが重畳してＬレベルに変化している場合、同じ繰り返し周期１／２００ｋＨｚでサインプリングを行うと、ノイズによりＬレベルとなった時の外部信号をサンプリングしてＨレベルの外部信号をＬレベルと誤検出する可能性がある。

また、特許文献１あるいは２では、入力信号の入力先である外部機器の性能やスイッチングノイズ発生状態などが考慮されておらず、入力信号に含まれる繰り返しノイズの課題が全く認識されていない。なお、特許文献２におけるノイズの短周期あるいは長周期とは、キースイッチのオンオフにより生じるチャタリングノイズ波形の周期を意味しており、一定の時間間隔で発生する周期性とは異なっている。

そこで、本発明の目的は、周期性を有するノイズによる信号の誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法を提供することにある。

本発明による信号検出回路は、外部信号のレベルを検出する信号検出回路であって、サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定手段と、前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する信号判定手段と、ノイズ周期測定時に前記サンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第１サンプリング結果を前記ノイズ周期測定手段へ転送し、ノイズ周期測定後に、前記サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第２サンプリング結果を前記信号判定手段へ転送するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明による誤検出防止方法は、外部信号のレベルを検出する信号検出回路における誤検出防止方法であって、ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第１サンプリング結果を生成し、前記第１サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第２サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、周期性を有するノイズによる信号の誤検出を防止することができる。

背景技術の課題を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第１実施形態による信号検出回路の機能的構成を示すブロック図である。 （Ａ）は本実施形態におけるノイズ周期測定手順を示すフローチャート、（Ｂ）は外部信号の判定手順を示すフローチャートである。 本実施形態による信号検出回路におけるＨレベル外部信号と高周波数サンプリング設定によるサンプリングポイントとの関係の一例を示したタイムチャートである。 本実施形態による信号検出回路におけるＨレベル外部信号と低周波数サンプリング設定によるサンプリングポイントとの関係の一例を示したタイムチャートである。 本実施形態による信号検出回路におけるＬレベル外部信号と低周波数サンプリング設定によるサンプリングポイントとの関係の一例を示したタイムチャートである。 本発明の第２実施形態による信号検出回路の機能的構成を示すブロック図である。 第２実施形態による信号検出回路におけるＬレベル外部信号と低周波数サンプリング設定によるサンプリングポイントとの関係の一例を示したタイムチャートである。 （Ａ）は本発明の第３実施形態による信号検出回路の機能的構成を示すブロック図、（Ｂ）はコンパレータの入力側外部信号レベルの一例を示す波形図、（Ｃ）はコンパレータの出力側外部信号レベルの一例を示す波形図である。 本発明のその他の実施例による信号検出回路の機能的構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施形態により限定されるものではない。

１．第１実施形態
１．１）構成
図２において、本発明の第１実施形態による信号検出回路１０は、外部入力端子１１を通して外部機器から外部信号を入力し、水晶発振器１２からクロック（ＣＬＫ）信号を入力する。ここで、外部信号は、高（Ｈ）レベルと低（Ｌ）レベルとの間で変化する信号であって、ＨレベルあるいはＬレベルのいずれか一方を通常時の信号レベルとする信号であるが、一定の発生周期でノイズが重畳したものとする。このようなノイズとしては、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングノイズなどがある。以下の説明では、通常はＨレベルに維持され、異常を通知する時はＬレベルとなる外部信号を例示する。

信号検出回路１０は、外部信号をサンプリング周波数信号に従ってサンプリングするサンプリング部１０１を有し、そのサンプリングされた外部信号がスイッチ１０２を通して外部信号判定部１０３あるいはノイズ分析制御部１０４のいずれかへ出力される。ここでは、外部信号判定部１０３へ出力されるサンプリングされた外部信号を「サンプリング結果ｂ」、ノイズ分析制御部１０４へ出力されるサンプリングされた外部信号を「サンプリング結果ａ」として区別する。

外部信号判定部１０３は、後述するように、サンプリング結果ｂがＬレベルである連続サンプリング回数が予め設定された閾値を越えた場合に、当該外部信号が異常を通知していると判定する。

