JP2014086995A - 周波数検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】短周期で周波数を連続的に検出することができるようにする。
【解決手段】経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、充電回路４が、経路選択回路３の出力端子３ｂから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電して、充電回路５が、充電済みの電荷を放電する一方、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、充電回路５が、経路選択回路３の出力端子３ｃから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電して、充電回路４が、充電済みの電荷を放電する。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力信号の周波数を検出する周波数検出回路に関するものである。

入力信号の周波数を検出する周波数検出回路として、入力信号の周波数を周波数に反比例するアナログ電圧に変換する周波数−電圧変換回路（以下、「ＦＶ変換回路」と称する）を用いている周波数検出回路が、以下の非特許文献１に開示されている。

図７は非特許文献１に開示されている周波数検出回路を示す構成図であり、この周波数検出回路は、パルス生成回路１０２と充電回路１０３から構成されている。
（１）パルス生成回路１０２は、信号入力端子１０１から入力された信号の周波数に応じ
てオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する回路である。
（２）充電回路１０３は、パルス生成回路１０２により生成されたパルス信号がオン時間
Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する回路である。

充電回路１０３は、下記の要素から構成されている。
（ａ）電流を出力する電流源１０３ａ
（ｂ）パルス生成回路１０２により生成されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だ
けオンになるスイッチ１０３ｂ
（ｃ）一端がスイッチ１０３ｂの他端と接続され、他端が接地されているキャパシタ１０
３ｃ
（ｄ）一端がスイッチ１０３ｂの他端と接続されて、他端が接地されており、放電制御端
子１０４から放電を指示する制御信号が入力されるとオンになるスイッチ１０３ｄ
なお、スイッチ１０３ｂとキャパシタ１０３ｃの間が電圧出力端子１０５と接続され
ている。

次に動作について説明する。
パルス生成回路１０２は、信号入力端子１０１から信号が入力されると、入力信号のＮ周期の時間に応じてオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する。
ここで、入力信号の１周期の時間をＴ_Fとすると、オン時間Ｔ_ONと、１周期の時間Ｔ_Fとの関係は、下記の式（１）で表される。
Ｔ_ON＝Ｔ_F×Ｎ （１）

充電回路１０３は、パルス生成回路１０２がパルス信号を生成すると、そのパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する。
即ち、充電回路１０３のスイッチ１０３ｂは、パルス生成回路１０２により生成されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけオンになる。
スイッチ１０３ｂがオンになると、電流源１０３ａから出力された電流が、スイッチ１０３ｂを介して、キャパシタ１０３ｃに流れるため、キャパシタ１０３ｃに電荷が充電される。

このとき、電圧出力端子１０５から出力される電圧Ｖ_Oは、入力信号の周波数をＦ＿ｒｆとすると、下記の式（２）で表される。

式（２）において、Ｃはキャパシタ１０３ｃの容量値、Ｉｃは電流源１０３ａから出力される電流値を表している。

電流源１０３ａの電流値Ｉｃと、パルス生成回路１０２の係数Ｎと、キャパシタ１０３ｃの容量値Ｃは既知であるので、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子１０５から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。
なお、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆが検出された後、放電制御端子１０４から放電を指示する制御信号が入力されると、スイッチ１０３ｄがオンになり、キャパシタ１０３ｃに充電されている電荷が放電される。

Staffan Johansson，"New Frequency Counting Principle improves resolution，"Frequency Control Symposium and Exposition，2005. Proceedings of the 2005 IEEE International IEEE

従来の周波数検出回路は以上のように構成されているので、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出した後、キャパシタ１０３ｃに充電されている電荷を放電すれば、入力信号の周波数検出処理を再開することができるが、キャパシタ１０３ｃに充電されている電荷の放電が完了するまでの間は周波数検出処理を再開することができない（放電未完了の状態で、入力信号の周波数検出処理を再開すると、放電未完了の電荷によって充電電圧がかさ上げされてしまうため、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを正確に検出することができない）。このため、短周期で周波数を連続的に検出することができない課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、短周期で周波数を連続的に検出することができる周波数検出回路を得ることを目的とする。

この発明に係る周波数検出回路は、入力信号の周波数に応じてオン時間が変化するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、パルス信号生成回路により生成されたパルス信号を入力する入力端子を有するとともに、第１の出力端子及び第２の出力端子を有し、そのパルス信号を出力する出力端子として、第１の出力端子又は第２の出力端子を選択する出力端子選択手段とを備え、出力端子選択手段により第１の出力端子が選択された場合、第１の充電回路が、出力端子選択手段の第１の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電して、第２の充電回路が、充電済みの電荷を放電する一方、出力端子選択手段により第２の出力端子が選択された場合、第２の充電回路が、出力端子選択手段の第２の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電して、第１の充電回路が、充電済みの電荷を放電するようにしたものである。

