JP2524617B2 - Frequency measuring device - Google Patents

Frequency measuring device

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JP2524617B2
JP2524617B2 JP63028124A JP2812488A JP2524617B2 JP 2524617 B2 JP2524617 B2 JP 2524617B2 JP 63028124 A JP63028124 A JP 63028124A JP 2812488 A JP2812488 A JP 2812488A JP 2524617 B2 JP2524617 B2 JP 2524617B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は被測定信号の周波数を高精度に測定できるよ
うにした周波数測定装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a frequency measuring device capable of measuring the frequency of a signal under measurement with high accuracy.

[従来の技術] 一般に周波数をデジタル的に精度良く測定するレシプ
ロカル方式の周波数測定装置は例えば第3図に示すよう
に構成されている。また、第4図は動作を示すタイムチ
ャートである。すなわち、入力端子1から入力された被
測定信号イは端子10に与えられる設定信号に基づいて分
周比1/Mが決定される分周器2へ入力される。そして、
リセット端子3からリセット信号ロが入力されると、時
刻t0にて分周器2から最初の出力パルスが分周信号ハ上
に出力され、次段のフリップフロップ4をセットする。
するとフリップフロップ4のQ出力端子からアンドゲー
ト5の一方の入力端子へHレベルのゲート信号ニが出力
される。このアンドゲート5の他方の入力端子には基準
信号発振器6から既知の周期Tを有する基準信号ホが入
力されている。したがって、計数器7は時刻t0からこの
アンドゲート5を通過する基準信号ホのパルス数を計数
開始する。
[Prior Art] Generally, a frequency measuring device of a reciprocal system, which digitally and accurately measures a frequency, is configured as shown in FIG. 3, for example. FIG. 4 is a time chart showing the operation. That is, the signal to be measured B input from the input terminal 1 is input to the frequency divider 2 whose frequency division ratio 1 / M is determined based on the setting signal given to the terminal 10. And
When the reset signal B is input from the reset terminal 3, the first output pulse is output from the frequency divider 2 onto the frequency divided signal C at time t 0 , and the flip-flop 4 at the next stage is set.
Then, an H level gate signal D is output from the Q output terminal of the flip-flop 4 to one input terminal of the AND gate 5. A reference signal E having a known period T is input from the reference signal oscillator 6 to the other input terminal of the AND gate 5. Therefore, the counter 7 starts counting the number of pulses of the reference signal e passing through the AND gate 5 from time t 0 .

そして、分周器2へ入力されている被測定信号イのパ
ルス数がMになった時刻t1時点で分周器2は次の出力パ
ルスを分周信号ハ上に出力する。その結果、フリップフ
ロップ4がリセットされ、ゲート信号ニがLレベルとな
る。そして、計数器7はゲート信号ニがHレベル期間
(t0〜t1)に計数された計数値Lを次段の演算回路8へ
送出する。この演算回路8では、被測定信号イの周波数
Fを(1)式で求めて表示器9に表示する。
Then, at time t 1 when the number of pulses of the signal under measurement a input to the frequency divider 2 reaches M, the frequency divider 2 outputs the next output pulse on the frequency divided signal c. As a result, the flip-flop 4 is reset and the gate signal D becomes L level. Then, the counter 7 sends the count value L counted during the H level period (t 0 to t 1 ) of the gate signal D to the arithmetic circuit 8 of the next stage. In the arithmetic circuit 8, the frequency F of the signal under measurement a is calculated by the equation (1) and displayed on the display 9.

F=M/(L・T) …(1) [発明が解決しようとする課題] しかしながら上記のように構成された周波数測定装置
においても次のような問題があった。すなわち、被測定
信号イのパルスに同期して立上がり,また立下がるゲー
ト信号ニの立上がりおよび立下がり時刻と、器寸信号ホ
の各パルスの立上がり立下がり時刻とは同期が取れてい
ないので、ゲート信号ニの立上がり時および立下がり時
に△T0および△T1の端数時間が生じる。したがって、こ
の端数時間により周波数測定装置全体に測定誤差が生じ
ることになる。
F = M / (L · T) (1) [Problems to be Solved by the Invention] However, the frequency measuring device configured as described above also has the following problems. That is, since the rising and falling times of the gate signal d rising and falling in synchronization with the pulse of the signal under test a and the rising and falling times of each pulse of the instrument size signal e are not synchronized, Fractional times of ΔT 0 and ΔT 1 occur at the rising and falling edges of signal d. Therefore, this fractional time causes a measurement error in the entire frequency measuring device.

