JP2584990Y2 - パルス幅計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、パルス列信号のパルス持続区間とパルス休
止区間の各期間を正確に計測することのできるパルス幅
計測装置に関する。

［従来技術］ 従来、パルス列信号のパルス持続区間の期間とパルス
休止区間の期間とを計測するには、自走式カウンタを使
用して行うものがある。自走式カウンタは、下限計数値
と上限計数値との間で一方向の計数動作を繰り返すカウ
ンタであり、第３図Ａに示すように鋸波形を発生する
が、この自走式カウンタの１周期に第３図Ｂに示すよう
なパルス列信号の割込み入力が２個あると、割込み時の
今回の値ｂから前回の値ａを減算し、この減算結果に自
走式カウンタのクロック周期を乗算することにより、パ
ルス幅ｔが計測できる。

この自走式カウンタによるパルス列信号のパルス幅の
計測は、第４図に示すように、パルス列信号Ａがある
と、このパルス列信号Ａを微分して微分波形Ｂに直し、
この微分波形Ｂの負極性部分を反転させて、パルス列信
号Ａのすべてのエッジ部分で立ち上がる波形Ｃにする。
そして、この波形Ｃにより自走式カウンタに割込みをか
け、割込み時の今回の値ｂから前回の値ａを減算するこ
とにより行われる。また、パルス列信号Ａの各パルスの
前後（c,dの位置）の状態がパルス持続区間であるか、
パルス休止区間であるかによってパルスの立上がりか又
は立下がりかを調べ、パルス持続区間の期間であるか或
いはパルス休止区間の期間であるかを判定する判定材料
としていた。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上記のように、パルス列信号Ａのパルス持
続区間の期間及びパルス休止区間の期間を計測するに
は、まず元のパルス列信号Ａを微分する回路及び微分後
の波形Ｂの負極性部分をさらに反転させる回路を必要と
するばかりでなく、パルス持続区間であるか又はパルス
休止区間であるかを判定する回路が必要になり、このた
め回路構成が非常に複雑になる課題があった。

また、周期性を有するパルスのパルス持続期間とパル
ス休止期間を、相補的な入力信号の立上りタイミングが
与えることからカウント値の読取り収集を行い、パルス
持続期間とパルス休止期間を知ることができるよう、例
えば特開昭60−78361号「パルス信号測定装置」には、
入力波形のパルス持続期間とパルス休止期間を別個に計
測するカウンタを設け、入力波形がランダムに変化して
も、入力波形のパルス幅と周波数が測定できるようにし
たパルス幅計測装置が開示されている。

しかしながら、上記のパルス幅計測装置は、パルス持
続期間を計測するカウンタとパルス休止期間を計数する
ためのカウンタの計２個のカウンタを必要とし、しかも
各カウンタの計数値を保持するためカウンタごとにレジ
スタを設け、さらに各レジスタと中央演算処理部との間
に設けたバッファを選択指定するためのデコーダを必要
とするなど、その構成は非常に複雑であり、当然のこと
ながら製造コストも高い等の課題があった。

本考案は、上記実情に鑑みて創案されたものであり、
簡単な回路構成により、パルス列信号のパルス持続区間
の期間とパルス休止区間の期間を計測することのできる
パルス幅計測装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案は、所定周期のクロ
ックに基づき、下限計数値と上限計数値との間で一方向
の計数動作を繰り返すとともに、パルス幅計測対象とな
るパルス列信号及び該パルス列信号を極性反転した極性
反転パルス列信号が並列的に供給され、該両パルス列信
号の前縁又は後縁のいずれか予め指定された同種の有効
エッジによって交互に割込みをかけられる単一の自走式
カウンタと、前記割込み時点における前記自走式カウン
タの計数値を書き込まれて保持する単一のメモリと、前
記前縁が有効エッジに指定されている場合は、前記極性
反転パルス列信号による割り込み時点で前記メモリに書
き込まれた計数値から前記パルス列信号による割り込み
時点で前記メモリに書き込まれた計数値をオーバフロー
処理を交えて減算し、減算結果に前記自走式カウンタの
クロック周期を乗算して得られる値を、前記パルス列信
号の前縁と後縁の間のパルス持続区間の期間とする一
方、前記パルス列信号による割り込み時点で前記メモリ
に書き込まれた計数値から前記極性反転パルス列信号に
よる割り込み時点で前記メモリに書き込まれた計数値を
オーバフロー処理を交えて減算し、減算結果に前記自走
式カウンタのクロック周期を乗算して得られる値を、前
記パルス列信号の後縁と前縁の間のパルス休止区間の期
間とし、前記後縁が有効エッジに指定されている場合
は、前記パルス列信号による割り込み時点で前記メモリ
に書き込まれた計数値から前記極性反転パルス列信号に
よる割り込み時点で前記メモリに書き込まれた計数値を
オーバフロー処理を交えて減算し、減算結果に前記自走
式カウンタのクロック周期を乗算して得られる値を、前
記パルス列信号の前縁と後縁の間のパルス持続区間の期
間とする一方、前記極性反転パルス列信号による割り込
み時点で前記メモリに書き込まれた計数値から前記パル
ス列信号による割り込み時点で前記メモリに書き込まれ
た計数値をオーバフロー処理を交えて減算し、減算結果
に前記自走式カウンタのクロック周期を乗算して得られ
る値を、前記パルス列信号の後縁と前縁の間のパルス休
止区間の期間とする演算手段とを具備することを特徴と
するものである。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について、第1,2図を参照して
説明する。第１図は、本考案のパルス幅計測装置の一実
施例を示す回路構成図、第２図は、第１図に示した各割
込み入力端子に入力されるパルス列信号の信号波形図で
ある。