この発明によれば、出力端子選択手段により第１の出力端子が選択された場合、第１の充電回路が、出力端子選択手段の第１の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電して、第２の充電回路が、充電済みの電荷を放電する一方、出力端子選択手段により第２の出力端子が選択された場合、第２の充電回路が、出力端子選択手段の第２の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電して、第１の充電回路が、充電済みの電荷を放電するように構成したので、短周期で周波数を連続的に検出することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による周波数検出回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による周波数検出回路の充電回路４，５を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による周波数検出回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による周波数検出回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による他の周波数検出回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による周波数検出回路を示す構成図である。 非特許文献１に開示されている周波数検出回路を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による周波数検出回路を示す構成図である。
図１において、信号入力端子１は周波数を検出する信号を入力する端子である。
パルス信号生成回路２は信号入力端子１から入力された信号の周波数に応じてオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する回路である。

経路選択回路３はパルス信号生成回路２により生成されたパルス信号を入力する入力端子３ａを有するとともに、充電回路４と接続されている出力端子３ｂ（第１の出力端子）及び充電回路５と接続されている出力端子３ｃ（第２の出力端子）を有し、そのパルス信号を出力する出力端子として、出力端子３ｂ又は出力端子３ｃを選択する回路である。なお、経路選択回路３は出力端子選択手段を構成している。

充電回路４は経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、その出力端子３ｂから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する一方、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択されずに、放電制御端子６から放電を指示する制御信号が入力されると、充電済みの電荷を放電する回路である。なお、充電回路４は第１の充電回路を構成している。
充電回路５は経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、その出力端子３ｃから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する一方、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択されずに、放電制御端子８から放電を指示する制御信号が入力されると、充電済みの電荷を放電する回路である。なお、充電回路５は第２の充電回路を構成している。

放電制御端子６，８は放電を指示する制御信号を入力する端子である。
電圧出力端子７は充電回路４により充電された電荷に比例する電圧を出力する端子である。なお、電圧出力端子７は第１の電圧出力端子を構成している。
電圧出力端子９は充電回路５により充電された電荷に比例する電圧を出力する端子である。なお、電圧出力端子９は第２の電圧出力端子を構成している。

図２はこの発明の実施の形態１による周波数検出回路の充電回路４，５を示す構成図である。
図２において、電流源４ａは電流を出力する電源である。なお、電流源４ａは第１の電流源を構成している。
スイッチ４ｂは一端が電流源４ａと接続されており、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択されて、その出力端子３ｂから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけオンになるスイッチング素子である。なお、スイッチ４ｂは第１のスイッチを構成している。

キャパシタ４ｃは一端がスイッチ４ｂの他端及び電圧出力端子７と接続され、他端が接地されている容量である。なお、キャパシタ４ｃは第１のキャパシタを構成している。
スイッチ４ｄは一端がスイッチ４ｂの他端と接続されて、他端が接地されており、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択されずに、放電制御端子６から放電を指示する制御信号が入力されるとオンになるスイッチング素子である。なお、スイッチ４ｄは第２のスイッチを構成している。

電流源５ａは電流を出力する電源である。なお、電流源５ａは第２の電流源を構成している。
スイッチ５ｂは一端が電流源５ａと接続されており、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択されて、その出力端子３ｃから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけオンになるスイッチング素子である。なお、スイッチ５ｂは第３のスイッチを構成している。

キャパシタ５ｃは一端がスイッチ５ｂの他端及び電圧出力端子９と接続され、他端が接地されている容量である。なお、キャパシタ５ｃは第２のキャパシタを構成している。
スイッチ５ｄは一端がスイッチ５ｂの他端と接続されて、他端が接地されており、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択されずに、放電制御端子８から放電を指示する制御信号が入力されるとオンになるスイッチング素子である。なお、スイッチ５ｄは第４のスイッチを構成している。

次に動作について説明する。
パルス生成回路２は、信号入力端子１から信号が入力されると、入力信号のＮ周期の時間に応じてオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する。
ここで、入力信号の１周期の時間をＴ_Fとすると、オン時間Ｔ_ONと、１周期の時間Ｔ_Fとの関係は、下記の式（３）で表される。
Ｔ_ON＝Ｔ_F×Ｎ （３）