端数時間△T0,△T1を小さくして精度よく測定するた
めには、基準信号ホの周波数を高く設定すればよいので
あるが、基準信号ホの周波数を高く設定すると、この基
準信号ホを作成する基準信号発振器6や、この基準信号
ホが入力されるアンドゲート5や計数器7の構成回路素
子に高速応答する高価な素子を使用する必要があるの
で、装置全体の製造費が大幅に上昇する問題がある。
To reduce the fractional time ΔT 0 , ΔT 1 and perform accurate measurement, it is sufficient to set the frequency of the reference signal e high, but if the frequency of the reference signal e is set high, this reference signal e Since it is necessary to use an expensive element that responds at high speed to the reference signal oscillator 6 that creates the reference signal and the constituent circuit elements of the AND gate 5 and the counter 7 to which the reference signal e is input, the manufacturing cost of the entire apparatus is significantly increased. There is a problem to rise.

また、アナログ技術、例えば時間/電圧変換手法等に
よって端数時間△T0,△T1を拡大して、誤差分を含めて
測定して演算するレシプロカル方式の周波数測定装置が
開発されているが、この装置にはアナログ積分器が組込
まれているために、調整が煩雑であるのみならず、温度
変化や経時変化に起因する誤差が発生しやすい問題があ
る。
In addition, a reciprocal frequency measuring device has been developed which expands the fractional time ΔT 0 , ΔT 1 by analog technology, for example, a time / voltage conversion method, etc., and measures and calculates including error. Since an analog integrator is incorporated in this device, there is a problem that not only the adjustment is complicated, but also errors due to temperature changes and changes over time are likely to occur.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、基準信号の周波数を高く設定しな
くとも基準信号の他に位相同期回路(PLL)でゲート信
号と同期できる補助信号を用いることによって、デジタ
ル的に端数時間をも含めて被測定信号の周波数を高精度
に測定できる周波数測定装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an auxiliary signal that can be synchronized with a gate signal in a phase locked loop (PLL) in addition to the reference signal without setting the frequency of the reference signal high. The purpose of the present invention is to provide a frequency measuring device which can digitally measure the frequency of a signal under measurement including a fractional time with high accuracy.

[課題を解決するための手段] 本発明の周波数測定装置は、入力電圧レベルに応じた
周波数を有する補助信号gを出力する電圧制御発振器15
と、この電圧制御発振器から出力された前記補助信号の
周波数を1/Nに分周する第1の分周器17と、基準信号発
振器18から出力される基準信号dの周波数を1/(N+
n)に分周する第2の分周器19と、前記各分周器から出
力される出力信号間の位相差を検出して位相差に応じた
電圧信号を前記電圧制御発振器へ送出して位相同期回路
(PLL)を形成する位相差検出器22と、被測定信号aの
周波数を1/Mに分周する第3の分周器12と、この第3の
分周器からの分周信号c出力に応動して、前記電圧制御
発振器を所定時間T0の間発振を停止させるためのトリガ
パルス信号fを送出するトリガパルス発生回路としての
単安定回路13a,13bと、前記補助信号と前記基準信号と
の位相が一致したとき位相一致信号lを出力する位相一
致検出回路16と、前記トリガパルス信号が出力されてか
ら前記位相一致信号が出力されるまでの前ゲート時間T1
を設定するとともに次の分周信号入力に応動して出力さ
れるトリガパルス信号が出力されてから次の位相一致信
号が出力されるまでの後ゲート時間T2を設定する補助ゲ
ート時間設定回路14,25と、前記前ゲート時間終了時刻
から前記後ゲート時間終了時刻までの主ゲート時間T3
設定する主ゲート時間設定回路24,26と、前記主ゲート
時間における前記基準信号のパルス数を計数する主計数
器32と、前記前ゲート時間における補助信号のパルス数
を加算計数し、前記後ゲート時間における補助信号のパ
ルス数を減算計数する補助計数器としてのアップダウン
計数器27と、前記主計数器の計数値と前記アップダウン
計数器の計数値とから前記被測定信号の周波数を算出す
る演算回路29とを備えたものである。
[Means for Solving the Problem] The frequency measuring device of the present invention includes a voltage-controlled oscillator 15 that outputs an auxiliary signal g having a frequency corresponding to an input voltage level.
A first frequency divider 17 that divides the frequency of the auxiliary signal output from the voltage controlled oscillator into 1 / N, and a frequency of the reference signal d output from the reference signal oscillator 18 into 1 / (N +
n) and the phase difference between the second frequency divider 19 and the output signals output from the frequency dividers, and a voltage signal corresponding to the phase difference is sent to the voltage controlled oscillator. A phase difference detector 22 that forms a phase locked loop (PLL), a third frequency divider 12 that divides the frequency of the signal under measurement a into 1 / M, and a frequency divider from this third frequency divider. In response to the signal c output, monostable circuits 13a and 13b as trigger pulse generating circuits for sending a trigger pulse signal f for stopping the oscillation of the voltage controlled oscillator for a predetermined time T 0 , and the auxiliary signal A phase coincidence detection circuit 16 which outputs a phase coincidence signal 1 when the phase coincides with the reference signal, and a pre-gate time T 1 from the output of the trigger pulse signal to the output of the phase coincidence signal.
Auxiliary gate time setting circuit 14 that sets the subsequent gate time T 2 from the output of the trigger pulse signal output in response to the input of the next divided signal to the output of the next phase matching signal , 25, and a main gate time setting circuit 24, 26 for setting a main gate time T 3 from the front gate time end time to the rear gate time end time, and counting the number of pulses of the reference signal at the main gate time. The main counter 32, and the up-down counter 27 as an auxiliary counter that counts the number of pulses of the auxiliary signal in the previous gate time by adding, and subtracts the number of pulses of the auxiliary signal in the rear gate time, and the main total. An arithmetic circuit 29 for calculating the frequency of the signal under measurement from the count value of the number counter and the count value of the up / down counter is provided.

