JP2012225856A - Measurement target characteristics measuring apparatus - Google Patents

Measurement target characteristics measuring apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2012225856A
JP2012225856A JP2011095589A JP2011095589A JP2012225856A JP 2012225856 A JP2012225856 A JP 2012225856A JP 2011095589 A JP2011095589 A JP 2011095589A JP 2011095589 A JP2011095589 A JP 2011095589A JP 2012225856 A JP2012225856 A JP 2012225856A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output signal
frequency
signal
synthesizer
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011095589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Iijima
修 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2011095589A priority Critical patent/JP2012225856A/en
Publication of JP2012225856A publication Critical patent/JP2012225856A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement target characteristic measuring apparatus having a surface acoustic wave sensor, with improved measurement sensitivity and accuracy while keeping appropriate oscillation.SOLUTION: A measurement target characteristic measuring apparatus comprises: a synthesizer 2 that outputs a first output signal S1 having a specified frequency based on a reference frequency from an oscillator 21; a surface acoustic wave sensor 3 that receives the first output signal S1 and outputs a second output signal S2 according to characteristics of a measurement target; a first phase comparator 4 that detects a phase difference between the first output signal S1 and the second output signal S2; a first loop filter 5 that controls the reference frequency of the synthesizer 2 based on the phase difference detected by the first phase comparator 4; and a frequency counter 6 that detects the frequency change of the first output signal S1 outputted from the synthesizer 2.

Description

この発明は、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)センサを備え、例えば、液体の粘性度や導電率などの特性を測定する被測定物特性測定装置に関する。   The present invention relates to an object characteristic measuring apparatus that includes a surface acoustic wave (SAW) sensor and measures characteristics such as viscosity and conductivity of a liquid.

この種の被測定物特性測定装置として、従来、発振回路からの基準波(送信信号)と、弾性表面波センサを経由・通過した反射波(受信信号)との位相差を検出するものが知られている(例えば、特許文献1等参照。)。すなわち、図3に示すように、発振回路101からの送信信号を、分配器102を介して弾性表面波センサ103と位相比較器104とに伝送し、弾性表面波センサ103に伝送された送信信号を、弾性表面波センサ103を通過することで受信信号として位相比較器104に伝送する。そして、位相比較器104において、送信信号と受信信号との位相を比較し、その位相差を電圧に変換して出力するものである。   Conventionally, this type of DUT characteristic measuring device detects the phase difference between the reference wave (transmitted signal) from the oscillation circuit and the reflected wave (received signal) that has passed through or passed through the surface acoustic wave sensor. (See, for example, Patent Document 1). That is, as shown in FIG. 3, the transmission signal from the oscillation circuit 101 is transmitted to the surface acoustic wave sensor 103 and the phase comparator 104 via the distributor 102, and the transmission signal transmitted to the surface acoustic wave sensor 103 is transmitted. Is transmitted to the phase comparator 104 as a received signal by passing through the surface acoustic wave sensor 103. The phase comparator 104 compares the phases of the transmission signal and the reception signal, converts the phase difference into a voltage, and outputs the voltage.

また、発振器内の共振器に直接溶液を滴下し、周波数の変化を測定パラメータとする方法が知られている。すなわち、図4に示すように、弾性表面波センサ111に発振回路112が組み込まれ、発振回路112内に直接溶液を滴下し、滴下前後の周波数変化を周波数カウンタ113で測定するものである。   In addition, a method is known in which a solution is dropped directly on a resonator in an oscillator and a change in frequency is used as a measurement parameter. That is, as shown in FIG. 4, an oscillation circuit 112 is incorporated in the surface acoustic wave sensor 111, a solution is dropped directly into the oscillation circuit 112, and a frequency change before and after the dropping is measured by a frequency counter 113.

特開2008−204234号公報JP 2008-204234 A

ところで、上記のように位相差を検出する装置では、位相比較器(位相検出器)の分解能が一般に0.5°程度であるため、測定感度・精度が低い、という問題がある。すなわち、180°の移動変化を1.8Vに変換し、電圧測定の分解能を約5mVとした場合、位相比較器の測定分解能が2777ppmと小さく、測定感度・精度に限界がある。   By the way, in the apparatus which detects a phase difference as mentioned above, since the resolution of a phase comparator (phase detector) is generally about 0.5 °, there is a problem that measurement sensitivity and accuracy are low. That is, when the 180 ° movement change is converted to 1.8 V and the voltage measurement resolution is about 5 mV, the measurement resolution of the phase comparator is as small as 2777 ppm, and there is a limit in measurement sensitivity and accuracy.

また、発振器内に直接溶液を滴下する方法では、粘性が高い溶液を滴下した場合に、発振強度が低下し、発振停止に至る場合がある。しかも、温度変化によって発振周波数が変動するため、溶液自体の変化と温度特性変化とを分離する必要があり、そのために、REF用(比較・参照用)の発振器を設けなければならない。   Further, in the method in which the solution is directly dropped into the oscillator, when a highly viscous solution is dropped, the oscillation intensity may decrease and oscillation may stop. In addition, since the oscillation frequency fluctuates due to temperature change, it is necessary to separate the change of the solution itself and the temperature characteristic change. For this purpose, an oscillator for REF (for comparison and reference) must be provided.