経路選択回路３は、パルス信号生成回路２がパルス信号を生成すると、そのパルス信号を出力する出力端子として、出力端子３ｂ又は出力端子３ｃを選択する。
例えば、前回の周波数検出処理が充電回路４を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、出力端子３ｃを選択し、前回の周波数検出処理が充電回路５を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、出力端子３ｂを選択する。
経路選択回路３は、出力端子３ｂと出力端子３ｃを交互に選択することになるが、ここでは、説明の便宜上、出力端子３ｂを選択するものとして、以下の説明を行う。
なお、経路選択回路３による出力端子３ｂ，３ｃの選択は、例えば、図示せぬ制御回路（充電回路４，５における電荷の充電・放電状況を管理し、いずれの充電回路を用いて、周波数検出処理を行うかを決定する制御回路）から出力される制御信号によって行われるものが考えられる。

経路選択回路３は、出力端子３ｂを選択すると、出力端子３ｂを介して、入力端子３ａから入力されたパルス信号（パルス信号生成回路２により生成されたパルス信号）を充電回路４に出力する。
充電回路４は、経路選択回路３の出力端子３ｂからパルス信号を受けると、そのパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する。
即ち、充電回路４のスイッチ４ｂは、パルス生成回路２により生成されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけオンになる。
スイッチ４ｂがオンになると、電流源４ａから出力された電流が、スイッチ４ｂを介して、キャパシタ４ｃに流れるため、キャパシタ４ｃに電荷が充電される。

このとき、電圧出力端子７から出力される電圧Ｖ_Oは、入力信号の周波数をＦ＿ｒｆとすると、下記の式（４）で表される。

式（４）において、Ｃはキャパシタ４ｃの容量値、Ｉｃは電流源４ａから出力される電流値を表している。

電流源４ａの電流値Ｉｃと、パルス生成回路２の係数Ｎと、キャパシタ４ｃの容量値Ｃは既知であるので、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子７から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。

一方、充電回路５は、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、次の周波数検出処理に備えるため、放電制御端子８から放電を指示する制御信号が入力されて、スイッチ５ｄがオンになる。スイッチ５ｄがオンになると、キャパシタ５ｃに充電されている電荷が放電される。
キャパシタ５ｃに充電されている電荷の放電は、通常、充電回路４が電荷を充電している最中に完了するので、充電回路４を用いた周波数検出処理が完了した時点で、充電回路５を用いた周波数検出処理が可能になる。
なお、放電制御端子８から入力される制御信号は、経路選択回路３による出力端子３ｂ，３ｃの選択を制御する上記の制御回路から与えられるものが考えられる。

経路選択回路３は、充電回路４を用いた周波数検出処理が完了すると、入力端子３ａの接続先を出力端子３ｃに切り替える（出力端子３ｃを選択する）。
経路選択回路３は、出力端子３ｃを選択すると、出力端子３ｃを介して、入力端子３ａから入力されたパルス信号（パルス信号生成回路２により生成されたパルス信号）を充電回路５に出力する。
充電回路５は、経路選択回路３の出力端子３ｃからパルス信号を受けると、そのパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する。
即ち、充電回路５のスイッチ５ｂは、パルス生成回路２により生成されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけオンになる。
スイッチ５ｂがオンになると、電流源５ａから出力された電流が、スイッチ５ｂを介して、キャパシタ５ｃに流れるため、キャパシタ５ｃに電荷が充電される。

このとき、電圧出力端子９から出力される電圧Ｖ_Oは、入力信号の周波数をＦ＿ｒｆとすると、上記の式（４）で表される。
電流源５ａの電流値Ｉｃと、パルス生成回路２の係数Ｎと、キャパシタ５ｃの容量値Ｃは既知であるので、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子９から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。

一方、充電回路４は、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、次の周波数検出処理に備えるため、放電制御端子６から放電を指示する制御信号が入力されて、スイッチ４ｄがオンになる。スイッチ４ｄがオンになると、キャパシタ４ｃに充電されている電荷が放電される。
キャパシタ４ｃに充電されている電荷の放電は、通常、充電回路５が電荷を充電している最中に完了するので、充電回路５を用いた周波数検出処理が完了した時点で、充電回路４を用いた周波数検出処理が可能になる。
なお、放電制御端子６から入力される制御信号は、経路選択回路３による出力端子３ｂ，３ｃの選択を制御する上記の制御回路から与えられるものが考えられる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、充電回路４が、経路選択回路３の出力端子３ｂから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電して、充電回路５が、充電済みの電荷を放電する一方、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、充電回路５が、経路選択回路３の出力端子３ｃから出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電して、充電回路４が、充電済みの電荷を放電するように構成したので、短周期で周波数を連続的に検出することができる効果を奏する。
即ち、一方の充電回路が周波数検出処理を完了して、電荷を放電している最中でも、経路選択回路３が、周波数検出処理を行う充電回路を切り替えることで、周波数を連続的に検出することができる効果を奏する。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による周波数検出回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
経路選択回路１０は充電回路４と接続されている入力端子１０ａ（第１の入力端子）及び充電回路５と接続されている入力端子１０ｂ（第２の入力端子）を有するとともに、電圧出力端子１１と接続されている出力端子１０ｃを有しており、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、その入力端子１０ａと出力端子１０ｃを接続し、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、その入力端子１０ｂと出力端子１０ｃを接続する回路である。なお、経路選択回路１０は充電回路選択手段を構成している。