[作用] このように構成された周波数測定装置において、基準
信号発振器,第1および第2の分周器,位相差検出器,
電圧制御発振器は位相同期回路(PLL)を形成してお
り、第1の分周器と第2の分周器の分周比の比がN:(N
+n)であるので、最終的に基準信号dと補助信号gと
の周期の比はN:(N+n)となる。また、比測定信号a
に同期する第3の分周器の分周信号cの出力から所定時
間T0に出力され動作開始信号から始まり位相一致検出回
路から出力される位相一致信号l入力時刻までの間で示
される前ゲート時間T1は補助信号gの周期の整数倍にな
る。同様に、後ゲート時間T2も補助信号gの周期の整数
倍になる。各ゲート時間T1,T2の終了時点では基準信号
dと補助信号gとは同期しているので、主ゲート時間T3
も基準信号dの整数倍になっている。したがって、被測
定信号aのM倍である分周信号cの周囲TXは(2)式と
なる。
[Operation] In the frequency measuring device configured as described above, the reference signal oscillator, the first and second frequency dividers, the phase difference detector,
The voltage controlled oscillator forms a phase locked loop (PLL), and the ratio of the frequency division ratios of the first frequency divider and the second frequency divider is N: (N
+ N), the ratio of the cycles of the reference signal d and the auxiliary signal g finally becomes N: (N + n). Also, the ratio measurement signal a
Before represented by until the third frequency divider of the frequency division signal phase coincidence signal l input time output from the beginning phase coincidence detecting circuit from the operation start signal is output to the predetermined time T 0 from the output of c synchronized with The gate time T 1 is an integral multiple of the cycle of the auxiliary signal g. Similarly, the rear gate time T 2 is also an integral multiple of the cycle of the auxiliary signal g. Since the reference signal d and the auxiliary signal g are synchronized at the end of each gate time T 1 , T 2 , the main gate time T 3
Is also an integral multiple of the reference signal d. Therefore, the surrounding T X of the frequency-divided signal c, which is M times the signal under measurement a, is given by equation (2).

TX=(T0+T1)+T3−(T0+T2) =T1+T3−T2 …(2) 上記(T1−T2)はアップダウン計数器で測定され、T3
は主計数器で測定される。そして、演算回路でもって被
測定信号の周波数Fが(3)式で算出される。
T X = (T 0 + T 1 ) + T 3 − (T 0 + T 2 ) = T 1 + T 3 −T 2 (2) The above (T 1 −T 2 ) is measured by an up / down counter, and T 3
Is measured by the main counter. Then, the frequency F of the signal under measurement is calculated by the arithmetic circuit by the equation (3).

F=M/T[L+K(N+n)/N] …(3) 但し、M:第3の分周器の分周比、T:基準信号の周期、
L:主計数器の計数値、K:アップダウン計数器の計数値、
N:第1の分周器の分周比、N+n:第2の分周器。
F = M / T [L + K (N + n) / N] (3) where M is the frequency division ratio of the third frequency divider, T is the period of the reference signal,
L: Count value of main counter, K: Count value of up-down counter,
N: division ratio of the first divider, N + n: second divider.

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は実施例の周波数測定装置を示すブロック図で
ある。入力端子11から入力される周波数F(周期P)の
被測定信号aは第3の分周器12において端子35に与えら
れる分周比設定信号に基づいて1/Mに分周される。第3
の分周器12から出力される分周信号cは単安定回路13a
へ入力される。この単安定回路13aは分周信号cが入力
されると入力時刻から所定時間TAだけLレベルとなる禁
止信号eをD型フリップフロップ14のD入力端子と次段
の単安定回路13bへ送出する。単安定回路13bは禁止信号
eがLレベルへ変化すると、すなわち分周信号cが単安
定回路13aに入力された後、所定時間T0(T0<TA)だけ
Hレベルとなるトリガパルス信号fを前記D型フリップ
フロップ14のリセット端子Rへ送出するとともに位相同
期回路(PLL)を構成する電圧制御発振器(VCO)15の制
御端子へ供給する。
FIG. 1 is a block diagram showing a frequency measuring device of an embodiment. The signal to be measured a having the frequency F (cycle P) input from the input terminal 11 is divided into 1 / M in the third frequency divider 12 based on the division ratio setting signal provided to the terminal 35. Third
The frequency-divided signal c output from the frequency divider 12 is a monostable circuit 13a.
Is input to. This monostable circuit 13a sends out an inhibit signal e which becomes L level for a predetermined time T A from the input time when the divided signal c is inputted to the D input terminal of the D-type flip-flop 14 and the monostable circuit 13b of the next stage. To do. The monostable circuit 13b is a trigger pulse signal which becomes H level for a predetermined time T 0 (T 0 <T A ), when the inhibition signal e changes to L level, that is, after the divided signal c is input to the monostable circuit 13a. f is sent to the reset terminal R of the D-type flip-flop 14 and is also supplied to the control terminal of the voltage controlled oscillator (VCO) 15 which constitutes the phase locked loop (PLL).

