JP2012229986A - Time interval measurement device and time interval measurement method - Google Patents

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暁行 守田
Masaru Shizume
大 鎮目
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measurement accuracy of a time interval.SOLUTION: A time interval measurement device includes: fine time measurement means (20) for measuring a time interval from a start time to an immediate rise time of each clock signal and a time interval from an immediate rise time of each clock signal to an end time; a first counter (12a) for counting a period from the start time to the end time using a first clock signal; a second counter (12b) for counting a period from the start time to the end time using a second clock signal; a third counter (12c) for counting a period from the start time to the end time using a third clock signal; selection means (31) for selecting fine time and coarse time; and calculation means (32) for calculating a time interval from the start time to the end time on the basis of the coarse time and fine time selected by the selection means.

Description

本発明は時間間隔を計測する時間間隔計測装置及び時間間隔計測方法に関する。   The present invention relates to a time interval measuring apparatus and a time interval measuring method for measuring a time interval.

時間間隔の計測には、TDC回路を利用する方法がある。TDC回路を利用した時間間隔の計測は、粗時間を計測するカウンタと、粗時間より短い細時間を計測するTDC回路を組み合わせて実現される(例えば、特許文献1参照)。   For measuring the time interval, there is a method using a TDC circuit. The time interval measurement using the TDC circuit is realized by combining a counter that measures the coarse time and a TDC circuit that measures a fine time shorter than the coarse time (see, for example, Patent Document 1).

カウンタとTDC回路とは、時間分解能が異なり、TDC回路はカウンタより小さい時間分解能で時間間隔を計測することができる。したがって、TDC回路を使用することで、高精度な時間間隔の計測が可能になる。   The counter and the TDC circuit have different time resolution, and the TDC circuit can measure the time interval with a smaller time resolution than the counter. Therefore, by using the TDC circuit, it is possible to measure the time interval with high accuracy.

特開2002−014182号公報JP 2002-014182 A

上述したように、時間間隔を利用する場合、計測する時間間隔の開始タイミングや終了タイミングは、クロック信号の立ち上がり時点を基準に判断される。このような場合、時間間隔の開始タイミングや終了タイミングがクロック信号の立ち上がりと一致するとき、計測される時間間隔の信頼性が低下する。また、TDC回路とカウンタを利用した時間間隔の計測では、計測する時間間隔の開始タイミングや終了タイミングが、粗時間を計測するカウンタのクロック信号の立ち上がりと重なった場合、粗時間を計測するカウンタと細時間を計測するTDC回路とにおける時間関係が1クロック分ずれる可能性がある。   As described above, when the time interval is used, the start timing and end timing of the time interval to be measured are determined based on the rising time of the clock signal. In such a case, when the start timing and end timing of the time interval coincide with the rising edge of the clock signal, the reliability of the measured time interval decreases. In the measurement of the time interval using the TDC circuit and the counter, when the start timing or end timing of the time interval to be measured overlaps the rising edge of the clock signal of the counter that measures the coarse time, the counter that measures the coarse time There is a possibility that the time relationship with the TDC circuit for measuring the fine time is shifted by one clock.

上記課題に鑑み、本発明は、時間間隔の計測精度を向上した時間間隔計測装置及び時間間隔計測方法を提供することを目的としている。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a time interval measurement device and a time interval measurement method that improve the measurement accuracy of a time interval.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、入力信号により特定される開始時点から終了時点までの時間間隔を測定する時間間隔計測装置であって、同一周期かつ位相の異なる複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で前記開始時点から各クロック信号の直近の立ち上がり時点までの時間間隔及び各クロック信号の直近の立ち上がり時点から前記終了時点までの時間間隔を計測する細時間測定手段と、前記複数のクロック信号から選択されたクロック信号である第1クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第1カウンタと、前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号と位相が異なるクロック信号である第2クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第2カウンタと、前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号及び第2クロック信号と位相が異なるクロック信号である第3クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第3カウンタと、クロック信号の立ち上がりを含む所定の範囲内に前記開始時点及び前記終了時点が含まれる場合、当該クロック信号以外のクロック信号を利用して計測された時間間隔を細時間として選択するとともに、前記第1カウンタ、前記第2カウンタ又は前記第3カウンタにおいて当該クロック信号以外のクロック信号を利用してカウントされた値を粗時間として選択する選択手段と、選択手段で選択された粗時間と、前記選択手段で選択された細時間とから前記開始時点から前記終了時点までの時間間隔を演算する演算手段とを備える。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a time interval measuring device for measuring a time interval from a start time point to an end point specified by an input signal, and a plurality of time interval measuring devices having the same period and different phases. The time interval from the start time to the most recent rise time of each clock signal and the time from the most recent rise time to the end time of each clock signal with a time resolution obtained by subdividing the period of the clock signal using the clock signal A fine time measuring means for measuring an interval; a first counter for counting a period from the start time to the end time using a first clock signal that is a clock signal selected from the plurality of clock signals; The second clock signal is a clock signal selected from a plurality of clock signals and having a phase different from that of the first clock signal. A second counter that counts a period from a start time to the end time, and a third clock signal that is selected from the plurality of clock signals and has a phase different from that of the first clock signal and the second clock signal. A third counter for counting a period from the start time to the end time, and when the start time and the end time are included in a predetermined range including a rising edge of the clock signal, a clock signal other than the clock signal is A time interval measured using the selected time interval is selected as a fine time, and a value counted using a clock signal other than the clock signal in the first counter, the second counter, or the third counter is used as a rough time. From the selection means to select, the rough time selected by the selection means, and the fine time selected by the selection means From serial beginning and a calculating means for calculating a time interval between the end.