さらに、測定感度・精度を上げるために、圧電基板上に入力用の櫛形電極と出力用の櫛形電極とを所定の間隔をあけて配置したトランスバーサルタイプの弾性表面波センサを使用し、伝搬距離を長くする方法も考えられるが、発振条件を満たす周波数が複数発生し、異常発振を招いてしまう。   Furthermore, in order to increase measurement sensitivity and accuracy, a transversal surface acoustic wave sensor is used, in which a comb-shaped electrode for input and a comb-shaped electrode for output are arranged at a predetermined interval on a piezoelectric substrate. Although it is conceivable to lengthen the frequency, a plurality of frequencies satisfying the oscillation condition are generated, leading to abnormal oscillation.

そこでこの発明は、適正な発振を確保しつつ、測定感度・精度を高めることができる被測定物特性測定装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an object characteristic measuring apparatus capable of improving measurement sensitivity and accuracy while ensuring proper oscillation.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、発振器からの基準周波数に基づいて、所定周波数の第1の出力信号を出力するシンセサイザと、前記第1の出力信号を受信し、被測定物の特性に応じた第2の出力信号を出力する弾性表面波センサと、前記第1の出力信号と第2の出力信号とを受信して、前記第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を検出する位相比較手段と、前記位相比較手段によって検出された位相差に基づいて、前記シンセサイザの基準周波数を制御する制御手段と、前記シンセサイザから出力される前記第1の出力信号の周波数変化を検出する周波数変化検出手段と、を備えることを特徴とする被測定物特性測定装置である。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to a synthesizer that outputs a first output signal having a predetermined frequency based on a reference frequency from an oscillator, and to receive the first output signal. A surface acoustic wave sensor that outputs a second output signal according to the characteristics of the measurement object, the first output signal, and the second output signal are received, and the first output signal and the second output are received. Phase comparison means for detecting a phase difference from a signal, control means for controlling a reference frequency of the synthesizer based on the phase difference detected by the phase comparison means, and the first output outputted from the synthesizer A device for measuring characteristics of an object to be measured, comprising: frequency change detection means for detecting a frequency change of a signal.

この発明によれば、基準周波数に基づく所定周波数の第1の出力信号が、シンセサイザから出力され、弾性表面波センサにおいて、第1の出力信号が被測定物の特性に応じた第2の出力信号として出力される。次に、位相比較手段によって、第1の出力信号と第2の出力信号との位相差が検出され、この位相差に基づいて、制御手段によってシンセサイザの基準周波数が制御される。これにより、シンセサイザから出力される第1の出力信号の周波数が変化し、この変化が周波数変化検出手段によって検出される。   According to the present invention, a first output signal having a predetermined frequency based on the reference frequency is output from the synthesizer, and in the surface acoustic wave sensor, the first output signal is a second output signal corresponding to the characteristics of the object to be measured. Is output as Next, the phase comparison means detects the phase difference between the first output signal and the second output signal, and the control means controls the reference frequency of the synthesizer based on this phase difference. As a result, the frequency of the first output signal output from the synthesizer changes, and this change is detected by the frequency change detecting means.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の被測定物特性測定装置において、前記弾性表面波センサに送信される前記第1の出力信号を所定波形のバースト波に変換するバースト変換手段を備え、前記制御手段は、前記位相比較手段によって検出された位相差パルスのうち主応答信号成分のみを計測し、主応答信号成分が現れていない期間には主応答信号成分の値を保持して、前記主応答信号成分に基づいて前記基準周波数を制御する、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a burst conversion means for converting the first output signal transmitted to the surface acoustic wave sensor into a burst wave having a predetermined waveform in the device property measuring apparatus according to the first aspect. The control means measures only the main response signal component of the phase difference pulse detected by the phase comparison means, and holds the value of the main response signal component during a period when the main response signal component does not appear. Then, the reference frequency is controlled based on the main response signal component.

この発明によれば、バースト変換手段によって、第1の出力信号がバースト波に変換されて弾性表面波センサに送信され、弾性表面波センサを経て出力される第2の出力信号も、バースト波(パルス信号)として位相比較手段に入力される。そして、制御手段において、位相比較手段からの位相差パルスのうち、主応答信号成分のみが計測され、主応答信号成分が現れていない期間には主応答信号成分の値が保持されて、主応答信号成分に基づいて基準周波数が制御される。   According to the present invention, the first output signal is converted into a burst wave by the burst conversion means and transmitted to the surface acoustic wave sensor, and the second output signal output through the surface acoustic wave sensor is also converted into the burst wave ( Pulse signal) to the phase comparison means. Then, in the control means, only the main response signal component of the phase difference pulse from the phase comparison means is measured, and the value of the main response signal component is held during the period when the main response signal component does not appear, and the main response The reference frequency is controlled based on the signal component.