次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、パルス信号生成回路２がパルス信号を生成すると、経路選択回路３が、そのパルス信号を出力する出力端子として、出力端子３ｂ又は出力端子３ｃを選択するものを示したが、この場合、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出するには、電圧出力端子７，９から出力される電圧Ｖ_Oを測定する必要があるため、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を２個用意する必要がある。
この実施の形態２では、１個の電圧計測用回路で、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができるようにするため、経路選択回路３による出力端子の選択と連動して、出力端子１０ｃと接続する入力端子１０ａ，１０ｂを選択する経路選択回路１０を設けている。

経路選択回路１０は、経路選択回路３による出力端子３ｂ，３ｃの選択と同様に、例えば、図示せぬ制御回路から出力される制御信号によって、入力端子１０ａ，１０ｂの選択を行う。
具体的には、経路選択回路１０は、経路選択回路３が出力端子３ｂを選択すると、入力端子１０ａを選択して、その入力端子１０ａを出力端子１０ｃと接続する。
一方、経路選択回路３が出力端子３ｃを選択すると、入力端子１０ｂを選択して、その入力端子１０ｂを出力端子１０ｃと接続する。

これにより、充電回路４が電荷を充電しているときは、充電回路４が電圧出力端子１１に接続されるため、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子１１から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。
一方、充電回路５が電荷を充電しているときは、充電回路５が電圧出力端子１１に接続されるため、上記の電圧計測用回路と同じ電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子１１から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、経路選択回路３により出力端子３ｂが選択された場合、入力端子１０ａと出力端子１０ｃを接続し、経路選択回路３により出力端子３ｃが選択された場合、入力端子１０ｂと出力端子１０ｃを接続する経路選択回路１０を設けるように構成したので、１個の電圧計測用回路で、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる効果を奏する。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、２個の充電回路４，５を実装している周波数検出回路を示したが、周波数検出回路が、Ｎ個の充電回路を実装していてもよい。
周波数検出回路が実装している充電回路の個数が増えれば、より短周期で、周波数検出処理を行う充電回路を切り替えることができるため、より短周期で入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができるようになる。

図４はこの発明の実施の形態３による周波数検出回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
経路選択回路２１はパルス信号生成回路２により生成されたパルス信号を入力する入力端子２１ａを有するとともに、Ｎ個の出力端子２２−１〜２２−Ｎを有し、そのパルス信号を出力する出力端子として、Ｎ個の出力端子２２−１〜２２−Ｎの中から、１つの出力端子を選択する回路である。なお、経路選択回路２１は出力端子選択手段を構成している。

充電回路２３−１〜２３−Ｎは経路選択回路２１におけるＮ個の出力端子２２−１〜２２−Ｎと一対一で接続されており、経路選択回路２１によって、接続されている出力端子２２が選択された場合、その出力端子２２から出力されたパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電し、その出力端子２２が選択されなければ、充電済みの電荷を放電する回路である。
なお、充電回路２３−１〜２３−Ｎの内部構成は、図１の充電回路４，５と同様である（図２を参照）。

放電制御端子２４−１〜２４−Ｎは放電を指示する制御信号を入力する端子である。
電圧出力端子２５−１〜２５−Ｎは充電回路２３−１〜２３−Ｎにより充電された電荷に比例する電圧を出力する端子である。

次に動作について説明する。
パルス生成回路２は、信号入力端子１から信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、入力信号のＮ周期の時間に応じてオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する。