また、請求項2の発明は、入力信号により特定される開始時点から終了時点までの時間間隔を測定する時間間隔計測方法であって、同一周期かつ位相の異なる複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で前記開始時点から各クロック信号の直近の立ち上がり時点までの時間間隔を計測するステップと、同一周期かつ位相の異なる前記複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で各クロック信号の直近の立ち上がり時点から前記終了時点までの時間間隔を計測するステップと、前記複数のクロック信号から選択されたクロック信号である第1クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号と位相が異なるクロック信号である第2クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号及び第2クロック信号と位相が異なるクロック信号である第3クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、クロック信号の立ち上がりを含む所定の範囲内に前記開始時点及び前記終了時点が含まれる場合、当該クロック信号以外のクロック信号を利用して計測された時間間隔を細時間として選択するステップと、当該クロック信号以外のクロック信号を利用してカウントされた値を粗時間として選択するステップと、選択された粗時間と細時間とから前記開始時点から前記終了時点までの時間間隔を演算するステップとを備える。   The invention of claim 2 is a time interval measurement method for measuring a time interval from a start time point to an end time point specified by an input signal, and uses a plurality of clock signals having the same period and different phases. Measuring a time interval from the start point to the most recent rising point of each clock signal with a time resolution obtained by subdividing the period of the clock signal, and using the plurality of clock signals having the same period and different phases Measuring a time interval from the most recent rising time point to the ending time point of each clock signal with a time resolution obtained by subdividing the signal cycle; and a first clock signal that is a clock signal selected from the plurality of clock signals. A step of counting a period from the start time to the end time using the plurality of clock signals; A step of counting a period from the start time to the end time using a second clock signal, which is a clock signal having a phase different from that of the first clock signal, and selected from the plurality of clock signals, A step of counting a period from the start time to the end time using a third clock signal which is a clock signal having a phase different from that of the signal and the second clock signal, and within a predetermined range including a rising edge of the clock signal When the start time and the end time are included, a step of selecting a time interval measured using a clock signal other than the clock signal as a fine time, and counting using a clock signal other than the clock signal Selecting a value as the coarse time and the selected coarse time and fine time before the start time And a step of calculating the time interval until the end.

本発明によれば、時間間隔の計測誤りを回避することができる。   According to the present invention, measurement errors in time intervals can be avoided.

本発明の実施形態に係る時間間隔計測装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the time interval measuring device which concerns on embodiment of this invention. 図1の時間間隔計測装置における粗時間の計測の一例を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining an example of the measurement of the rough time in the time interval measuring device of FIG. 図1の時間間隔計測装置における粗時間の計測の他の例を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the other example of measurement of the rough time in the time interval measuring device of FIG. 図1の時間間隔計測装置における粗時間の計測の他の例を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the other example of measurement of the rough time in the time interval measuring device of FIG. 図1の時間間隔計測装置における細時間の計測の一例を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining an example of the measurement of the fine time in the time interval measuring device of FIG.

図面を参照して、本発明の各実施形態に係る時間間隔計測装置について説明する。本発明に係る時間間隔計測装置は、時間間隔を計測する装置であって、たとえば、パルス信号の立ち上がりから次のパルス信号の立ち上がりまでの時間間隔を計測する。図1に示すように、時間間隔計測装置1は、粗時間を計測する粗時間計測手段10、細時間を計測する細時間計測手段20、粗時間計測手段10と細時間計測手段20の計測結果から計測対象の時間間隔を求める処理回路30とを備えている。   A time interval measuring device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The time interval measuring device according to the present invention is a device that measures a time interval and measures, for example, the time interval from the rising edge of a pulse signal to the rising edge of the next pulse signal. As shown in FIG. 1, the time interval measuring apparatus 1 includes a coarse time measuring means 10 for measuring a rough time, a fine time measuring means 20 for measuring a fine time, and a measurement result of the coarse time measuring means 10 and the fine time measuring means 20. And a processing circuit 30 for obtaining the time interval of the measurement object.