マイクロコンピュータ１は、パルス列信号が入力され
る割込み入力端子２（INT1）と、パルス列信号の極性反
転信号が入力される割込み入力端子３（INT2）とを有し
ており、これらの割込み入力端子2,3が、マイクロコン
ピュータ１が内蔵する自走式カウンタ５に接続されてい
る。第２図に示したように、割込み入力端子２にはパル
ス列信号がそのまま入力されるのに対し、割込み入力端
子３には外付けのインバータ４を介して極性反転された
パルス列信号が入力される。実施例の場合、割込み入力
端子2,3に入力されたパルス列信号は、ともに立上がり
の有効エッジで自走式カウンタ５に割込みをかける。こ
のため、ここでは、割込み入力端子２を介する割込み入
力時点と割込み入力端子３を介する割込み入力時点との
時間間隔が、パルス列信号の前縁と後縁との間のパルス
持続区間に対応し、割込み入力端子３を介する割込み入
力時点と割込み入力端子２を介する割込み入力時点との
時間間隔が、パルス列信号の野縁と前縁との間のパルス
休止区間に対応することになる。割込みをかけられた自
走式カウンタ５は、割込み時点における計数値をRAM6に
書き込む。７は、マイクロコンピュータ１の演算中枢で
ある演算回路であり、この演算回路７がRAM6に書き込ま
れた計数値に基づき、前回の計数値から今回の計数値を
オーバフロー処理を交えて減算し、減算結果に自走式カ
ウンタ５のクロック周期τを乗算してパルス列信号のパ
ルス持続区間とパルス休止区間の周期を演算する。

なお、自走式カウンタ５は、下限計数値と上限計数値
との間で一方向の計数動作を繰り返すため、その出力は
鋸波形となる。このため、前回の計数値から一旦上限計
数値に達し、直後の計数リセットを経て再び下限計数値
から今回の計数値に至った場合、今回の計数値の方が前
回の計数値よりも小さくなるケースに遭遇する。一般に
は、こうした場合に備え、計数リセットのたびに起立す
るオーバーフローフラグを用意しておき、今回の計数値
から前回の計数値を減算して得られる負の減算結果に、
自走式カウンタ５の最大計数値（上限計数値から下限計
数値を引いた値）にオーバーフローフラグの起立回数を
乗じて得られる値を加算して計数補正する、いわゆるオ
ーバフロー処理を施すのが普通である。ただし、自走式
カウンタ５の計数リセット周期に比して、パルス列信号
のパルス持続区間或いはパルス休止区間の周期が例えば
1/N以下である場合は、Ｎ回に１回程度の割合で上記の
特殊ケースが発生するため、オーバーフロー処理を施さ
なくとも、特殊ケースから得られる特異な計数値だけを
計数値の推移監視等を通じて他と区別或いは排除したり
して対処することも可能であり、特に車速計測のような
場合は、上記Ｎの値は２桁以上の値をとるため、特異な
計数値の排除は容易である。

かかる構成において、パルス列信号は割込み入力端子
２にそのまま入力され、同時にまたインバータ４を介し
て入力端子３に極性反転されて入力される。そして、割
込み入力端子２に入力されたパルス列信号の立上がり有
効エッジで自走式カウンタ５に割込みがかかると、割込
み時点の自走式カウンタ５の計数値P1（ｎ）がRAM6に書
き込まれる。次に、割込み入力端子３に入力されたパル
ス列信号の立上がり有効エッジで自走式カウンタ５に割
込みがかけられ、割込み時点での自走式カウンタ５の計
数値P2（ｎ）がRAM6に書き込まれる。