請求項1に記載の発明によれば、シンセサイザからの第1の出力信号と、弾性表面波センサを経た第2の出力信号との位相差に基づいて、シンセサイザから出力される第1の出力信号の周波数が変化し、この変化が周波数変化検出手段によって検出される。つまり、弾性表面波センサによる測定結果が、周波数変化として検出、出力されるため、測定分解能が高く、測定感度・精度を高めることができる。しかも、シンセサイザから第1の出力信号を発振、出力するため、発振停止や異常発振などを生じることがなく、適正な発振を確保することができる。   According to the first aspect of the present invention, the first output signal output from the synthesizer based on the phase difference between the first output signal from the synthesizer and the second output signal that has passed through the surface acoustic wave sensor. This frequency is detected by the frequency change detecting means. That is, since the measurement result by the surface acoustic wave sensor is detected and output as a frequency change, the measurement resolution is high and the measurement sensitivity and accuracy can be increased. In addition, since the first output signal is oscillated and output from the synthesizer, proper oscillation can be ensured without causing oscillation stop or abnormal oscillation.

請求項2に記載の発明によれば、直接波(直達波)と希望波(主応答信号)とを分離するために、第1の出力信号をバースト波に変換しても、制御手段において、主応答信号成分に基づいた基準周波数の制御が連続的・継続的に行われる。このため、シンセサイザから常に適正に、所定周波数の第1の出力信号を出力することができる。   According to the invention described in claim 2, even if the first output signal is converted into a burst wave in order to separate the direct wave (direct wave) and the desired wave (main response signal), in the control means, Control of the reference frequency based on the main response signal component is performed continuously and continuously. Therefore, it is possible to always output the first output signal having a predetermined frequency appropriately from the synthesizer.

この発明の実施の形態1に係る被測定物特性測定装置を示す構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram showing a device characteristic measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態2に係る被測定物特性測定装置を示す構成ブロック図である。It is a block diagram which shows the to-be-measured object characteristic measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 弾性表面波センサを備えた従来の被測定物特性測定装置を示す構成ブロック図である。It is a block diagram showing a conventional device-to-be-measured device measuring apparatus having a surface acoustic wave sensor. 弾性表面波センサを備えた従来の別の被測定物特性測定装置を示す構成ブロック図である。It is a block diagram showing the configuration of another conventional device property measuring apparatus having a surface acoustic wave sensor.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.

(実施の形態1)
図1は、この実施の形態に係る被測定物特性測定装置1を示す構成ブロック図である。この被測定物特性測定装置1は、弾性表面波センサ3を備え、液体の粘性度や導電率などの特性を測定する装置であり、主として、シンセサイザ2と、弾性表面波センサ3と、第1の位相比較器(位相比較手段)4と、第1のループフィルタ(制御手段)5と、周波数カウンタ(周波数変化検出手段)6とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an object characteristic measuring apparatus 1 according to this embodiment. This device property measuring apparatus 1 includes a surface acoustic wave sensor 3 and measures characteristics such as viscosity and conductivity of a liquid, and mainly includes a synthesizer 2, a surface acoustic wave sensor 3, and a first Phase comparator (phase comparison means) 4, first loop filter (control means) 5, and frequency counter (frequency change detection means) 6.

シンセサイザ2は、水晶発振器(TCXO、発振器)21からの基準周波数に基づいて、所定周波数の第1の出力信号S1を出力するPLL(Phase Locked Loop、位相同期)シンセサイザである。具体的には、水晶発振器21で生成された基準周波数信号を第2の位相比較器(PD:Phase Comparator)22に入力するとともに、電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)23で生成された信号を、分周器24で所定の分周数倍の出力周波数信号に分周・生成して、第2の位相比較器22に入力する。   The synthesizer 2 is a PLL (Phase Locked Loop) phase synthesizer that outputs a first output signal S1 having a predetermined frequency based on a reference frequency from a crystal oscillator (TCXO). Specifically, a reference frequency signal generated by the crystal oscillator 21 is input to a second phase comparator (PD) 22 and a signal generated by a voltage controlled oscillator (VCO: Voltage Controlled Oscillator) 23. Is frequency-divided and generated by the frequency divider 24 into an output frequency signal multiplied by a predetermined frequency, and input to the second phase comparator 22.

次に、第2の位相比較器22において、水晶発振器21からの基準周波数信号と、分周器24からの出力周波数信号とを比較し、出力周波数信号の位相が基準周波数信号の位相よりも進んでいる場合には、H信号(充電電流の吐き出し)を第2のループフィルタ25に伝送する。一方、出力周波数信号の位相が基準周波数信号の位相よりも遅れている場合には、L信号(放電電流の吸い込み)を第2のループフィルタ25に伝送する。   Next, in the second phase comparator 22, the reference frequency signal from the crystal oscillator 21 and the output frequency signal from the frequency divider 24 are compared, and the phase of the output frequency signal advances from the phase of the reference frequency signal. If it is, the H signal (charging current discharge) is transmitted to the second loop filter 25. On the other hand, when the phase of the output frequency signal is delayed from the phase of the reference frequency signal, the L signal (discharge current suction) is transmitted to the second loop filter 25.