粗時間計測手段10で計測可能な時間分解能と、細時間計測手段20で計測可能な時間分解能とは異なる。具体的には、細時間計測手段20は、粗時間計測手段10で計測するよりも細かい時間分解能で時間間隔を計測する。時間間隔計測装置1では、処理回路30粗時間計測手段10と細時間計測手段20とによって異なる時間分解能で計測された各時間(粗時間及び細時間)を演算処理して正確な時間間隔を計測する。   The time resolution measurable by the coarse time measuring means 10 and the time resolution measurable by the fine time measuring means 20 are different. Specifically, the fine time measuring means 20 measures the time interval with a finer time resolution than that measured by the coarse time measuring means 10. In the time interval measuring apparatus 1, each time (rough time and fine time) measured at different time resolutions by the processing circuit 30 coarse time measuring means 10 and the fine time measuring means 20 is arithmetically processed to measure an accurate time interval. To do.

時間間隔計測装置1は、計測する時間間隔の開始と終了のタイミングを特定するパルス信号(PULSE)を入力する。このパルス信号は、粗時間計測手段10及び細時間計測手段20に入力される。   The time interval measuring apparatus 1 inputs a pulse signal (PULSE) that specifies the start and end timing of the time interval to be measured. This pulse signal is input to the coarse time measuring means 10 and the fine time measuring means 20.

粗時間計測手段10は、複数の同期化回路11a〜11cと、複数のカウンタ12a〜12cと、複数のレジスタ13a〜13cとを備え、これらを利用して粗時間を計測する。同期化回路11a〜11cは、各カウンタ12a〜12c及びレジスタ13a〜13cを同期させる。   The coarse time measuring means 10 includes a plurality of synchronization circuits 11a to 11c, a plurality of counters 12a to 12c, and a plurality of registers 13a to 13c, and measures the coarse time using these. The synchronization circuits 11a to 11c synchronize the counters 12a to 12c and the registers 13a to 13c.

第1同期化回路11aは、第1クロック信号CLK0とパルス信号を入力するD−フリップフロップである。第1同期化回路11aからの出力信号Q(図2〜図4では、Q0)は、第1カウンタ12aと第1レジスタ13aへ入力する。第1カウンタ12aは、第1同期化回路11aから入力する信号が0から1に変化した時点から次に0から1に変化する時点までの期間のクロック数をカウントし、カウンタ値を第1レジスタ13aに出力する。また、第1カウンタ12aは、第1同期化回路11aからの入力信号が0から1になると、カウンタ値をリセットする。第1レジスタ13aは、第1同期化回路11aから入力する値が変化すると、第1カウンタ12aから入力したカウンタ値を処理回路30に出力する。   The first synchronization circuit 11a is a D-flip flop that inputs the first clock signal CLK0 and a pulse signal. The output signal Q (Q0 in FIGS. 2 to 4) from the first synchronization circuit 11a is input to the first counter 12a and the first register 13a. The first counter 12a counts the number of clocks during the period from when the signal input from the first synchronization circuit 11a changes from 0 to 1 to when it changes from 0 to 1, and stores the counter value in the first register. To 13a. The first counter 12a resets the counter value when the input signal from the first synchronization circuit 11a changes from 0 to 1. The first register 13 a outputs the counter value input from the first counter 12 a to the processing circuit 30 when the value input from the first synchronization circuit 11 a changes.

第2同期化回路11bは、第2クロック信号CLK1とパルス信号を入力するD−フリップフロップである。第2クロック信号CLK1は、第1クロック信号CLK0と同一周期であるが、位相の異なるクロック信号である。図2〜図4では、第2クロック信号CLK1が第1クロック信号CLK0から1/4クロック分ずれている例を示している。第2同期化回路11bからの出力信号Q(図2〜図4では、Q1)は、第2カウンタ12bへ入力する。第2カウンタ12bは、第2同期化回路11bから入力する信号が0から1に変化した時点から次に0から1に変化する時点までの期間のクロック数をカウントし、カウンタ値を第2レジスタ13bに出力する。また、第2カウンタ12bは、第2同期化回路11bから入力する信号が0から1になると、カウンタ値をリセットする。第2レジスタ13bは、第2同期化回路11bから入力する値が変化すると、第2カウンタ12bから入力したカウンタ値を処理回路30に出力する。   The second synchronization circuit 11b is a D-flip flop that inputs the second clock signal CLK1 and a pulse signal. The second clock signal CLK1 is a clock signal having the same cycle as the first clock signal CLK0 but having a different phase. 2 to 4 show an example in which the second clock signal CLK1 is shifted from the first clock signal CLK0 by ¼ clock. The output signal Q (Q1 in FIGS. 2 to 4) from the second synchronization circuit 11b is input to the second counter 12b. The second counter 12b counts the number of clocks during the period from when the signal input from the second synchronization circuit 11b changes from 0 to 1, and then changes from 0 to 1, and stores the counter value in the second register. To 13b. The second counter 12b resets the counter value when the signal input from the second synchronization circuit 11b changes from 0 to 1. When the value input from the second synchronization circuit 11b changes, the second register 13b outputs the counter value input from the second counter 12b to the processing circuit 30.