この電圧制御発振器15は制御端子へ供給されるトリガ
パルス信号fのレベルがHレベルになると発振を停止
し、Lレベルになると発振を開始する。すなわち、単安
定回路13bから出力されるトリガパルス信号fの立上が
りが発振停止信号となり、立下がりが動作開始信号とな
る。この電圧制御発振器15から出力される周期(T+△
T)の補助信号gは位相一致検出回路として作用するD
型フリップフロップ16のクロック端子Cへ入力されると
ともに第1の分周器17で1/Nに分周される。一方、基準
信号発振器18から出力される周期Tを有した基準信号d
は前記D型フリップフロップ16のD入力端子へ入力され
るとともに第2の分周器19にて1/(N+1)に分周され
る。第1および第2の分周器17,19の出力信号はそれぞ
れオアゲート20,21を介して位相差検出器22へ入力され
る。この位相差検出器22は第1および第2の分周器17,1
9から入力された出力信号間の位相差を検出して、この
位相差に応じた電圧信号をループフィルタ23を介して電
圧制御発振器15へ送出する。しかして、電圧制御発振器
15、基準信号発振器18、第1および第2の分周器17,1
9、オアゲート20,21、位相差検出器22、ループフィルタ
23は位相同期回路(PLL)を構成する。したがって、第
1および第2の分周回路17,19の出力信号間の位相差が
零になるように電圧制御発振器15から出力される補助信
号gの周波数が制御される。そして最終的に、補助信号
gの周期(T+△T)は基準信号dの周期Tに対して
(4)式の関係となる。
The voltage controlled oscillator 15 stops oscillating when the level of the trigger pulse signal f supplied to the control terminal becomes H level, and starts oscillating when it becomes L level. That is, the rising edge of the trigger pulse signal f output from the monostable circuit 13b becomes the oscillation stop signal, and the falling edge becomes the operation start signal. The cycle output from this voltage controlled oscillator 15 (T + Δ
The auxiliary signal g of T) acts as a phase coincidence detection circuit D
It is inputted to the clock terminal C of the flip-flop 16 and divided by the first frequency divider 17 into 1 / N. On the other hand, the reference signal d having the period T output from the reference signal oscillator 18
Is input to the D input terminal of the D-type flip-flop 16 and divided by the second frequency divider 19 into 1 / (N + 1). The output signals of the first and second frequency dividers 17 and 19 are input to the phase difference detector 22 via OR gates 20 and 21, respectively. This phase difference detector 22 includes a first and a second frequency divider 17,1
The phase difference between the output signals input from 9 is detected, and the voltage signal corresponding to this phase difference is sent to the voltage controlled oscillator 15 via the loop filter 23. Then, the voltage controlled oscillator
15, reference signal oscillator 18, first and second frequency divider 17,1
9, OR gate 20,21, phase difference detector 22, loop filter
Reference numeral 23 constitutes a phase locked loop (PLL). Therefore, the frequency of the auxiliary signal g output from the voltage controlled oscillator 15 is controlled so that the phase difference between the output signals of the first and second frequency dividing circuits 17 and 19 becomes zero. Finally, the cycle (T + ΔT) of the auxiliary signal g has the relationship of the expression (4) with respect to the cycle T of the reference signal d.

(T+△T)=T(N+1)/N …(4) 前記D型フリップフロップ16はクロック端子Cへ入力
されている補助信号gがHレベルへ変化した時点で、D
入力端子へ入力されている基準信号dがHレベルのとき
出力端子QがHレベルとなり、LレベルのときLレベル
となる。したがって、補助信号gの立上がりと基準信号
dの立上がりとがほぼ同期したときにQ出力端子の出力
信号がLレベルからHレベルへ変化する。すなわち、両
信号g,dの位相が一致するとD型フリップフロップ16か
ら位相一致信号lがD型フリップフロップ14のクロック
端子Cへ供給される。
(T + ΔT) = T (N + 1) / N (4) When the auxiliary signal g input to the clock terminal C changes to H level, D
When the reference signal d input to the input terminal is H level, the output terminal Q becomes H level, and when it is L level, it becomes L level. Therefore, when the rising edge of the auxiliary signal g and the rising edge of the reference signal d are substantially synchronized, the output signal of the Q output terminal changes from the L level to the H level. That is, when the phases of both signals g and d match, the phase matching signal 1 is supplied from the D-type flip-flop 16 to the clock terminal C of the D-type flip-flop 14.