続いて、第2のループフィルタ25は、第2の位相比較器22による電流を積分して電圧信号に変換するとともに、平滑化処理を施して制御電圧を生成する。そして、電圧制御発振器23は、第2のループフィルタ25からの制御電圧に応じた周波数信号、つまり第1の出力信号S1を発振、出力する。と同時に、電圧制御発振器23からの周波数信号が、上記のように分周器24に入力される。   Subsequently, the second loop filter 25 integrates the current from the second phase comparator 22 and converts it into a voltage signal, and performs a smoothing process to generate a control voltage. The voltage controlled oscillator 23 oscillates and outputs a frequency signal corresponding to the control voltage from the second loop filter 25, that is, the first output signal S1. At the same time, the frequency signal from the voltage controlled oscillator 23 is input to the frequency divider 24 as described above.

このようにして、電圧制御発振器23からの第1の出力信号S1の位相が、水晶発振器21からの基準周波数信号の位相と一致するように制御電圧を増減させて、電圧制御発振器23からの発振周波数を調整する。これにより、電圧制御発振器23からの第1の出力信号S1が、基準周波数信号の位相と一致(近接)するとともに、基準周波数信号の分周数倍の周波数となるものである。また、水晶発振器21の制御電圧入力端子には、第1のループフィルタ5の出力側が接続され、後述するようにして、第1のループフィルタ5からの制御電圧に応じて、水晶発振器21からの基準信号の周波数(基準周波数)が変わるようになっている。   In this way, the control voltage is increased or decreased so that the phase of the first output signal S1 from the voltage controlled oscillator 23 matches the phase of the reference frequency signal from the crystal oscillator 21, and the oscillation from the voltage controlled oscillator 23 is performed. Adjust the frequency. As a result, the first output signal S1 from the voltage controlled oscillator 23 matches (closes to) the phase of the reference frequency signal, and has a frequency that is a multiple of the frequency division of the reference frequency signal. In addition, the output side of the first loop filter 5 is connected to the control voltage input terminal of the crystal oscillator 21 and, as will be described later, according to the control voltage from the first loop filter 5, The frequency of the reference signal (reference frequency) is changed.

弾性表面波センサ3は、分配器7を介して、シンセサイザ2からの第1の出力信号S1を受信し、被測定物の特性に応じた第2の出力信号S2を出力するセンサである。すなわち、第1の出力信号S1が弾性表面波センサ3に入力されると、被測定物の特性に応じて位相が変動し、第2の出力信号S2として出力されるものである。   The surface acoustic wave sensor 3 is a sensor that receives the first output signal S1 from the synthesizer 2 via the distributor 7 and outputs a second output signal S2 corresponding to the characteristics of the object to be measured. That is, when the first output signal S1 is input to the surface acoustic wave sensor 3, the phase varies according to the characteristics of the object to be measured and is output as the second output signal S2.

第1の位相比較器4は、第1の出力信号S1と第2の出力信号S2とを受信して、第1の出力信号S1と第2の出力信号S2との位相差を検出、出力するものであり、チャージポンプの機能をも備えている。すなわち、第1の出力信号S1と第2の出力信号S2とを比較し、第2の出力信号S2の位相が第1の出力信号S1の位相よりも進んでいる場合には、H信号を第1のループフィルタ5に伝送する(第1のループフィルタ5に所定の充電電流を吐き出す。)。一方、第2の出力信号S2の位相が第1の出力信号S1の位相よりも遅れている場合には、L信号を第1のループフィルタ5に伝送する(第1のループフィルタ5から所定の放電電流を吸い込む。)。   The first phase comparator 4 receives the first output signal S1 and the second output signal S2, and detects and outputs the phase difference between the first output signal S1 and the second output signal S2. It also has a charge pump function. That is, the first output signal S1 and the second output signal S2 are compared, and if the phase of the second output signal S2 is ahead of the phase of the first output signal S1, the H signal is 1 is transmitted to the first loop filter 5 (a predetermined charging current is discharged to the first loop filter 5). On the other hand, when the phase of the second output signal S2 is delayed from the phase of the first output signal S1, the L signal is transmitted to the first loop filter 5 (from the first loop filter 5 to a predetermined value). Inhale the discharge current.)

第1のループフィルタ5は、第1の位相比較器4によって検出された位相差に基づいて、シンセサイザ2の基準周波数を制御するものである。すなわち、シンセサイザ2の水晶発振器21の制御電圧入力端子に接続され、第1の位相比較器4による電流を積分して電圧信号に変換するとともに、平滑化処理を施して制御電圧を生成する。そして、この制御電圧を水晶発振器21の制御電圧入力端子に入力することで、制御電圧に応じて水晶発振器21からの基準信号の周波数が変わる。   The first loop filter 5 controls the reference frequency of the synthesizer 2 based on the phase difference detected by the first phase comparator 4. That is, it is connected to the control voltage input terminal of the crystal oscillator 21 of the synthesizer 2, integrates the current from the first phase comparator 4 and converts it into a voltage signal, and performs a smoothing process to generate a control voltage. Then, by inputting this control voltage to the control voltage input terminal of the crystal oscillator 21, the frequency of the reference signal from the crystal oscillator 21 changes according to the control voltage.