第3同期化回路11cは、第3クロック信号CLK2とパルス信号を入力するD−フリップフロップである。第3クロック信号CLK2は、第1クロック信号CLK0及び第2クロック信号CLK1と同一周期であるが位相の異なるクロック信号である。図2〜図4では、第3クロック信号CLK2が第1クロック信号CLK0から1/2クロック分ずれている例を示している。第3同期化回路11cからの出力信号Q(図2〜図4では、Q2)は、第3カウンタ12cに入力する。第3カウンタ12cは、第3同期化回路11cから入力する信号が0から1に変化した時点から次に0から1に変化する時点までの期間のクロック数をカウントし、カウンタ値を第3レジスタ13cに出力する。また、第3カウンタ12cは、第3同期化回路11cから入力する信号が0から1になると、カウンタ値をリセットする。第3レジスタ13cは、第3同期化回路11cから入力する値が変化すると、第3カウンタ12cから入力したカウンタ値を処理回路30に出力する。   The third synchronization circuit 11c is a D-flip flop that inputs the third clock signal CLK2 and the pulse signal. The third clock signal CLK2 is a clock signal having the same cycle but a different phase from the first clock signal CLK0 and the second clock signal CLK1. 2 to 4 show an example in which the third clock signal CLK2 is shifted from the first clock signal CLK0 by ½ clock. The output signal Q (Q2 in FIGS. 2 to 4) from the third synchronization circuit 11c is input to the third counter 12c. The third counter 12c counts the number of clocks during the period from when the signal input from the third synchronization circuit 11c changes from 0 to 1 to when it changes from 0 to 1, and stores the counter value in the third register. To 13c. The third counter 12c resets the counter value when the signal input from the third synchronization circuit 11c changes from 0 to 1. The third register 13c outputs the counter value input from the third counter 12c to the processing circuit 30 when the value input from the third synchronization circuit 11c changes.

処理回路30における処理については、後に詳述するが、処理回路30では、粗時間計測手段10の各レジスタ13a〜13cから入力する値から、適切な値を粗時間として選択し、選択した値を対象の時間間隔の演算に利用する。このように第1クロック信号CLK0、第2クロック信号CLK1及び第3クロック信号CLK2をそれぞれ利用する粗時間計測手段10における時間分解能は、粗時間計測手段10で使用するクロック信号の1クロック分の時間となる。   The processing in the processing circuit 30 will be described in detail later. In the processing circuit 30, an appropriate value is selected as the coarse time from the values input from the registers 13a to 13c of the coarse time measuring means 10, and the selected value is selected. Used to calculate the target time interval. As described above, the time resolution in the coarse time measuring means 10 using the first clock signal CLK0, the second clock signal CLK1, and the third clock signal CLK2, respectively, is a time corresponding to one clock of the clock signal used in the coarse time measuring means 10. It becomes.

細時間計測手段20は、同一周期であるが位相の異なる複数のクロック信号を利用して、細時間を計測する。ここで、複数のクロック信号の立ち上がりの間隔は等分されるように設定されている。図5では、細時間計測手段20で位相が1/8クロック分ずつずれている8のクロック信号CLK00〜CLK07を利用する一例を示している。   The fine time measuring means 20 measures the fine time using a plurality of clock signals having the same period but different phases. Here, the rising intervals of the plurality of clock signals are set to be equally divided. FIG. 5 shows an example in which eight clock signals CLK00 to CLK07 whose phases are shifted by 1/8 clock by the fine time measuring means 20 are used.

粗時間計測手段10で利用する複数のクロック信号は、細時間計測手段20で利用する複数のクロック信号から選択されたクロック信号である。例えば、時間間隔計測装置1では、クロック信号CLK00を粗時間計測手段10の第1クロック信号CLK0、クロック信号CLK02を粗時間計測手段10の第2クロック信号CLK1、クロック信号CLK04を粗時間計測手段10の第3クロック信号CLK3として選択して利用する。   The plurality of clock signals used in the coarse time measuring means 10 are clock signals selected from the plurality of clock signals used in the fine time measuring means 20. For example, in the time interval measuring apparatus 1, the clock signal CLK00 is the first clock signal CLK0 of the coarse time measuring means 10, the clock signal CLK02 is the second clock signal CLK1 of the coarse time measuring means 10, and the clock signal CLK04 is the coarse time measuring means 10. The third clock signal CLK3 is selected and used.