ノイズ分析制御部１０４はノイズ周期測定部１０４ａと制御部１０４ｂと機能的に含む。ノイズ周期測定部１０４ａは、制御部１０４ｂの制御に従って、入力したサンプリング結果ａのレベル変化を検出してノイズ周期を算出する。制御部１０４ｂは、ノイズ周期測定処理を行い場合には、想定されるノイズ繰り返し周波数よりも十分に高い高周波数サンプリングのための周波数設定信号を周波数生成部１０５へ出力し、かつ、サンプリング結果ａがノイズ周期測定部１０４ａに入力するようにスイッチ１０２を設定する。これによりノイズ周期測定部１０４ａはサンプリング結果ａからノイズの発生周期（以下、ノイズ周期という。）の算出を行う。

高周波数サンプリング時の周波数をｆ_Ｈ、サンプリング結果ａがＬレベルとなる周期の間に実行されるサンプリング回数をＳとすれば、ノイズ周期Ｐｒは、次式（１）により算出される。
Ｐｒ＝（１／ｆ_Ｈ）＊Ｓ ・・・ （１）

ノイズ周期が算出されると、制御部１０４ｂは、測定されたノイズ周期と一致しない低周波数サンプリングための周波数設定信号を生成し周波数生成部１０５へ出力すると共に、サンプリング結果ｂが外部信号判定部１０３へ出力されるようにスイッチ１０２を設定する。

周波数生成部１０５は、水晶発振器１２から入力したクロック信号から周波数設定信号に従ったサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部１０１へ出力する。たとえば、水晶発振器１２が生成したクロック信号を逓倍もしくは分周した高周波数のサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部１０１へ出力する。この高周波数は、外部信号に重畳されるノイズ繰り返し周波数（想定される最大周波数）よりも充分大きく、かつノイズを検出可能な周波数に設定する。また、高周波数サンプリングを利用してノイズ周期が算出されると、制御部１０４ｂは算出されたノイズ周期と一致しないような低周波数サンプリングのための設定信号を周波数生成部１０５へ出力する。周波数生成部１０５は、制御部１０４ｂから通知された周波数設定信号により低周波数設定のサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部１０１へ出力する。

このように、ノイズ周期測定時には、高周波数サンプリングにより得られたサンプリング結果ａをノイズ周期測定部１０４ａによるノイズ周期算出に利用し、通常運用時には、ノイズ周期と一致しない低周波数サンプリングにより得られたサンプリング結果ｂを外部信号判定部１０３による信号判定に利用する。

なお、後述するように、ノイズ周期測定は通常運用時の信号判定の前（運用開始前）に実行することもできるし、運用開始後であっても、制御部１０４ｂの制御により適宜実行することもできる。

また、図２に示す信号検出回路１０は、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)やＰＬＤ(Programmable Logic Device)等に実装することができる。また、本実施形態では、ノイズ分析制御部１０４にノイズ周期測定部１０４ａと制御部１０４ｂとを含めているが、制御部１０４ｂを分離して別個に実装することもできる。さらに、信号検出回路１０と同等の機能は、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上で実行することにより実現することも可能である。

１．２）動作
次に、図３〜図６を参照しながら、図２に示す信号検出回路１０の動作について詳細に説明する。ここでは、外部信号として、通常はＨレベルに維持され、異常を通知する時はＬレベルとなる信号を例示するが、これに限定されるものではなく、通常はＬレベルに維持され、異常を通知する時はＨレベルとなる信号であってもよい。また、外部信号に重畳されたノイズの繰り返し周波数が２００ｋＨｚ、すなわち発生周期が５μｓｅｃ（１／２００ｋＨｚ）である場合を一例として説明する。ノイズの繰り返し周波数はこれに限定されるものではなく、外部入力端子１１に接続される外部機器の回路構成や状態、環境あるいは機器の性能などにより変化しうるものである。

ａ）ノイズ周期測定
図３（Ａ）に示すように、ノイズ周期を測定する場合、制御部１０４ｂはスイッチ１０２をサンプリング結果ａがノイズ周期測定部１０４ａに入力されるノイズ周期測定モードに設定し、繰り返しノイズが検出可能な程度に十分高い周波数にサンプリング周波数を設定する周波数設定信号を周波数生成部１０５へ出力する（ステップ２０１）。