周波数カウンタ6は、シンセサイザ2から出力される第1の出力信号S1の周波数変化量を検出・カウントするカウンタである。すなわち、上記のように、第1のループフィルタ5からの制御電圧に基づいて、水晶発振器21からの基準周波数が変わり、これに伴ってシンセサイザ2から出力される第1の出力信号S1の周波数が変化するため、この変化量を検出する。そして、この検出された変化量が、第1の位相比較器4で検出された位相差、すなわち弾性表面波センサ3による測定結果に相当するものである。   The frequency counter 6 is a counter that detects and counts the frequency change amount of the first output signal S1 output from the synthesizer 2. That is, as described above, the reference frequency from the crystal oscillator 21 is changed based on the control voltage from the first loop filter 5, and the frequency of the first output signal S1 output from the synthesizer 2 is changed accordingly. Since this changes, this amount of change is detected. The detected amount of change corresponds to the phase difference detected by the first phase comparator 4, that is, the measurement result by the surface acoustic wave sensor 3.

次に、このような構成の被測定物特性測定装置1の作用などについて説明する。ここで、弾性表面波センサ3は、被測定物の環境下に配置されたり、被測定物に接触されたりして、被測定物の特性を測定可能な状態にあるものとする。   Next, the operation of the measured object property measuring apparatus 1 having such a configuration will be described. Here, it is assumed that the surface acoustic wave sensor 3 is placed in the environment of the object to be measured or is in contact with the object to be measured so that the characteristics of the object to be measured can be measured.

まず、シンセサイザ2において、上記のような位相同期ループ処理により、水晶発振器21からの基準周波数信号の位相と一致し、かつ基準周波数に基づく所定の周波数の第1の出力信号S1が、シンセサイザ2から生成、出力される。この第1の出力信号S1は、分配器7を介して、弾性表面波センサ3と第1の位相比較器4とに入力されるとともに、周波数カウンタ6に入力される(このときの信号S1を「信号S1−1」と称する。)。   First, in the synthesizer 2, the first output signal S 1 having a predetermined frequency based on the reference frequency that matches the phase of the reference frequency signal from the crystal oscillator 21 is obtained from the synthesizer 2 by the phase-locked loop processing as described above. Generated and output. The first output signal S1 is input to the surface acoustic wave sensor 3 and the first phase comparator 4 via the distributor 7, and is also input to the frequency counter 6 (the signal S1 at this time is changed). (Referred to as “signal S1-1”).

次に、弾性表面波センサ3に入力された第1の出力信号S1の位相が、被測定物の特性に応じて変動し、第2の出力信号S2として弾性表面波センサ3から出力され、第1の位相比較器4に入力される。続いて、第1の位相比較器4において、第1の出力信号S1と第2の出力信号S2との位相差が検出され、その位相差に基づいて、上記のようなH信号やL信号が第1のループフィルタ5に入力される。   Next, the phase of the first output signal S1 input to the surface acoustic wave sensor 3 varies according to the characteristics of the object to be measured, and is output from the surface acoustic wave sensor 3 as the second output signal S2. 1 to the phase comparator 4. Subsequently, the first phase comparator 4 detects the phase difference between the first output signal S1 and the second output signal S2, and based on the phase difference, the H signal and the L signal as described above are detected. Input to the first loop filter 5.

そして、第1のループフィルタ5において、上記のようにして位相差に基づく制御電圧が生成され、水晶発振器21の制御電圧入力端子に入力される。これにより、制御電圧に応じて水晶発振器21からの基準周波数が変わり、これに伴ってシンセサイザ2から出力される第1の出力信号S1の周波数が変化する(このときの信号S1を「信号S1−2」と称する。)。   Then, in the first loop filter 5, the control voltage based on the phase difference is generated as described above, and is input to the control voltage input terminal of the crystal oscillator 21. As a result, the reference frequency from the crystal oscillator 21 changes according to the control voltage, and the frequency of the first output signal S1 output from the synthesizer 2 changes accordingly (the signal S1 at this time is changed to “signal S1− 2 ”).

この第1の出力信号S1−2は、上記と同様にして、弾性表面波センサ3と第1の位相比較器4とに入力されるとともに、周波数カウンタ6に入力され、周波数カウンタ6において、第1の出力信号S1の周波数変化、つまり信号S1−1から信号S1−2への周波数の変化量が検出・カウントされる。そして、このようなループ処理を繰り返すことで、第1の出力信号S1が所定の周波数に収束する(このときの信号S1を「信号S1−3」と称する。)。その結果として、第1の出力信号S1の最終的な周波数変化、つまり信号S1−1から信号S1−3への周波数変化が周波数カウンタ6で検出され、弾性表面波センサ3による測定結果が、周波数変化として得られるものである。   The first output signal S1-2 is input to the surface acoustic wave sensor 3 and the first phase comparator 4 and input to the frequency counter 6 in the same manner as described above. 1 frequency change of the output signal S1, that is, the frequency change amount from the signal S1-1 to the signal S1-2 is detected and counted. Then, by repeating such loop processing, the first output signal S1 converges to a predetermined frequency (the signal S1 at this time is referred to as “signal S1-3”). As a result, the final frequency change of the first output signal S1, that is, the frequency change from the signal S1-1 to the signal S1-3 is detected by the frequency counter 6, and the measurement result by the surface acoustic wave sensor 3 is the frequency change. It is obtained as a change.