細時間計測手段20では、粗時間計測手段10よりも多数のクロック信号を利用し、各クロック信号の立ち上がりから立ち上がりまでの区間を基準に時間間隔を計測できるため、粗時間計測手段10よりも細かい時間分解能で時間を計測することができる。すなわち、粗時間計測手段10における時間分解能は1クロック分の時間であるため、粗時間計測手段10ではパルス信号の立ち上がりからクロック信号立ち上がりまでの時間を計測することはできない。これに対し、細時間計測手段20における時間分解能は1クロックより細かい時間(図5の例では、1クロックの1/8)であるため、細時間計測手段20では、予め設定した区間を利用して、パルス信号の立ち上がりからクロック信号の立ち上がりまでの時間も計測することができる。   The fine time measuring means 20 uses a larger number of clock signals than the coarse time measuring means 10 and can measure the time interval on the basis of the section from the rising edge to the rising edge of each clock signal, so that it is finer than the coarse time measuring means 10. Time can be measured with time resolution. That is, since the time resolution in the coarse time measuring means 10 is one clock time, the coarse time measuring means 10 cannot measure the time from the rise of the pulse signal to the rise of the clock signal. On the other hand, since the time resolution in the fine time measuring means 20 is a time finer than one clock (in the example of FIG. 5, 1/8 of one clock), the fine time measuring means 20 uses a preset section. Thus, the time from the rise of the pulse signal to the rise of the clock signal can also be measured.

具体的には、細時間計測手段20は、入力するパルス信号が0から1に変化すると、変化した時点から、この変化と最も近い各クロック信号CLK00〜CLK07の立ち上がり時点までの時間を計測する。すなわち、細時間計測手段20は、複数のクロック信号CLK00〜CLK07の立ち上がりを基準として等分される区間の何区間分であるかを計測することで、パルス信号の立ち上がり時点から各クロック信号CLK00〜CLK07の立ち上がりまでの時間を計測することができる。仮に、使用するクロック信号の数を増加させれば、細時間計測手段20で計測可能な時間分解能を細かくすることができる。   Specifically, when the input pulse signal changes from 0 to 1, the fine time measuring means 20 measures the time from the change point to the rising point of each of the clock signals CLK00 to CLK07 closest to the change. In other words, the fine time measuring means 20 measures how many of the sections equally divided with reference to the rising edges of the plurality of clock signals CLK00 to CLK07, so that each clock signal CLK00 to CLK00 from the rising edge of the pulse signal. The time until the rising edge of CLK07 can be measured. If the number of clock signals to be used is increased, the time resolution measurable by the fine time measuring means 20 can be made fine.

細時間計測手段20は、パルス信号の立ち上がりから各クロック信号CLK00〜CLK07の立ち上がりまでの時間を計測すると、計測した時間を処理回路30に出力する。   The fine time measuring means 20 measures the time from the rising edge of the pulse signal to the rising edge of each of the clock signals CLK00 to CLK07, and outputs the measured time to the processing circuit 30.

図5の例では、クロック信号CLK00の立ち上がりからクロック信号CLK02の立ち上がりまでの間にパルス信号の立ち上がりが存在する場合にはクロック信号CLK01を使用して計測された時間は使用せず、クロック信号CLK01の立ち上がりからクロック信号CLK03の立ち上がりまでの間にパルス信号の立ち上がりが存在する場合にはクロック信号CLK02を使用して計測された時間は使用せず、クロック信号CLK02の立ち上がりからクロック信号CLK04の立ち上がりまでの間にパルス信号の立ち上がりが存在する場合にはクロック信号CLK03を使用して計測された時間は使用せず、クロック信号CLK03の立ち上がりからクロック信号CLK05の立ち上がりまでの間にパルス信号の立ち上がりが存在する場合にはクロック信号CLK04を使用して計測された時間は使用しない等のように定められている。   In the example of FIG. 5, when the rising edge of the pulse signal exists between the rising edge of the clock signal CLK00 and the rising edge of the clock signal CLK02, the time measured using the clock signal CLK01 is not used, and the clock signal CLK01. When the rise of the pulse signal exists between the rise of the clock signal CLK03 and the rise of the clock signal CLK03, the time measured using the clock signal CLK02 is not used, and the rise of the clock signal CLK02 to the rise of the clock signal CLK04. When the rising edge of the pulse signal exists between the two, the time measured using the clock signal CLK03 is not used, and the rising edge of the pulse signal exists between the rising edge of the clock signal CLK03 and the rising edge of the clock signal CLK05. You Time measured using the clock signal CLK04 is defined as such is not used in the case.