D型フリップフロップ14はクロック端子CにHレベル
の位相一致信号lが入力すると、D入力端子へ入力され
ている禁止信号eの論理値をQ出力端子を介してフリッ
プフロップ24のクロック端子へ移送すると共に、禁止信
号eの反転された論理値を、出力端子を介して、各オ
アゲート20,21の他方の入力端子、第1および第2の分
周器17,19のリセット端子R、およびアンドゲート25へ
移送する。D型フリップフロップ14およびアンドゲート
25は補助ゲート時間設定回路を構成している。フリップ
フロップ24はクロック端子Cの入力信号がHレベルへ変
化すると、Q出力端子からHレベルの出力信号jをアン
ドゲート26およびアップダウン計数器27の制御端子へ送
出する。フリップフロップ24およびアンドゲート26は主
ゲート時間設定回路を構成する。このアップダウン計数
器27はインバータ28およびアンドゲート25を介して入力
された補助信号gのパルス数を計数する。ただし、制御
端子の入力信号jがLレベルの期間はカウントアップ
し、入力信号jがHレベルの期間はカウントダウンす
る。計数結果Kは演算回路29へ送出される。なお、アン
ドゲート25にはインバータ30を介して単安定回路13bの
トリガパルス信号fが入力されている。さらに、基準信
号発振器18の基準信号dはインバータ31およびアンドゲ
ート26を介して主計数器32に導かれ、そこでパルス数が
計数される。その計数結果Lは演算回路29へ入力され
る。演算回路29においては、(5)式に従って、被測定
信号aの周波数Fを算出する。
When the H-level phase matching signal 1 is input to the clock terminal C, the D-type flip-flop 14 transfers the logical value of the inhibition signal e input to the D input terminal to the clock terminal of the flip-flop 24 via the Q output terminal. At the same time, the inverted logical value of the inhibit signal e is output via the output terminal to the other input terminal of each OR gate 20, 21, the reset terminal R of the first and second frequency dividers 17 and 19, and the AND terminal. Transfer to gate 25. D-type flip-flop 14 and AND gate
Reference numeral 25 constitutes an auxiliary gate time setting circuit. When the input signal at the clock terminal C changes to the H level, the flip-flop 24 sends the H level output signal j from the Q output terminal to the AND gate 26 and the control terminals of the up / down counter 27. The flip-flop 24 and the AND gate 26 form a main gate time setting circuit. The up / down counter 27 counts the number of pulses of the auxiliary signal g input via the inverter 28 and the AND gate 25. However, it counts up while the input signal j of the control terminal is at L level and counts down while the input signal j is at H level. The counting result K is sent to the arithmetic circuit 29. A trigger pulse signal f of the monostable circuit 13b is input to the AND gate 25 via the inverter 30. Further, the reference signal d of the reference signal oscillator 18 is guided to the main counter 32 via the inverter 31 and the AND gate 26, and the number of pulses is counted there. The counting result L is input to the arithmetic circuit 29. The arithmetic circuit 29 calculates the frequency F of the signal under measurement a according to the equation (5).

F=M/T[L+K(N+1)/N] …(5) 演算結果は表示器33にデジタル表示される。F = M / T [L + K (N + 1) / N] (5) The calculation result is digitally displayed on the display 33.

また、図中34はリセット端子であり、このリセット端
子34に入力されたリセット信号bは、各計数器27,32、
演算回路29、フリップフロップ24、第3の分周器12をリ
セットする。
Further, in the figure, 34 is a reset terminal, and the reset signal b input to the reset terminal 34 is applied to the counters 27, 32,
The arithmetic circuit 29, the flip-flop 24, and the third frequency divider 12 are reset.

このように構成された周波数測定装置の動作を第2図
のタイムチャートを用いて説明する。なお、予め位相同
期回路(PLL)の作用にて電圧制御発振器15の補助信号
gの周期は前述した(4)式のように制御されていると
する。
The operation of the frequency measuring device thus configured will be described with reference to the time chart of FIG. In addition, it is assumed that the cycle of the auxiliary signal g of the voltage controlled oscillator 15 is controlled in advance by the action of the phase locked loop (PLL) as shown in the above equation (4).