以上のように、この被測定物特性測定装置1によれば、弾性表面波センサ3による測定結果が、周波数変化として検出、出力されるため、測定分解能が高く、測定感度・精度を高めることができる。すなわち、180°の位相変化を0.4MHzの周波数変化に変換し、周波数測定の分解能を1Hzとした場合、測定分解能が2.5ppmと大きく、電圧に変換する従来の場合(測定分解能が2777ppm)に比べて、1000倍以上の測定感度・精度を得ることが可能となる。   As described above, according to the measured object property measuring apparatus 1, since the measurement result by the surface acoustic wave sensor 3 is detected and output as a frequency change, the measurement resolution is high and the measurement sensitivity and accuracy can be improved. it can. That is, when a 180 ° phase change is converted to a 0.4 MHz frequency change and the frequency measurement resolution is 1 Hz, the measurement resolution is as large as 2.5 ppm, which is converted to voltage (measurement resolution is 2777 ppm). Compared to the above, it is possible to obtain a measurement sensitivity and accuracy of 1000 times or more.

しかも、シンセサイザ2から第1の出力信号S1を発振、出力するため、発振停止や異常発振などを生じることがなく、適正な発振を確保することができる。つまり、適正な発振を確保しつつ、測定感度・精度を高めることができる。   In addition, since the first output signal S1 is oscillated and outputted from the synthesizer 2, it is possible to ensure proper oscillation without causing oscillation stop or abnormal oscillation. That is, measurement sensitivity and accuracy can be improved while ensuring proper oscillation.

(実施の形態2)
図2は、この実施の形態に係る被測定物特性測定装置10を示す構成ブロック図である。この実施の形態では、出力信号の直接波と希望波とを分離する点で実施の形態1と構成が異なり、実施の形態1と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a configuration block diagram showing the device characteristic measuring apparatus 10 according to this embodiment. In this embodiment, the configuration is different from that of the first embodiment in that the direct wave and the desired wave of the output signal are separated, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be given. Is omitted.

この実施の形態では、バースト回路(バースト変換手段)81と、タイミング発生回路(バースト変換手段)82と、サンプルホールド回路(制御手段)83とを備えている。   In this embodiment, a burst circuit (burst conversion means) 81, a timing generation circuit (burst conversion means) 82, and a sample hold circuit (control means) 83 are provided.

バースト回路81とタイミング発生回路82とは、弾性表面波センサ3に送信される第1の出力信号S1を所定波形のバースト波に変換する回路である。すなわち、バースト回路81は、分配器7と弾性表面波センサ3との間に配置されたパルス発生回路であり、タイミング発生回路82は、所定の周期信号を発振する回路である。そして、バースト回路81が、シンセサイザ2(分配器7)からの第1の出力信号S1を、タイミング発生回路82からのタイミング(周期信号)に基づいて、バースト波(パルス信号)に変換、生成して、弾性表面波センサ3に入力するものである。   The burst circuit 81 and the timing generation circuit 82 are circuits that convert the first output signal S1 transmitted to the surface acoustic wave sensor 3 into a burst wave having a predetermined waveform. That is, the burst circuit 81 is a pulse generation circuit disposed between the distributor 7 and the surface acoustic wave sensor 3, and the timing generation circuit 82 is a circuit that oscillates a predetermined periodic signal. Then, the burst circuit 81 converts the first output signal S1 from the synthesizer 2 (distributor 7) into a burst wave (pulse signal) based on the timing (periodic signal) from the timing generation circuit 82, and generates it. Thus, the signal is input to the surface acoustic wave sensor 3.

サンプルホールド回路83は、第1の位相比較器4によって検出された位相差パルスのうち主応答信号成分のみを計測し、主応答信号成分が現れていない期間には主応答信号成分の値を保持して、主応答信号成分に基づいて基準周波数を制御する回路である。具体的には、サンプリング対象となる入力信号を受ける第1のオペアンプと、タイミング発生回路82からのタイミング(周期信号)に基づいて第1のオペアンプの出力信号を通過させるスイッチと、第1のオペアンプの出力信号に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、コンデンサに蓄積された電荷による電圧をホールド信号として出力する第2のオペアンプとを備えている。   The sample hold circuit 83 measures only the main response signal component of the phase difference pulse detected by the first phase comparator 4 and holds the value of the main response signal component during a period when the main response signal component does not appear. Thus, the reference frequency is controlled based on the main response signal component. Specifically, a first operational amplifier that receives an input signal to be sampled, a switch that passes an output signal of the first operational amplifier based on timing (periodic signal) from the timing generation circuit 82, and a first operational amplifier And a second operational amplifier that outputs a voltage based on the charge accumulated in the capacitor as a hold signal.