処理回路30は、粗時間計測手段10から入力する複数の値から適切な値を選択するとともに、細時間計測手段20から入力する複数の時間から適切な時間を選択する選択手段31と、選択手段31で選択された値から対象の時間間隔を演算する演算手段32とを備えている。   The processing circuit 30 selects an appropriate value from a plurality of values input from the coarse time measuring means 10 and a selecting means 31 for selecting an appropriate time from a plurality of times input from the fine time measuring means 20; Computation means 32 for computing the target time interval from the value selected at 31.

具体的には、選択手段31では、粗時間計測手段10で使用している各クロック信号CLK0〜CLK2が細時間計測手段20で使用するクロック信号CLK00〜CLK07のいずれに対応するかを把握している。また、選択手段31では、パルス信号の変化の位置と使用に適さないクロック信号との関係を把握している。したがって、選択手段31は、細時間計測手段20から入力するパルス信号の立ち上がりの位置を利用して、各レジスタ13a〜13cから入力した粗時間から、使用に適切な粗時間を選択する。また、選択手段31は、選択した粗時間の計測に使用したクロック信号を使用して計測された第1細時間及び第2細時間を適切な細時間として選択する。   Specifically, the selection unit 31 grasps which of the clock signals CLK00 to CLK07 used by the fine time measurement unit 20 corresponds to each of the clock signals CLK0 to CLK2 used by the coarse time measurement unit 10. Yes. Further, the selection means 31 grasps the relationship between the change position of the pulse signal and the clock signal not suitable for use. Therefore, the selection means 31 selects a rough time suitable for use from the rough times input from the registers 13a to 13c using the rising position of the pulse signal input from the fine time measuring means 20. Further, the selection unit 31 selects the first fine time and the second fine time measured using the clock signal used for the measurement of the selected coarse time as appropriate fine times.

例えば、図2に示す例の場合、パルス信号の立ち上がりは、第1クロック信号CLK0の立ち上がりと一致しており、第2クロック信号CLK1及び第3クロック信号CLK2の立ち上がりとは一致していない。この場合、第1クロック信号CLK0を利用して得られたカウンタ値は、適切でない可能性がある。したがって、時間間隔計測装置1では、第1レジスタ13aから出力される第1クロック信号CLK0を利用して得られたカウンタ値は信頼性がないため使用せず、選択手段31は、第2クロック信号CLK1又は第3クロック信号CLK2を利用して得られたカウンタ値を粗時間と選択して使用する必要がある。また、選択手段31は、選択した粗時間の計測に使用したクロック信号を使用して細時間計測手段20で計測された時間を細時間として選択する。すなわち、図2の例では、選択手段31は、第2クロック信号CLK1又は第2クロック信号CLK2に対応するクロック信号を利用して細時間計測手段で計測された時間を選択する。   For example, in the example shown in FIG. 2, the rising edge of the pulse signal coincides with the rising edge of the first clock signal CLK0 and does not coincide with the rising edges of the second clock signal CLK1 and the third clock signal CLK2. In this case, the counter value obtained using the first clock signal CLK0 may not be appropriate. Therefore, in the time interval measuring apparatus 1, the counter value obtained by using the first clock signal CLK0 output from the first register 13a is not reliable and is not used. It is necessary to select and use the counter value obtained by using CLK1 or the third clock signal CLK2 as the coarse time. Moreover, the selection means 31 selects the time measured by the fine time measurement means 20 as a fine time using the clock signal used for the measurement of the selected rough time. That is, in the example of FIG. 2, the selection unit 31 selects the time measured by the fine time measurement unit using the clock signal corresponding to the second clock signal CLK1 or the second clock signal CLK2.

また、図3に示す例の場合、パルス信号の立ち上がりは各クロック信号CLK0〜CLK2の立ち上がりとは一致していないが、パルス信号の立下りが第1クロック信号CLK0の立下りと一致している。この場合、第1クロック信号CLK0を利用して得られたカウンタ値は、適切でない可能性がある。したがって、時間間隔計測装置1では、第1レジスタ13aから出力される第1クロック信号CLK0を利用して得られたカウンタ値は信頼性がないため使用せず、第2クロック信号CLK1又は第3クロック信号CLK2を利用して得られたカウンタ値を選択して使用する必要がある。また、選択手段31は、選択した粗時間の計測に使用したクロック信号を使用して細時間計測手段20で計測された時間を細時間として選択する。   In the example shown in FIG. 3, the rising edge of the pulse signal does not coincide with the rising edge of each of the clock signals CLK0 to CLK2, but the falling edge of the pulse signal coincides with the falling edge of the first clock signal CLK0. . In this case, the counter value obtained using the first clock signal CLK0 may not be appropriate. Therefore, in the time interval measuring apparatus 1, the counter value obtained by using the first clock signal CLK0 output from the first register 13a is not reliable and is not used, and the second clock signal CLK1 or the third clock is not used. It is necessary to select and use the counter value obtained using the signal CLK2. Moreover, the selection means 31 selects the time measured by the fine time measurement means 20 as a fine time using the clock signal used for the measurement of the selected rough time.