この高周波設定のサンプリング周波数信号によりサンプリング部１０１は外部信号をサンプリングし、サンプリングされた外部信号がスイッチ１０２によりサンプリング結果ａとしてノイズ周期測定部１０４ａへ出力される（ステップ２０２）。

たとえば、図４に示すように、外部信号レベルが繰り返しノイズにより５μｓｅｃ（１／２００ｋＨｚ）ごとにＬレベルに低下している場合、このノイズによるレベル低下を検出するための閾値とノイズを検出可能な程度に十分短い周期となるサンプリングポイントを設定する。水晶発振器１２の出力周波数を５ＭＨｚ、周波数設定信号の設定値を４逓倍であるとすれば、周波数生成部１０５は２０ＭＨｚのサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部１０１へ出力する。すなわち、図４に例示するように、ノイズの繰り返し周波数２００ｋＨｚよりも１００倍の高周波で外部信号をサンプリングすることになり、ノイズによるレベル低下を十分に検出可能となる。

ノイズ周期測定部１０４ａは、高周波サンプリングにより得られたサンプリング結果ａがＨレベルからＬレベルへ変化するタイミングを検出することでノイズ周期を算出する（ステップ２０３）。具体的には、上述した式（１）を用いてノイズ周期を算出することができる。すなわち、図４に示すように、高周波数サンプリング時の周波数ｆ_Ｈ＝２０ＭＨｚ、サンプリング結果ａがＬレベルになってから次にＬレベルとなるまでの間に実行されるサンプリング回数Ｓ＝１００であるから、ノイズ周期Ｐｒ＝（１／ｆ_Ｈ）＊Ｓ＝１／２００ｋＨｚを得ることができる。

こうしてノイズ周期Ｐｒを算出すると、制御部１０４ｂは、ノイズ周期Ｐｒと一致しないサンプリング周波数Ｆopを設定するための周波数設定信号を生成して周波数生成部１０５へ出力し、サンプリング結果ｂが外部信号判定部１０３へ出力されるようにスイッチ１０２を設定する（ステップ２０４）。ノイズ周期Ｐｒと一致しないサンプリング周波数Ｆopは、たとえばノイズ周期Ｐｒが５μｓｅｃ（１／２００ｋＨｚ）であれば、小さい整数倍（１倍、２倍など）や（１／整数）倍（１／２など）の周波数を避け、一致する割合が十分小さくなるような周波数であることが望ましい。ここでは、図５に示すように、ノイズ周期Ｐｒ＝５μｓｅｃ（１／２００ｋＨｚ）の４／５倍の周期に対応するサンプリング周波数Ｆop＝２５０Ｈｚを設定したものとする。サンプリング周波数Ｆop＝２５０Ｈｚは、水晶発振器１２の５ＭＨｚクロックを２０分周する周波数設定信号により周波数生成部１０５が生成する。

こうして周波数生成部１０５は２５０Ｈｚのサンプリング周波数信号をサンプリング部１０１へ出力し、外部信号が２５０Ｈｚでサンプリングされ、スイッチ１０２を通して外部信号判定部１０３へ出力される（運用モード）。

サンプリング周波数Ｆopが測定ノイズ周期と一致しない２５０Ｈｚに設定されることで、図５に示すように、ノイズによる外部信号レベルの低下タイミングとサンプリングポイントとが常に一致することはない。図１に示すようにサンプリング周波数Ｆopが測定ノイズ周期と一致する２００Ｈｚに設定された場合との差異は明白である。

ｂ）外部信号判定
図３（Ｂ）に示すように、外部信号を判定する運用モードの場合、外部信号が測定ノイズ周期と一致しないサンプリング周波数Ｆopでサンプリングされ、スイッチ１０２を通してサンプリング結果ｂとして外部信号判定部１０３へ出力される（ステップ２１０）。

外部信号判定部１０３は、外部信号のサンプリング値であるサンプリング結果ｂがＬレベルかＨレベルかを判定する（ステップ２１１）。レベル判定には、サンプリング結果ｂと参照電圧とを比較すればよいが、外部信号の変動に影響されず確実な判定が可能となるように、Ｈレベル判定用の閾値Ｖ_ＨとＬレベル判定用の閾値Ｖ_Ｌとを設定することが望ましい。