そして、スイッチは、タイミング発生回路82からの周期信号がハイレベルのときに、第1のオペアンプの出力信号を第2のオペアンプに出力するとともに、第1のオペアンプの出力信号に応じた電荷をコンデンサに蓄積させる。また、スイッチは、タイミング発生回路82からの周期信号がローレベルのときには、第1のオペアンプの出力信号を第2のオペアンプに出力させずに、コンデンサに蓄積された電荷による電圧を第2のオペアンプから出力させる。   The switch outputs the output signal of the first operational amplifier to the second operational amplifier when the periodic signal from the timing generation circuit 82 is at a high level, and also charges the capacitor according to the output signal of the first operational amplifier. To accumulate. In addition, when the periodic signal from the timing generation circuit 82 is at a low level, the switch does not output the output signal of the first operational amplifier to the second operational amplifier, and the voltage generated by the electric charge accumulated in the capacitor is output to the second operational amplifier. Output from.

このように、サンプルホールド回路83は、タイミング発生回路82からの周期信号がハイレベル(希望波)のときに、第1の位相比較器4からの出力信号を出力するとともに、出力信号に応じた電荷をコンデンサに蓄積する。一方、タイミング発生回路82からの周期信号がローレベル(直接波)のときには、コンデンサに蓄積された電荷による電圧を出力するものである。   As described above, the sample hold circuit 83 outputs the output signal from the first phase comparator 4 when the periodic signal from the timing generation circuit 82 is at a high level (desired wave), and also according to the output signal. Charge is stored in the capacitor. On the other hand, when the periodic signal from the timing generation circuit 82 is at a low level (direct wave), a voltage based on the charge accumulated in the capacitor is output.

このような構成の被測定物特性測定装置10によれば、まず、実施の形態1と同等に、基準周波数に基づく所定周波数の第1の出力信号S1が、シンセサイザ2から生成、出力される。この第1の出力信号S1は、そのまま第1の位相比較器4と周波数カウンタ6とに入力されるとともに、バースト回路81を介してバースト波に変換されて、弾性表面波センサ3に入力される。   According to the DUT characteristic measuring apparatus 10 having such a configuration, first, a first output signal S1 having a predetermined frequency based on the reference frequency is generated and output from the synthesizer 2, as in the first embodiment. The first output signal S1 is input to the first phase comparator 4 and the frequency counter 6 as it is, converted into a burst wave via the burst circuit 81, and input to the surface acoustic wave sensor 3. .

次に、弾性表面波センサ3からの第2の出力信号S2が第1の位相比較器4に入力され、第1の位相比較器4において、第1の出力信号S1と第2の出力信号S2との位相差が検出され、その検出結果がパルス信号(位相差パルス)としてサンプルホールド回路83に入力される。   Next, the second output signal S <b> 2 from the surface acoustic wave sensor 3 is input to the first phase comparator 4, and in the first phase comparator 4, the first output signal S <b> 1 and the second output signal S <b> 2. And the detection result is input to the sample hold circuit 83 as a pulse signal (phase difference pulse).

そして、サンプルホールド回路83から水晶発振器21に対して、上記のようにして、第1の位相比較器4からの出力信号や、コンデンサに蓄積された電荷による電圧、に基づく制御電圧が入力される。これにより、水晶発振器21からの基準周波数、さらには、シンセサイザ2から出力される第1の出力信号S1の周波数が変化し、実施の形態1と同等に、周波数カウンタ6によってその周波数変化量が検出・カウントされるものである。   Then, a control voltage based on the output signal from the first phase comparator 4 and the voltage due to the electric charge accumulated in the capacitor is input from the sample hold circuit 83 to the crystal oscillator 21 as described above. . As a result, the reference frequency from the crystal oscillator 21 and the frequency of the first output signal S1 output from the synthesizer 2 change, and the frequency change amount is detected by the frequency counter 6 as in the first embodiment.・ It is counted.

以上のように、この実施の形態によれば、直接波(直達波)と希望波(主応答信号)とを分離するために、第1の出力信号S1をバースト波に変換しても、サンプルホールド回路83から水晶発振器21に制御電圧が連続的・継続的に入力され、基準周波数の制御が行われる。このため、シンセサイザ2から常に(連続的に)適正に、所定周波数の第1の出力信号S1を出力することができる。   As described above, according to this embodiment, in order to separate the direct wave (direct wave) and the desired wave (main response signal), even if the first output signal S1 is converted into a burst wave, A control voltage is continuously and continuously input from the hold circuit 83 to the crystal oscillator 21 to control the reference frequency. Therefore, the first output signal S1 having a predetermined frequency can be output from the synthesizer 2 always (continuously) properly.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、第1の位相比較器4から第1のループフィルタ5にH信号やL信号を伝送しているが、検出信号を直接第1のループフィルタ5に送るようにしてもよい。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention. For example, in the above embodiment, the H signal and the L signal are transmitted from the first phase comparator 4 to the first loop filter 5, but the detection signal is directly sent to the first loop filter 5. May be.