まず、リセット信号bはフリップフロップ24の出力信
号jをLレベルにし、アップダウン計数器27をカウント
アップ側に制御する。そして、リセット信号bが解除さ
れると、第3の分周器12が起動する。時刻t0にて最初の
分周信号cが出力されると、単安定回路13aの禁止信号
eがLレベルとなる。同期に単安定回路13bのトリガパ
ルス信号fがHレベルへ立上がり、D型フリップフロッ
プ14がリセットされるとともに電圧制御発振器15の発振
が停止する。また、D型フリップフロップ14の出力端
子のFF出力信号hのHレベルは、第1および第2の分周
器17,19をリセット状態に保持するとともにオアゲート2
0,21を閉じて、位相差検出器22の両入力をHレベルに固
定し位相差検出動作を停止させ、位相同期回路(PLL)
を一時的にホールド状態とする。そして、時刻t0から所
定時間T0経過後の時刻t1になるとトリガパルス信号fが
Lレベルへ立下がり、その立下がりに同期して電圧制御
発振器15から補助信号gの出力が開始される。なお、電
圧制御発振器15の周波数はその入力電圧がホールド状態
にあるので停止以前の周波数に保持されている。そし
て、アップダウン計数器27は、反転された補助信号gの
パルス数のカウントアップ動作を開始する。
First, the reset signal b sets the output signal j of the flip-flop 24 to L level, and controls the up / down counter 27 to count up. Then, when the reset signal b is released, the third frequency divider 12 is activated. When the first divided signal c is output at time t 0, the inhibition signal e of the monostable circuit 13a becomes L level. Synchronously, the trigger pulse signal f of the monostable circuit 13b rises to the H level, the D flip-flop 14 is reset, and the oscillation of the voltage controlled oscillator 15 is stopped. Further, the H level of the FF output signal h at the output terminal of the D-type flip-flop 14 holds the first and second frequency dividers 17 and 19 in the reset state and the OR gate 2
0 and 21 are closed, both inputs of the phase difference detector 22 are fixed to H level, the phase difference detection operation is stopped, and the phase synchronization circuit (PLL)
Is temporarily held. The trigger pulse signal f falls to L level becomes from time t 0 to time t 1 after a predetermined time T 0 has elapsed, the output of the auxiliary signal g is started from the voltage controlled oscillator 15 in synchronism with the falling . The frequency of the voltage controlled oscillator 15 is held at the frequency before the stop because the input voltage is in the hold state. Then, the up / down counter 27 starts counting up the number of pulses of the inverted auxiliary signal g.

なお、この補助信号gの出力開始瞬間に基準信号dが
Hレベルであれば、位相一致回路として動作するD型フ
リップフロップ16からD型フリップフロップ14へHレベ
ルに立上る本来の位相一致信号とは意味の異なる信号が
供給されるが、この時点ではパルス幅の時間がT0<TA
設定されているために、禁止信号eはLレベルを維持し
ているので、FF出力信号hが反転することはない。ま
た、仮に禁止信号eのLレベルの間に補助信号gの立上
りと基準信号dの立上りとで生じる本来の位相一致信号
lが出力された場合も、この時点でD型フリップフロッ
プ14の反転が禁止され、アップダウン計数器27はカウン
トアップ動作を継続する。
If the reference signal d is at the H level at the moment when the output of the auxiliary signal g is started, the D-type flip-flop 16 operating as a phase-matching circuit shifts to the D-type flip-flop 14 from the original phase-matching signal rising to the H-level. Is supplied with a signal having a different meaning, but since the pulse width time is set to T 0 <T A at this point, the prohibition signal e maintains the L level, so that the FF output signal h It does not flip. Further, even if the original phase matching signal 1 generated at the rising of the auxiliary signal g and the rising of the reference signal d is output during the L level of the prohibiting signal e, the inversion of the D-type flip-flop 14 is made at this point. It is prohibited, and the up / down counter 27 continues the counting up operation.

そして、時刻t1から時間T1経過後の時刻t2において基
準信号dと補助信号gとの位相が一致すると、位相一致
信号lが出力され、D型フリップフロップ14がセットさ
れてQとの出力信号のレベルが反転する。この反転し
たFF出力信号hのLレベルは第1および第2の分周器1
7,19のリセット状態を同時に解除するとともにオアゲー
ト20,21を開いて位相同期回路(PLL)の一時的なホール
ド状態を解除し、位相同期の制御を開始する。この時、
位相差検出器22は両入力同時にLレベルとなる立下がり
の変化を検出するので、位相差の補正を出力することな
しに位相同期の制御状態となる。また、FF出力信号hの
反転によりアンドゲート25が閉じられ、アップダウン計
数器27は補助信号gをK1パルス数だけ計数する。すなわ
ち時間T1は前ゲート時間を構成する。同時に、フリップ
フロップ24のFF出力信号jが反転するので、アップダウ
ン計数器27の計数方向が反転するとともに、アンドゲー
ト26が開かれ、主計数器32にて基準信号dのパルス数の
計数が開始される。
When the phase of the at time t 2 after the time T 1 elapses from the time t 1 and the reference signal d and the auxiliary signal g match, outputs the phase coincidence signal l, D-type flip-flop 14 is the set and the Q The output signal level is inverted. The L level of the inverted FF output signal h is the first and second frequency divider 1
The reset states of 7 and 19 are released at the same time, the OR gates 20 and 21 are opened to release the temporary hold state of the phase locked loop (PLL), and the phase lock control is started. This time,
Since the phase difference detector 22 detects a falling change in which both inputs are at the L level at the same time, the phase synchronization control state is achieved without outputting the phase difference correction. The AND gate 25 is closed by the inversion of the FF output signal h, and the up / down counter 27 counts the auxiliary signal g by the number of K 1 pulses. That is, the time T 1 constitutes the previous gate time. At the same time, since the FF output signal j of the flip-flop 24 is inverted, the counting direction of the up / down counter 27 is inverted, the AND gate 26 is opened, and the main counter 32 counts the number of pulses of the reference signal d. Be started.