さらに、図4に示す例の場合、パルスの立ち上がりが第1クロック信号CLK0の立ち上がりと一致し、パルス信号の立下りが第2クロック信号CLK1の立ち上がりと一致している。この場合、第1クロック信号CLK0を利用して得られたカウンタ値と第2クロック信号CLK1を利用して得られたカウンタ値は、適切でない可能性がある。したがって、時間間隔計測装置1では、第1クロック信号CLK0又は第2クロック信号CLK1を利用して得られたカウンタ値は信頼性がないため使用せず、第3レジスタ13cから出力される第3クロック信号CLK2を利用して得られたカウンタ値を選択して使用する必要がある。また、選択手段31は、選択した粗時間の計測に使用したクロック信号を使用して細時間計測手段20で計測された時間を細時間として選択する。   Further, in the example shown in FIG. 4, the rising edge of the pulse coincides with the rising edge of the first clock signal CLK0, and the falling edge of the pulse signal coincides with the rising edge of the second clock signal CLK1. In this case, the counter value obtained using the first clock signal CLK0 and the counter value obtained using the second clock signal CLK1 may not be appropriate. Therefore, in the time interval measuring apparatus 1, the counter value obtained by using the first clock signal CLK0 or the second clock signal CLK1 is not reliable and is not used, and the third clock output from the third register 13c is not used. It is necessary to select and use the counter value obtained using the signal CLK2. Moreover, the selection means 31 selects the time measured by the fine time measurement means 20 as a fine time using the clock signal used for the measurement of the selected rough time.

なお、使用可能なクロック信号が複数ある場合には、予め定めるクロック信号を使用して計測した時間を選択するように設定していてもよい。例えば、第1クロック信号CLK0及び第2クロック信号CLK1や、第1クロック信号CLK0及び第3クロック信号CLK2が使用可能な場合は第1クロック信号CLK0を選択するように定め、第2クロック信号CLK1及び第3クロック信号CLK2が使用可能な場合は第2クロック信号を選択するように定めることができる。   If there are a plurality of clock signals that can be used, the time measured using a predetermined clock signal may be selected. For example, when the first clock signal CLK0 and the second clock signal CLK1, or the first clock signal CLK0 and the third clock signal CLK2 are usable, the first clock signal CLK0 is selected, and the second clock signal CLK1 and When the third clock signal CLK2 is usable, it can be determined to select the second clock signal.

選択手段31で適切な粗時間及び細時間が選択されると、演算手段32は、選択手段31で選択された粗時間及び細時間を使用して対象の時間間隔を演算する。具体的には、演算手段32は、粗時間と第1細時間を加算し、第2細時間を減算して細時間を求める。   When an appropriate coarse time and fine time are selected by the selection means 31, the calculation means 32 calculates a target time interval using the coarse time and the fine time selected by the selection means 31. Specifically, the calculating means 32 adds the rough time and the first fine time, and subtracts the second fine time to obtain the fine time.

上述したように、本発明の実施形態に係る時間間隔計測装置1では、粗時間計測手段10においても複数のクロック信号を使用し、各クロック信号で得られた複数の値から最適な値を選択して時間間隔を計測する。これにより、時間間隔計測装置1では、パルスの変化がクロック信号の立ち上がりと一致した場合であっても、他のクロック信号を利用して得られた値を利用することができるため、求められる時間間隔に生じる誤差を防止することができる。   As described above, in the time interval measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the coarse time measuring means 10 also uses a plurality of clock signals, and selects an optimum value from a plurality of values obtained from each clock signal. And measure the time interval. Thereby, in the time interval measuring device 1, even when the change in the pulse coincides with the rising edge of the clock signal, a value obtained by using another clock signal can be used. An error occurring in the interval can be prevented.

以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using each embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims.

1…時間間隔計測装置
10…粗時間計測手段
11a…第1同期化回路
11b…第2同期化回路
11c…第3同期化回路
12a…第1カウンタ
12b…第2カウンタ
12c…第3カウンタ
13a…第1レジスタ
13b…第2レジスタ
13c…第3レジスタ
20…細時間計測手段
21…選択手段
30…処理回路
31…選択手段
32…演算手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Time interval measuring device 10 ... Coarse time measuring means 11a ... 1st synchronizing circuit 11b ... 2nd synchronizing circuit 11c ... 3rd synchronizing circuit 12a ... 1st counter 12b ... 2nd counter 12c ... 3rd counter 13a ... First register 13b ... Second register 13c ... Third register 20 ... Fine time measuring means 21 ... Selecting means 30 ... Processing circuit 31 ... Selecting means 32 ... Calculating means

Claims (2)