経路選択回路２１は、パルス信号生成回路２がパルス信号を生成すると、そのパルス信号を出力する出力端子として、Ｎ個の出力端子２２−１〜２２−Ｎの中から、１つの出力端子を選択する。
基本的には、経路選択回路２１は、Ｎ個の出力端子２２−１〜２２−Ｎの中から、１つの出力端子を順番に選択する。
例えば、前回の周波数検出処理が充電回路２３−１を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、出力端子２２−１以外の出力端子（例えば、出力端子２２−２）を選択し、前回の周波数検出処理が充電回路２３−Ｎを用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、出力端子２２−Ｎ以外の出力端子（例えば、出力端子２２−１）を選択する。
ここでは、説明の便宜上、出力端子２２−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を選択するものとして、以下の説明を行う。
なお、経路選択回路２１による出力端子２２−ｎの選択は、例えば、図示せぬ制御回路（充電回路２３−１〜２３−Ｎにおける電荷の充電・放電状況を管理し、いずれの充電回路を用いて、周波数検出処理を行うかを決定する制御回路）から出力される制御信号によって行われるものが考えられる。

経路選択回路２１は、出力端子２２−ｎを選択すると、出力端子２２−ｎを介して、入力端子２１ａから入力されたパルス信号（パルス信号生成回路２により生成されたパルス信号）を充電回路２３−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）に出力する。
充電回路２３−ｎは、経路選択回路２１の出力端子２２−ｎからパルス信号を受けると、図１の充電回路４，５と同様に、そのパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する。
これにより、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子２５−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる。

一方、前回までに複数回実行された周波数検出処理で用いられた充電回路（例えば、充電回路２３−１，２３−２，・・・，２３−Ｎの順番で周波数検出処理を行う場合、今回、周波数検出処理を行う充電回路が充電回路２３−ｎであれば、前回までに複数回実行された周波数検出処理で用いられた充電回路は、充電回路２３−１から２３−（ｎ−１）までのｎ−１個になる）は、将来の周波数検出処理に備えるため、放電制御端子２４から放電を指示する制御信号が入力されて、キャパシタに充電されている電荷を放電する。
なお、放電制御端子２４から入力される制御信号は、経路選択回路２１による出力端子２２−ｎの選択を制御する上記の制御回路から与えられるものが考えられる。

この実施の形態３では、周波数検出回路がＮ個の充電回路２３−１〜２３−Ｎを実装しているため、上記実施の形態１より、更に短周期で周波数を連続的に検出することができる効果を奏する。

なお、この実施の形態３では、Ｎ個の充電回路２３−１〜２３−Ｎを実装している周波数検出回路を示したが、上記実施の形態２のように、充電回路４，５の後段に経路選択回路１０を備えた周波数検出回路が、Ｎ個の充電回路２３−１〜２３−Ｎを実装するようにしてもよい。

図５はこの発明の実施の形態３による他の周波数検出回路を示す構成図であり、図において、図３及び図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
経路選択回路２６はＮ個の電圧出力端子２５−１〜２５−Ｎと一対一で接続されている入力端子２７−１〜２７−Ｎを有するとともに、電圧出力端子１１と接続されている出力端子２６ａを有しており、経路選択回路２１により出力端子２２−ｎが選択された場合、入力端子２７−ｎと出力端子２６ａを接続する回路である。なお、経路選択回路２６は充電回路選択手段を構成している。

経路選択回路２６は、経路選択回路２１による出力端子２２−ｎの選択と同様に、例えば、図示せぬ制御回路から出力される制御信号によって、入力端子２７−ｎの選択を行う。
経路選択回路２６は、経路選択回路２１による出力端子２２−ｎの選択と連動して、出力端子２６ａと接続する入力端子２７−ｎを選択する。
例えば、経路選択回路２１が出力端子２２−１を選択すれば、経路選択回路２６が入力端子２７−１を選択し、経路選択回路２１が出力端子２２−２を選択すれば、経路選択回路２６が入力端子２７−２を選択する。
経路選択回路２６を設けることで、上記実施の形態２と同様に、１個の電圧計測用回路で、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、２個の充電回路４，５、または、Ｎ個の充電回路２３−１〜２３−Ｎの中から、周波数検出処理に用いる１個の充電回路を選択するものを示したが、周波数検出処理に用いる充電回路として、Ｍ個の充電回路２３を選択するようにしてもよい。

図６はこの発明の実施の形態４による周波数検出回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
経路選択回路３１はパルス信号生成回路２により生成されたパルス信号を入力する入力端子３１ａを有するとともに、Ｎ個の出力端子３２−１〜３２−Ｎを有し、そのパルス信号を出力する出力端子として、Ｎ個の出力端子３２−１〜３２−Ｎの中から、Ｍ個（ＭはＮ未満の整数であり、例えば、Ｎ＝６であれば、Ｍ＝２やＭ＝３などが考えられる）の出力端子を選択する回路である。なお、経路選択回路３１は出力端子選択手段を構成している。