サンプリング結果ｂがＬレベルであれば（ステップ２１１：Ｌレベル）、外部信号判定部１０３は判定カウンタＣＮＴを１だけインクリメントし（ステップ２１２）、判定カウンタＣＮＴが所定の閾値Ｃｔｈより小さいかどうかを判定する（ステップ２１３）。Ｃｔｈは、外部信号がＨレベルからＬレベルへ変化したことを確定するための２以上のカウント数である。ただし、Ｃｔｈを大きくすることは信頼性を向上させるが、判定に要する時間が長くなり迅速な信号判定を行うことができなくなるので、他のノイズの影響などを考慮して適切な値に設定すればよい。以下の例ではＣｔｈ＝１０に設定される。

判定カウンタＣＮＴが所定の閾値Ｃｔｈに達していなければ（ステップ２１３：ＹＥＳ）、外部信号判定部１０３は判定カウンタＣＮＴを変化させずに維持して次のサンプリング結果ｂを待つ。

サンプリング結果ｂがＨレベルであれば（ステップ２１１：Ｈレベル）、外部信号判定部１０３は判定カウンタＣＮＴをリセットして次のサンプリング結果ｂを待つ（ステップ２１４）。したがって、判定カウンタＣＮＴには、外部信号がＬレベルであると連続して判定されたサンプリング回数が保持される。

判定カウンタＣＮＴが所定の閾値Ｃｔｈ以上であれば場合（ステップ２１３：ＮＯ）、外部信号判定部１０３は、所定のＣｔｈ回連続して外部信号がＬレベルとなっているので外部信号がＨレベルからＬレベルへ変化したと断定し、判定カウンタＣＮＴをリセットする（ステップ２１５）。

サンプリング周波数Ｆop＝２５０ｋＨ、Ｃｔｈ＝１０の場合、外部信号が４ｕｓ（１／２５０ｋＨｚ）でサンプリングされ、そのサンプリング結果ｂが外部信号判定部１０３により判定される。この場合、４ｕｓ×１０回＝４０ｕｓの間、連続してＬレベルを検出した場合（異常レベルを１０回連続して検出した場合）、異常と判定される。したがって、図５に示すように、周期性のノイズにより一定間隔で外部信号レベルがＬレベルになったとしても、それをＬレベルであると誤検出することを防止できる。

さらに、図６に示すように、外部信号が実際にＬレベルになって異常を通知した場合、４ｕｓ×１０回＝４０ｕｓの間、連続してＬレベルを検出した場合に異常と判定されるので、確実に異常判定を行うことができる。

１．３）動作モード制御
制御部１０４ｂは、予め定められたプログラムに従って、図３（Ａ）に示すノイズ周期測定モードと図３（Ｂ）に示す外部信号判定モード（運用モード）との切換制御を行うことができる。

たとえば、運用を開始する前にノイズ周期測定を実行してノイズ周期を決定し、ノイズ周期測定後に運用モードに切り換え、測定されたノイズ周期と一致しないサンプリング周波数Ｆopを生成して外部信号判定を行うようにプログラムすることが可能である。

あるいは、運用開始後に、外部信号判定に支障のない期間が存在すれば、その期間でノイズ周期測定モードに切り換えてノイズ周期測定を実行し、その後、運用モードに戻し、測定されたノイズ周期を用いてサンプリング周波数Ｆopを決定して外部信号判定を行うようにプログラムすることも可能である。このように運用開始後であってもノイズ周期測定を行うことができるので、外部機器の状態変化、環境変化などによりノイズの発生周期が変化した場合であっても、周期性のノイズに影響されない信号検出が可能となる。

１．４）効果
以上説明したように、本実施形態によれば、高周波数のサンプリングによりノイズ周期を測定し、測定されたノイズ周期を用いてノイズに影響されない適切な周波数設定で外部信号のサンプリングを行うことができる。これにより、周期的に発生するノイズが重畳された外部信号であってもノイズによる誤検出を防止することができる。

さらに、信号検出回路が運用モードであっても外部信号判定に影響しない期間があれば、その期間にノイズ周期測定を行うことで、ノイズ周期が変化した場合にも適切な周波数設定で外部信号のサンプリングを行うことができる。