入力信号により特定される開始時点から終了時点までの時間間隔を測定する時間間隔計測装置であって、
同一周期かつ位相の異なる複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で前記開始時点から各クロック信号の直近の立ち上がり時点までの時間間隔及び各クロック信号の直近の立ち上がり時点から前記終了時点までの時間間隔を計測する細時間測定手段と、
前記複数のクロック信号から選択されたクロック信号である第1クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第1カウンタと、
前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号と位相が異なるクロック信号である第2クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第2カウンタと、
前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号及び第2クロック信号と位相が異なるクロック信号である第3クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントする第3カウンタと、
クロック信号の立ち上がりを含む所定の範囲内に前記開始時点及び前記終了時点が含まれる場合、当該クロック信号以外のクロック信号を利用して計測された時間間隔を細時間として選択するとともに、前記第1カウンタ、前記第2カウンタ又は前記第3カウンタにおいて当該クロック信号以外のクロック信号を利用してカウントされた値を粗時間として選択する選択手段と、
選択手段で選択された粗時間と、前記選択手段で選択された細時間とから前記開始時点から前記終了時点までの時間間隔を演算する演算手段と、
を備える時間間隔計測装置。
A time interval measuring device that measures a time interval from a start time point to an end time point specified by an input signal,
The time interval from the start time to the most recent rise time of each clock signal and the most recent rise of each clock signal with a time resolution obtained by subdividing the period of the clock signal using a plurality of clock signals having the same cycle and different phases A fine time measuring means for measuring a time interval from a time point to the end time point;
A first counter that counts a period from the start time to the end time using a first clock signal that is a clock signal selected from the plurality of clock signals;
A second counter that counts a period from the start time to the end time using a second clock signal that is selected from the plurality of clock signals and is a clock signal having a phase different from that of the first clock signal;
A third counter that counts a period from the start time to the end time using a third clock signal that is selected from the plurality of clock signals and that is a clock signal having a phase different from that of the first clock signal and the second clock signal. When,
When the start time and the end time are included in a predetermined range including a rising edge of a clock signal, a time interval measured using a clock signal other than the clock signal is selected as a fine time, and the first time is selected. Selecting means for selecting, as a rough time, a value counted using a clock signal other than the clock signal in the counter, the second counter or the third counter;
A calculation means for calculating a time interval from the start time to the end time from the coarse time selected by the selection means and the fine time selected by the selection means;
A time interval measuring device comprising:
入力信号により特定される開始時点から終了時点までの時間間隔を測定する時間間隔計測方法であって、
同一周期かつ位相の異なる複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で前記開始時点から各クロック信号の直近の立ち上がり時点までの時間間隔を計測するステップと、
同一周期かつ位相の異なる前記複数のクロック信号を利用して当該クロック信号の周期を細分化した時間分解能で各クロック信号の直近の立ち上がり時点から前記終了時点までの時間間隔を計測するステップと、
前記複数のクロック信号から選択されたクロック信号である第1クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、
前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号と位相が異なるクロック信号である第2クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、
前記複数のクロック信号から選択され、第1クロック信号及び第2クロック信号と位相が異なるクロック信号である第3クロック信号を利用して前記開始時点から前記終了時点までの周期をカウントするステップと、
クロック信号の立ち上がりを含む所定の範囲内に前記開始時点及び前記終了時点が含まれる場合、当該クロック信号以外のクロック信号を利用して計測された時間間隔を細時間として選択するステップと、
当該クロック信号以外のクロック信号を利用してカウントされた値を粗時間として選択するステップと、
選択された粗時間と細時間とから前記開始時点から前記終了時点までの時間間隔を演算するステップと、
を備える時間間隔計測方法。
A time interval measurement method for measuring a time interval from a start point to an end point specified by an input signal,
Measuring a time interval from the start time to the most recent rising time of each clock signal with a time resolution obtained by subdividing the clock signal period using a plurality of clock signals having the same period and different phases;
Measuring the time interval from the most recent rising point of each clock signal to the end point with a time resolution obtained by subdividing the period of the clock signal using the plurality of clock signals having the same period and different phases;
Counting a period from the start time to the end time using a first clock signal that is a clock signal selected from the plurality of clock signals;
Counting a period from the start time to the end time using a second clock signal selected from the plurality of clock signals and having a phase different from that of the first clock signal;
Counting a period from the start time to the end time using a third clock signal selected from the plurality of clock signals and having a phase different from that of the first clock signal and the second clock signal;
When the start time and the end time are included in a predetermined range including a rising edge of a clock signal, selecting a time interval measured using a clock signal other than the clock signal as a fine time; and
Selecting a value counted using a clock signal other than the clock signal as a coarse time;
Calculating a time interval from the start time to the end time from the selected coarse time and fine time;
A time interval measurement method comprising:
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