経路選択回路３３はＮ個の電圧出力端子２５−１〜２５−Ｎと一対一で接続されている入力端子３４−１〜３４−Ｎを有するとともに、平均値算出回路３６と接続されているＭ個の出力端子３５−１〜３５−Ｍを有しており、経路選択回路３１により選択されたＭ個の出力端子３２に対応するＭ個の入力端子３４を出力端子３５−１〜３５−Ｍに接続する回路である。
平均値算出回路３６は出力端子３５−１〜３５−Ｍと接続されているＭ個の充電回路２３（経路選択回路３３により選択された出力端子３２と接続されているＭ個の充電回路２３）で充電された電荷の平均値を算出する回路である。
なお、経路選択回路３３及び平均値算出回路３６から平均値算出手段が構成されている。

次に動作について説明する。
パルス生成回路２は、信号入力端子１から信号が入力されると、上記実施の形態１と同様に、入力信号のＮ周期の時間に応じてオン時間Ｔ_ONが変化するパルス信号を生成する。

経路選択回路３１は、パルス信号生成回路２がパルス信号を生成すると、そのパルス信号を出力する出力端子として、Ｎ個の出力端子３２−１〜３２−Ｎの中から、Ｍ個の出力端子を選択する。
即ち、経路選択回路３１は、Ｎ個の出力端子３２−１〜３２−Ｎに対するグループ分けがなされている場合（１つのグループには、Ｍ個の出力端子が属する）、複数のグループの中から、１つのグループを順番に選択する。

例えば、Ｎ＝６、Ｍ＝２であり、出力端子３２−１，３２−２がグループＡ、出力端子３２−３，３２−４がグループＢ、出力端子３２−５，３２−６がグループＣに属している場合において、前回の周波数検出処理が充電回路２３−１，２３−２を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、グループＢに属する出力端子２２−３，２２−４を選択する。
また、前回の周波数検出処理が充電回路２３−３，２３−４を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、グループＣに属する出力端子２２−５，２２−６を選択し、前回の周波数検出処理が充電回路２３−５，２３−６を用いて行われている場合、パルス信号を出力する出力端子として、グループＡに属する出力端子２２−１，２２−２を選択する。
なお、経路選択回路３１による出力端子３２の選択は、例えば、図示せぬ制御回路（充電回路２３−１〜２３−Ｎにおける電荷の充電・放電状況を管理し、いずれの充電回路を用いて、周波数検出処理を行うかを決定する制御回路）から出力される制御信号によって行われるものが考えられる。

経路選択回路３１は、あるグループに属するＭ個の出力端子３２を選択すると、Ｍ個の出力端子３２を介して、入力端子３１ａから入力されたパルス信号（パルス信号生成回路２により生成されたパルス信号）をＭ個の充電回路２３に出力する。
例えば、経路選択回路３１が、グループＢに属する出力端子３２−３，３２−４を選択すると、入力端子３１ａから入力されたパルス信号を充電回路２３−３，２３−４に出力する。
Ｍ個の充電回路２３は、経路選択回路３１のＭ個の出力端子３２からパルス信号を受けると、図１の充電回路４，５と同様に、そのパルス信号がオン時間Ｔ_ONである期間だけ電荷を充電する。

一方、前回の周波数検出処理で用いられた充電回路は、将来の周波数検出処理に備えるため、放電制御端子２４から放電を指示する制御信号が入力されて、キャパシタに充電されている電荷を放電する。
例えば、前回の周波数検出処理で用いられた充電回路が、グループＡに属する出力端子３２−１，３２−２と接続されている充電回路２３−１，２３−２であれば、放電制御端子２４−１，２４−２から放電を指示する制御信号が入力されて、充電回路２３−１，２３−２のキャパシタに充電されている電荷を放電する。
なお、放電制御端子２４から入力される制御信号は、経路選択回路３１による出力端子３２の選択を制御する上記の制御回路から与えられるものが考えられる。

経路選択回路３３は、経路選択回路３１により選択されたＭ個の出力端子３２に対応するＭ個の入力端子３４をそれぞれ出力端子３５−１〜３５−Ｍに接続する。
例えば、経路選択回路３１によりグループＡに属する出力端子３２−１，３２−２が選択された場合、入力端子３４−１を出力端子３５−１に接続するとともに、入力端子３４−２を出力端子３５−２に接続する。
また、経路選択回路３１によりグループＢに属する出力端子３２−３，３２−４が選択された場合、入力端子３４−３を出力端子３５−３に接続するとともに、入力端子３４−４を出力端子３５−４に接続し、経路選択回路３１によりグループＣに属する出力端子３２−５，３２−６が選択された場合、入力端子３４−５を出力端子３５−５に接続するとともに、入力端子３４−６を出力端子３５−６に接続する。
なお、経路選択回路３３よる入力端子３４の選択は、経路選択回路３１による出力端子３２の選択を制御する上記の制御回路から与えられるものが考えられる。