そして、時刻t3にて次の分周信号cが入力されると、
時刻t0の場合と同様の動作で、所定時間T0経過後の時刻
t4でアンドゲート25が開き、アップダウン計数器27は再
び補助信号gのパルス数の計数を開始する。この場合、
計数方向が逆であるので、前ゲート時間T1の計数値K1か
らカウントダウンしていく。
Then, when the next divided signal c is input at time t 3 ,
The same operation as at time t 0 , the time after the elapse of a predetermined time T 0
The AND gate 25 opens at t 4 , and the up-down counter 27 starts counting the number of pulses of the auxiliary signal g again. in this case,
Since the counting direction is reversed, it continues to count down from the previous count value K1 of the gate time T 1.

そして、時刻t4から時間T2経過後の時刻t5にて補助信
号gと基準信号dとの位相が一致すると、位相一致信号
lが出力され、D型フリップフロップ14がセットされ、
FF出力信号hおよびフリップフロップ24のFF出力信号j
が反転する。しかして、時刻t5にてアンドゲート25,32
は閉じられ、主計数器32は基準信号eをLパルス数計数
し、アップダウン計数器27には補助信号gをK2パルス数
だけ減算計数した値K(=K1−K2)がK1>K2のとき正
数,K1<K2のとき負数として残される。しかして、時間T
2が後ゲート時間となり、時刻t2から時刻t5までの時間T
3が主ゲート時間となる。
Then, when the phase of the auxiliary signal g and the reference signal d match at time t 5 after the time T 2 has elapsed from time t 4 , the phase matching signal 1 is output and the D-type flip-flop 14 is set.
FF output signal h and FF output signal j of flip-flop 24
Is reversed. Then, at time t 5, AND gate 25,32
Is closed, the main counter 32 counts the reference signal e by L pulses, and the up / down counter 27 subtracts K 2 pulses from the auxiliary signal g, and the value K (= K1−K2) is K 1 >. positive when K 2, are left as negative when K 1 <K 2. Then time T
2 is the rear gate time, and the time T from time t 2 to time t 5
3 is the main gate time.

主計数器32およびアップダウン計数器27にて得られた
各計数値L,Kを演算回路29で前述の(5)式を用いて被
測定信号aの周波数Fが求まる。
The frequency F of the signal to be measured a is obtained from the respective count values L and K obtained by the main counter 32 and the up / down counter 27 in the arithmetic circuit 29 by using the above equation (5).

このように構成された周波数測定装置であれば、被測
定信号aの立上がりが基準信号dに同期するまでその長
さが可変調整される前ゲート時間T1および後ゲート時間
T2を設定することによって、端数時間による測定誤差を
第3図に示した従来装置に比較して大幅に圧縮できる。
In the frequency measuring device configured as described above, the front gate time T 1 and the rear gate time T 1 whose length is variably adjusted until the rising of the signal under measurement a is synchronized with the reference signal d
By setting T 2 , the measurement error due to the fractional time can be significantly reduced as compared with the conventional device shown in FIG.