２．第２実施形態
図７に示すように、本発明の第２実施形態による信号検出回路１０は、複数の周波数生成部１０５および１０６を設け、ノイズ分析制御部１０４から周波数設定信号Ｓ０およびＳ１をそれぞれ入力する点が、図２に示す第１実施形態の機能構成とは異なる。その他の機能構成は第１実施形態とほぼ同じであるから、同一参照番号を付して説明は省略する。

周波数生成部１０５は水晶発振器１２から入力したクロック信号から周波数設定信号Ｓ０に従ったサンプリング周波数信号ｆ０を生成してサンプリング部１０１へ出力し、同様に周波数生成部１０６は水晶発振器１２から入力したクロック信号から周波数設定信号Ｓ１に従ったサンプリング周波数信号ｆ１を生成してサンプリング部１０１へ出力する。ここで、サンプリング周波数信号ｆ０、ｆ１は異なる周波数に設定される。

ノイズ周期測定モードでは、上述したように、高周波数のサンプリング周波数信号がサンプリング部１０１へ与えられるが、本実施形態によれば、２つの周波数生成部１０５および１０６が異なるサンプリング周波数を出力するので、１つの周波数生成部１０５だけで高周波数のサンプリングス周波数信号を生成する場合に比べて、回路設計が容易になる。言い換えれば、発振周波数の低い水晶発振器１２を用いても、２つの周波数生成部１０５、１０６を用いることで同じ高周波数のサンプリング周波数信号を得ることができる。

ノイズ周期が測定されると、運用モードにおいてノイズ周期と一致しないようにサンプリング周波数信号ｆ０、ｆ１を生成すればよい。この場合もサンプリング周波数信号ｆ０、ｆ１を異なる周波数に設定することで回路設計が容易となる。

図８は、運用時のサンプリング周波数信号ｆ０＝２００ｋＨｚ、ｆ１＝２５０ｋＨｚとした場合のサンプリングポイントの位置関係を示している。このように、第１実施形態の場合に比べて単位時間あたりのサンプリングポイントが増加しているので、第１実施形態と同じ判定用カウンタ閾値Ｃｔｈ＝１０を設定していても、外部信号がＬレベルとなって異常発生が通知されると、短時間で外部信号のレベル変化を確実に判定することが可能となる。その他の効果は第１実施形態と同様である。

３．第３実施形態
図９（Ａ）に示すように、本発明の第３実施形態による信号検出回路では、スイッチ３０１および３０２を切り換えることにより、外部入力端子１１から入力する外部信号をコンパレータ３０３を経由してＦＰＧＡ１０へ入力させることができる。ここで、ＦＰＧＡ１０は、上述した図２および図７に示す位置検出回路１０と同じ機能構成を有するので、同じ参照番号を付している。

上述した第１および第２実施形態では、ノイズ周期測定時に外部信号のノイズ成分がＬレベル判定用閾値Ｖ_Ｌに到達しない中間電位である場合には、ノイズ周期測定部１０４ａでノイズ周期を検出できない。そこで、第３実施形態では、外部信号がサンプリング回路に入力される前段にコンパレータ３０３を設け、ノイズ周期測定モード時にノイズ分析制御部１０４がスイッチ３０１および３０２を制御して外部信号をコンパレータ３０３を通してＦＰＧＡ１０へ入力させる。

具体的には、図９（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、コンパレータ３０３は、入力した外部信号Ｓ_ＥＸ１と参照電圧Ｒｔｈとを比較し、外部信号Ｓ_ＥＸ１が参照電圧Ｒｔｈより低い時にはＬレベルの外部信号Ｓ_ＥＸ２を、Ｒｔｈ以上であればＨレベルの外部信号Ｓ_ＥＸ２をそれぞれＦＰＧＡ１０へ出力する。このように、ノイズ周期測定モード時にＦＰＧＡ１０のサンプリング部１０１へ入力する外部信号を予め整形しておくことで、ノイズにより十分なレベル低下が生じていない外部信号であっても、ノイズ周期測定部１０４ａで正確なノイズ周期の測定を行うことができる。