平均値算出回路３６は、出力端子３５−１〜３５−Ｍと接続されているＭ個の充電回路２３（経路選択回路３２により選択された出力端子３２と接続されているＭ個の充電回路２３）で充電された電荷の平均値を算出する。
例えば、経路選択回路３１によりグループＡに属する出力端子３２−１，３２−２が選択された場合、充電回路２３−１で充電された電荷と充電回路２３−２で充電された電荷の平均値を算出する。
また、経路選択回路３１によりグループＢに属する出力端子３２−３，３２−４が選択された場合、充電回路２３−３で充電された電荷と充電回路２３−４で充電された電荷の平均値を算出し、経路選択回路３１によりグループＣに属する出力端子３２−５，３２−６が選択された場合、充電回路２３−５で充電された電荷と充電回路２３−６で充電された電荷の平均値を算出する。

これにより、例えば、Ａ／Ｄ変換器などを実装している電圧計測用回路を用いて、電圧出力端子１１から出力される電圧Ｖ_Oを測定することにより、入力信号の周波数Ｆ＿ｒｆを検出することができるが、電圧出力端子１１から出力される電圧Ｖ_Oは、Ｍ個の充電回路２３で充電された電荷の平均値に比例する値であるため、回路の雑音等による測定誤差を低減することができるようになる。したがって、上記実施の形態１〜３のように、１個の充電回路で充電された電荷に比例する電圧Ｖ_Oを用いるものよりも、周波数の検出精度を高めることができる。
この実施の形態４では、平均値算出回路３６の後段にＡ／Ｄ変換器などの電圧計測用回路を設ける場合の例について示したが、平均値算出回路３６の前段にＭ個の電圧計測用回路を設け、各計測結果を平均値算出回路３６上で平均化するようにしてもよい。
また、この実施の形態４では、平均値算出回路３６の後段にＡ／Ｄ変換器などの電圧計測用回路を設ける場合の例について示したが、平均値算出回路３６の前段に１個の電圧計測用回路を設け、経路選択回路３３が時分割でＭ個の経路を切り替えて、各充電回路出力電圧を計測し、各計測結果を平均値算出回路３６上で平均化するようにしてもよい。

この実施の形態４では、各グループでＭが同じ場合の例について示したが、各グループでＭの値が異なってもよい（例えば、Ｍ_Ａ＝３，Ｍ_Ｂ＝２，Ｍ_Ｃ＝１など）。
この実施の形態４では、同時に周波数検出処理に用いられる充電回路２３の個数であるＭが、Ｎ未満の整数である例を示したが（Ｍ＜Ｎ）、Ｍ＝Ｎであってもよい。
ただし、Ｍ＝Ｎの場合、周波数検出回路が実装している全ての充電回路２３−１〜２３−Ｎが同時に周波数検出処理に用いられるため、周波数検出処理が完了したのち、キャパシタに充電されている電荷の放電が完了するまでの間、周波数検出処理を再開することができなくなる。
したがって、短周期で周波数を連続的に検出する場合には、Ｍ＜Ｎである必要があるが、周波数の検出周期が長く、短周期で周波数を連続的に検出する必要がないような場合には、Ｍ＝Ｎにして、周波数の検出精度を高めるようにしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 信号入力端子、２ パルス信号生成回路、３ 経路選択回路（出力端子選択手段）、４ 充電回路（第１の充電回路）、４ａ 電流源（第１の電流源）、４ｂ スイッチ（第１のスイッチ）、４ｃ キャパシタ（第１のキャパシタ）、４ｄ スイッチ（第２のスイッチ）、５ 充電回路（第２の充電回路）、５ａ 電流源（第２の電流源）、５ｂ スイッチ（第３のスイッチ）、５ｃ キャパシタ（第２のキャパシタ）、５ｄ スイッチ（第４のスイッチ）、６，８ 放電制御端子、７ 電圧出力端子（第１の電圧出力端子）、９ 電圧出力端子（第２の電圧出力端子）、１０ 経路選択回路（充電回路選択手段）、１０ａ 入力端子（第１の入力端子）、１０ｂ 入力端子（第２の入力端子）、１０ｃ 出力端子、１１ 電圧出力端子、２１ 経路選択回路（出力端子選択手段）、２１ａ 入力端子、２２−１〜２２−Ｎ 出力端子、２３−１〜２３−Ｎ 充電回路、２４−１〜２４−Ｎ 放電制御端子、２５−１〜２５−Ｎ 電圧出力端子、２６ 経路選択回路（充電回路選択手段）、２６ａ 出力端子、２７−１〜２７−Ｎ 入力端子、３１ 経路選択回路（出力端子選択手段）、３１ａ 入力端子、３２−１〜３２−Ｎ 出力端子、３３ 経路選択回路（平均値算出手段）、３４−１〜３４−Ｎ 入力端子、３５−１〜３５−Ｍ 出力端子、３６ 平均値算出回路（平均値算出手段）、１０１ 信号入力端子、１０２ パルス生成回路、１０３ 充電回路、１０３ａ 電流源、１０３ｂ スイッチ、１０３ｃ キャパシタ、１０３ｄ スイッチ、１０４ 放電制御端子、１０５ 電圧出力端子。