1、10 被測定物特性測定装置
2 シンセサイザ
21 水晶発振器(発振器)
22 第2の位相比較器
23 電圧制御発振器
24 分周器
25 第2のループフィルタ
3 弾性表面波センサ
4 第1の位相比較器(位相比較手段)
5 第1のループフィルタ(制御手段)
6 周波数カウンタ(周波数変化検出手段)
81 バースト回路(バースト変換手段)
82 タイミング発生回路(バースト変換手段)
83 サンプルホールド回路(制御手段)
S1 第1の出力信号
S2 第2の出力信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Device property measuring apparatus 2 Synthesizer 21 Crystal oscillator (oscillator)
22 second phase comparator 23 voltage controlled oscillator 24 frequency divider 25 second loop filter 3 surface acoustic wave sensor 4 first phase comparator (phase comparison means)
5 First loop filter (control means)
6 Frequency counter (frequency change detection means)
81 Burst circuit (burst conversion means)
82 Timing generation circuit (burst conversion means)
83 Sample hold circuit (control means)
S1 first output signal S2 second output signal

Claims (2)

発振器からの基準周波数に基づいて、所定周波数の第1の出力信号を出力するシンセサイザと、
前記第1の出力信号を受信し、被測定物の特性に応じた第2の出力信号を出力する弾性表面波センサと、
前記第1の出力信号と第2の出力信号とを受信して、前記第1の出力信号と第2の出力信号との位相差を検出する位相比較手段と、
前記位相比較手段によって検出された位相差に基づいて、前記シンセサイザの基準周波数を制御する制御手段と、
前記シンセサイザから出力される前記第1の出力信号の周波数変化を検出する周波数変化検出手段と、
を備えることを特徴とする被測定物特性測定装置。
A synthesizer that outputs a first output signal of a predetermined frequency based on a reference frequency from an oscillator;
A surface acoustic wave sensor that receives the first output signal and outputs a second output signal according to the characteristics of the device under test;
Phase comparison means for receiving the first output signal and the second output signal and detecting a phase difference between the first output signal and the second output signal;
Control means for controlling a reference frequency of the synthesizer based on the phase difference detected by the phase comparison means;
A frequency change detecting means for detecting a frequency change of the first output signal output from the synthesizer;
A device characteristic measuring apparatus comprising:
前記弾性表面波センサに送信される前記第1の出力信号を所定波形のバースト波に変換するバースト変換手段を備え、
前記制御手段は、前記位相比較手段によって検出された位相差パルスのうち主応答信号成分のみを計測し、主応答信号成分が現れていない期間には主応答信号成分の値を保持して、前記主応答信号成分に基づいて前記基準周波数を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の被測定物特性測定装置。
Burst conversion means for converting the first output signal transmitted to the surface acoustic wave sensor into a burst wave of a predetermined waveform;
The control means measures only the main response signal component of the phase difference pulse detected by the phase comparison means, holds the value of the main response signal component during a period when the main response signal component does not appear, Controlling the reference frequency based on a main response signal component;
The device property measuring apparatus according to claim 1, wherein:
JP2011095589A 2011-04-22 2011-04-22 Measurement target characteristics measuring apparatus Withdrawn JP2012225856A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011095589A JP2012225856A (en) 2011-04-22 2011-04-22 Measurement target characteristics measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011095589A JP2012225856A (en) 2011-04-22 2011-04-22 Measurement target characteristics measuring apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012225856A true JP2012225856A (en) 2012-11-15

Family

ID=47276178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011095589A Withdrawn JP2012225856A (en) 2011-04-22 2011-04-22 Measurement target characteristics measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012225856A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3724803B2 (en) Jitter measuring apparatus and jitter measuring method
JP2019009781A (en) Apparatus and methods for clock synchronization and frequency translation
KR101947611B1 (en) Electronic oscillation circuit
US20090302908A1 (en) Oscillator and a tuning method of a loop bandwidth of a phase-locked-loop
JP2007033447A (en) Spectrum analyzer for correcting frequency error and method for the same
JP2006227009A (en) Jitter measuring device, jitter measuring method, test device and electronic device
JP2004522145A (en) Method and apparatus for frequency synthesis in rangefinder and rangefinder
JP2010271091A (en) Frequency measuring device
US7723898B2 (en) Device for the vibrational detection of fill-level limit state and a process for the vibrational detection of a fill-level limit state
US20080297264A1 (en) Oscillating Circuit
JP2006333119A (en) Test circuit for clock generating circuit
US20130036816A1 (en) Apparatus for determining and/or monitoring a process variable of a medium
TWI445314B (en) Transceiver system having phase and frequency detector and method thereof
US10558238B2 (en) Frequency source with an adjustable frequency and related system, method and electronic device
JP5011559B2 (en) Reference signal generator
JPWO2007105562A1 (en) Calibration apparatus, test apparatus, calibration method, and test method
JP2012225856A (en) Measurement target characteristics measuring apparatus
JP2014006211A (en) Sensor circuit
JP5133870B2 (en) Electronic device, test apparatus, and test method
KR101223953B1 (en) Self Temperature Compensated Precision Event timer using Standard Time reference Frequency
US9742427B2 (en) Electrical circuit
WO2008047682A1 (en) Calibration device, calibration method, and test equipment
US8664980B2 (en) Frequency synthesizer for generating a low noise and low jitter timebase of a reference signal
JP6789453B2 (en) Phase difference detection circuit and clock generator
JP2011027621A (en) Clocking circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140701