たとえば、信号検出回路１０のＨレベル判定用閾値Ｖ_Ｈが２．０Ｖ、Ｌレベル判定用閾値Ｖ_Ｌが０．８Ｖである場合には、コンパレータ３０３の参照電圧Ｒｔｈをたとえば１．５Ｖに設定する。この場合には、１．５Ｖ以上の外部信号はＨレベル、１．５Ｖ未満の外部信号はＬレベルとしてサンプリング部１０１に入力するので、ノイズ周期測定部１０４ａはサンプリング結果ａから十分にノイズ周期を算出することができる。このように、中間電位のノイズ成分が中間電位であってもノイズ周期を検出することが可能になる。

なお、ノイズ周期測定が終了すると、ノイズ分析制御部１０４は、スイッチ３０１および３０２を運用時の接続状態、すなわち外部信号がコンパレータ１０５を経由しないで直接にＦＰＧＡ１０へ入力する接続状態に切り戻してから運用を開始あるいは再開すればよい。

４．その他の例
図１０に示すように、図７に示した第２実施形態の機能構成において、スイッチ１０２を外し、さらにノイズ分析制御部１０４の代わりに周波数設定部１０７を設けた構成とすることもできる。この例では、周波数設定信号Ｓ０およびＳ１は固定であるが、図８に示すようにサンプリングポイントを配置することで、さらに簡単な回路で周期性ノイズによる誤検出の確率を低下させることができる。基本的な動作は第２実施形態と同様であるから説明は省略する。

本発明は、周期的に発生するノイズが重畳された外部信号の信号判定を行う装置に適用可能である。

１０ 信号検出回路
１１ 外部入力端子
１２ 水晶発振器
１０１ サンプリング部
１０２ スイッチ
１０３ 外部信号判定部
１０４ ノイズ分析制御部
１０４ａ ノイズ周期測定部
１０４ｂ 制御部
１０５、１０６ 周波数生成部
３０１、３０２ スイッチ
３０３ コンパレータ

Claims (10)

1. 外部信号のレベルを検出する信号検出回路であって、
   サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定手段と、
   前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する信号判定手段と、
   ノイズ周期測定時に前記サンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第１サンプリング結果を前記ノイズ周期測定手段へ転送し、ノイズ周期測定後に、前記サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第２サンプリング結果を前記信号判定手段へ転送するように制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする信号検出回路。
2. 前記ノイズ周期測定手段は、前記第１サンプリング結果のレベル変化タイミングを検出することで一定の発生周期を有するノイズの周期を算出することを特徴とする請求項１に記載の信号検出回路。
3. 前記所定の周波数をｆ_Ｈ、前記第１サンプリング結果のレベル変化タイミングの周期の間に実行されるサンプリング回数をＳとすれば、ノイズ周期Ｐｒは、Ｐｒ＝（１／ｆ_Ｈ）＊Ｓにより算出されることを特徴とする請求項２に記載の信号検出回路。
4. 前記信号判定手段は、前記第２サンプリング結果から前記外部信号のレベルが変化したことを所定のサンプリング回数連続して検出したときに前記外部信号の変化を判定することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の信号検出回路。
5. 前記制御手段は、前記信号検出回路の運用開始前に、あるいは運用開始後に、前記ノイズ周期測定を実行することを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の信号検出回路。
6. 外部信号のレベルを検出する信号検出回路における誤検出防止方法であって、
   ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第１サンプリング結果を生成し、
   前記第１サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、
   前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第２サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、
   ことを特徴とする誤検出防止方法。
7. 前記第１サンプリング結果のレベル変化タイミングを検出することで前記ノイズ周期を算出することを特徴とする請求項６に記載の誤検出防止方法。
8. 前記所定の周波数をｆ_Ｈ、前記第１サンプリング結果のレベル変化タイミングの周期の間に実行されるサンプリング回数をＳとすれば、ノイズ周期Ｐｒは、Ｐｒ＝（１／ｆ_Ｈ）＊Ｓにより算出されることを特徴とする請求項７に記載の誤検出防止方法。
9. 前記第２サンプリング結果から前記外部信号のレベルが変化したことを所定のサンプリング回数連続して検出したときに前記外部信号の変化を判定することを特徴とする請求項６−８のいずれか１項に記載の誤検出防止方法。
10. 外部信号のレベルを検出する信号検出回路としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
    ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第１サンプリング結果を生成し、
    前記第１サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、
    前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第２サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、
    ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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