Claims (5)

1. 入力信号の周波数に応じてオン時間が変化するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
   上記パルス信号生成回路により生成されたパルス信号を入力する入力端子を有するとともに、第１の出力端子及び第２の出力端子を有し、上記パルス信号を出力する出力端子として、上記第１の出力端子又は上記第２の出力端子を選択する出力端子選択手段と、
   上記出力端子選択手段により第１の出力端子が選択された場合、上記第１の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電し、上記第１の出力端子が選択されなければ、充電済みの電荷を放電する第１の充電回路と、
   上記出力端子選択手段により第２の出力端子が選択された場合、上記第２の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電し、上記第２の出力端子が選択されなければ、充電済みの電荷を放電する第２の充電回路と
   を備えた周波数検出回路。
2. 第１の充電回路は、
   電流を出力する第１の電流源と、
   一端が上記第１の電流源と接続されており、出力端子選択手段により第１の出力端子が選択されて、上記第１の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけオンになる第１のスイッチと、
   一端が上記第１のスイッチの他端及び第１の電圧出力端子と接続され、他端が接地されている第１のキャパシタと、
   一端が上記第１のスイッチの他端と接続されて、他端が接地されており、上記出力端子選択手段により第１の出力端子が選択されずに、放電を指示する制御信号が入力されるとオンになる第２のスイッチとから構成されており、
   第２の充電回路は、
   電流を出力する第２の電流源と、
   一端が上記第２の電流源と接続されており、上記出力端子選択手段により第２の出力端子が選択されて、上記第２の出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけオンになる第３のスイッチと、
   一端が上記第３のスイッチの他端及び第２の電圧出力端子と接続され、他端が接地されている第２のキャパシタと、
   一端が上記第３のスイッチの他端と接続されて、他端が接地されており、上記出力端子選択手段により第２の出力端子が選択されずに、放電を指示する制御信号が入力されると、オンになる第４のスイッチとから構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の周波数検出回路。
3. 第１の充電回路と接続されている第１の入力端子及び第２の充電回路と接続されている第２の入力端子を有しており、出力端子選択手段により第１の出力端子が選択された場合、上記第１の入力端子を電圧出力端子に接続し、上記出力端子選択手段により第２の出力端子が選択された場合、上記第２の入力端子を上記電圧出力端子に接続する充電回路選択手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の周波数検出回路。
4. 入力信号の周波数に応じてオン時間が変化するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
   上記パルス信号生成回路により生成されたパルス信号を入力する入力端子を有するとともに、Ｎ個の出力端子を有し、上記パルス信号を出力する出力端子として、上記Ｎ個の出力端子の中から、１つの出力端子を選択する出力端子選択手段と、
   上記出力端子選択手段におけるＮ個の出力端子と一対一で接続されており、上記出力端子選択手段によって、接続されている出力端子が選択された場合、上記出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電し、上記出力端子が選択されなければ、充電済みの電荷を放電するＮ個の充電回路と
   を備えた周波数検出回路。
5. 入力信号の周波数に応じてオン時間が変化するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
   上記パルス信号生成回路により生成されたパルス信号を入力する入力端子を有するとともに、Ｎ個の出力端子を有し、上記パルス信号を出力する出力端子として、上記Ｎ個の出力端子の中から、Ｍ個の出力端子を選択する出力端子選択手段と、
   上記出力端子選択手段におけるＮ個の出力端子と一対一で接続されており、上記出力端子選択手段によって、接続されている出力端子が選択された場合、上記出力端子から出力されたパルス信号がオン時間である期間だけ電荷を充電し、上記出力端子が選択されなければ、充電済みの電荷を放電するＮ個の充電回路と、
   上記出力端子選択手段により選択された出力端子と接続されているＭ個の充電回路で充電された電荷の平均値を算出する平均値算出手段と
   を備えた周波数検出回路。

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