また、第1の分周器17と第2の分周器19との分周比の
比をN:(N+1)程度に設定すると、補助信号gの周波
数も基準信号dの周波数と比較して大きく変化しないの
で、各電子構成部材を格別高周波に対応するものを使用
する必要ない。したがって、製造費の上昇を最少限に抑
制した状態で測定精度を大幅に向上できる。
Further, when the ratio of the frequency division ratio between the first frequency divider 17 and the second frequency divider 19 is set to about N: (N + 1), the frequency of the auxiliary signal g is also compared with the frequency of the reference signal d. Since it does not change significantly, it is not necessary to use each electronic component corresponding to a particularly high frequency. Therefore, the measurement accuracy can be significantly improved while the increase in manufacturing cost is suppressed to the minimum.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、基準信号の他に
位相同期回路(PLL)でゲート信号と同期できる補助信
号を用いている。その結果、簡単な回路構成で製造費を
大幅に上昇させることなく端数時間をも含めて被測定信
号の周波数を高精度に測定できる。
As described above, according to the present invention, the auxiliary signal that can be synchronized with the gate signal by the phase locked loop (PLL) is used in addition to the reference signal. As a result, it is possible to measure the frequency of the signal under measurement with high accuracy, including the fractional hours, without significantly increasing the manufacturing cost with a simple circuit configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係わる周波数測定装置を示
すブロック図、第2図は同実施例の動作を示すタイムチ
ャート、第3図は従来の周波数測定装置を示すブロック
図、第4図は同従来装置の動作を示すタイムチャートで
ある。 12……第3の分周器、13a,13b……単安定回路、14,16…
…D型フリップフロップ、15……電圧制御発振器、17…
…第1の分周器、18……基準信号発振器、19……第2の
分周器、22……位相差検出器、24……フリップフロッ
プ、25,26……アンドゲート、27……アップダウン計数
器、29……演算回路、32……主計数器、33……表示器、
T1……前ゲート時間、T2……後ゲート時間、T3……主ゲ
ート時間。
1 is a block diagram showing a frequency measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the operation of the same embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing a conventional frequency measuring device, and FIG. The figure is a time chart showing the operation of the conventional device. 12 …… Third frequency divider, 13a, 13b …… Monostable circuit, 14,16…
… D-type flip-flop, 15… Voltage controlled oscillator, 17…
… First frequency divider, 18 …… Reference signal oscillator, 19 …… Second frequency divider, 22 …… Phase difference detector, 24 …… Flip-flop, 25,26 …… And gate, 27 …… Up-down counter, 29 ... Arithmetic circuit, 32 ... Main counter, 33 ... Display,
T 1 …… Front gate time, T 2 …… Rear gate time, T 3 …… Main gate time.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力電圧レベルに応じた周波数を有する補
助信号(g)を出力する電圧制御発振器(15)と、 この電圧制御発振器から出力された前記補助信号の周波
数を1/Nに分周する第1の分周器(17)と、 基準信号発振器(18)から出力される基準信号(d)の
周波数を1/(N+n)に分周する第2の分周器(19)
と、 前記各分周器から出力される出力信号間の位相差を検出
して位相差に応じた電圧信号を前記電圧制御発振器へ送
出して位相同期回路(PLL)を形成する位相差検出器(2
2)と、 被測定信号(a)の周波数を1/Mに分周する第3の分周
器(12)と、 この第3の分周器からの分周信号(c)出力に応動し
て、前記電圧制御発振器を所定時間(T0)の間発振を停
止させるためのトリガパルス信号(f)を送出するトリ
ガパルス発生回路(13a,13b)と、 前記補助信号と前記基準信号との位相が一致したとき位
相一致信号(l)を出力する位相一致検出回路(16)
と、 前記トリガパルス信号が出力されてから前記位相一致信
号が出力されるまでの前ゲート時間(T1)を設定すると
ともに次の分周信号入力に応動して出力されるトリガパ
ルス信号が出力されてから次の位相一致信号が出力され
るまでの後ゲート時間(T2)を設定する補助ゲート時間
設定回路(14,25)と、 前記前ゲート時間終了時刻から前記後ゲート時間終了時
刻までの主ゲート時間(T3)を設定する主ゲート時間設
定回路(24,26)と、 前記主ゲート時間における前記基準信号のパルス数を計
数する主計数器(32)と、 前記ゲート時間における補助信号のパルス数を加算計数
し、前記後ゲート時間における補助信号のパルス数を減
算計数する補助計数器(27)と、 前記主計数器の計数値と前記補助計数器の計数値とから
前記被測定信号の周波数を算出する演算回路(29)と を備えた周波数測定装置。
1. A voltage controlled oscillator (15) for outputting an auxiliary signal (g) having a frequency according to an input voltage level, and the frequency of the auxiliary signal output from the voltage controlled oscillator is divided into 1 / N. And a second frequency divider (19) for frequency-dividing the frequency of the reference signal (d) output from the reference signal oscillator (18) into 1 / (N + n)
And a phase difference detector that detects a phase difference between output signals output from the frequency dividers and sends a voltage signal corresponding to the phase difference to the voltage controlled oscillator to form a phase locked loop (PLL). (2
2), a third frequency divider (12) for dividing the frequency of the signal under measurement (a) into 1 / M, and a frequency division signal (c) output from the third frequency divider. And a trigger pulse generating circuit (13a, 13b) for sending a trigger pulse signal (f) for stopping the oscillation of the voltage controlled oscillator for a predetermined time (T 0 ), and the auxiliary signal and the reference signal. Phase match detection circuit (16) that outputs a phase match signal (l) when the phases match
And setting the previous gate time (T 1 ) from the output of the trigger pulse signal to the output of the phase matching signal, and the output of the trigger pulse signal in response to the input of the next divided signal. Auxiliary gate time setting circuit (14, 25) for setting the rear gate time (T 2 ) from the time the signal is output to the next phase match signal, and from the previous gate time end time to the rear gate time end time A main gate time setting circuit (24, 26) for setting a main gate time (T 3 ) of the main gate time, a main counter (32) for counting the number of pulses of the reference signal in the main gate time, and an auxiliary in the gate time. An auxiliary counter (27) that counts the number of pulses of the signal and subtracts the number of pulses of the auxiliary signal in the subsequent gate time, and the count value of the main counter and the count value of the auxiliary counter. Measurement signal circumference A frequency measuring device having an arithmetic circuit (29) for calculating the wave number.
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