演算回路７は、RAM6に書き込まれた今回の計数値P1
（ｎ）から前回の計数値P2（ｎ）をオーバフロー処理を
交えて減算し、P1（ｎ）−P2（ｎ）又はこれにオーバフ
ロー処理を施した値に自走式カウンタ５のクロック周期
τを乗算してパルス休止区間の期間t1を算出する。な
お、この演算に先立ち、前回の計数値P2（ｎ）から、前
々回の計数値P1（ｎ−１）をオーバフロー処理を交えて
減算し、P2（ｎ）−P1（ｎ−１）又はこれにオーバフロ
ー処理を施した値に自走式カウンタ５のクロック周期τ
を乗算してパルス持続区間の期間t2が算出されているこ
とは言うまでもない。

このように、自走式カウンタ５の計数値をパルス列信
号とその極性反転信号の前縁か後縁いずれか予め指定さ
れた同種の有効エッジでRAM6に取り込み、隣接する計数
値どうしを減算してパルス持続区間の期間とパルス休止
区間の期間を演算するため、パルス列信号とその極性反
転パルス列信号とに対して自走式カウンタ５もRAM6もと
もに共通に１個で済み、回路構成を簡単化して製造コス
トを切り下げることができる。

また、パルス列信号の前縁を有効エッジに指定したの
で、極性反転パルス列信号による割り込み時点でRAM6に
書き込まれた計数値からパルス列信号による割り込み時
点でRAM6に書き込まれた計数値をオーバフロー処理を交
えて減算し、減算結果に自走式カウンタ５のクロック周
期τを乗算して得られる値を、パルス列信号の前縁と後
縁の間のパルス持続区間の期間とする一方、パルス列信
号による割り込み時点でRAM6に書き込まれた計数値から
極性反転パルス列信号による割り込み時点でメモリRAM6
に書き込まれた計数値をオーバフロー処理を交えて減算
し、減算結果に自走式カウンタ５のクロック周期τを乗
算して得られる値を、パルス列信号の後縁と前縁との間
のパルス休止区間の期間とすることができる。すなわ
ち、パルス列信号とその極性反転パルス列信号について
前縁か後縁のいずれを同種の有効エッジとして規定した
かに基づき、ここでは前縁を有効エッジとしたことを踏
まえ、パルス列信号がパルス持続区間にあるか或いはパ
ルス休止区間にあるかが判定でき、このためパルス列信
号の区間を識別する特別な回路は不要であり、今回の計
数値から前回の計数値をオーバフロー処理を交えて減算
するだけで容易にパルス幅を計測できる。

なお、自走式カウンタ５の計数リセット点を跨ぐ計数
に対しては、ごく一般的な方法に従ってオーバフロー処
理による計数補正を行うのが普通であるが、計数リセッ
ト周期に比してパルス持続区間或いはパルス休止区間が
十分短い場合は、オーバーフロー処理を行わなくとも特
異データとして排除するといった対処も可能である。こ
の場合、演算回路７は、パルス幅演算に関しては、RAM6
の計数値の取り込みとその差分演算及び乗算だけに専念
でき、パルス列信号がパルス持続期間にあるか或いはパ
ルス休止期間にあるかの監視は不要であるだけに、パル
ス幅演算期間以外の期間を他の演算目的に活用したり
し、計測したパルス幅に基づいて動作する総合的な制御
体系における中枢機能を果たすことができる。

なお、上記実施例では、自走式カウンタ５に対する割
込みは、パルス列信号の立上がりの有効エッジによりか
ける構成としたが、パルス列信号の立下がり有効エッジ
により自走式カウンタ５に割込みをかけるようにするこ
ともできる。この場合、割込み入力端子２へのパルス列
信号による割り込み時点でRAM6に書き込まれた計数値か
ら、割込み入力端子３への極性反転パルス列信号による
割り込み時点でRAM6に書き込まれた計数値をオーバフロ
ー処理を交えて減算し、減算結果に自走式カウンタ５の
クロック周期τを乗算して得られる値を、パルス列信号
の前縁と後縁の間のパルス持続区間の期間とすることが
できる。一方また、割込み入力端子３への極性反転パル
ス列信号による割り込み時点でRAM6に書き込まれた計数
値から、割込み入力端子２へのパルス列信号による割り
込み時点でRAM6に書き込まれた計数値をオーバフロー処
理を交えて減算し、減算結果に自走式カウンタのクロッ
ク周期τを乗算して得られる値を、パルス列信号の後縁
と前縁との間のパルス休止区間の期間とすることができ
る。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、自走式カウン
タの計数値をパルス列信号とその極性反転パルス列信号
の前縁か後縁いずれか予め指定された同種の有効エッジ
でメモリに取り込み、演算手段がメモリ内の隣接する計
数値どうしを減算してパルス持続区間の期間とパルス休
止区間の期間を演算するため、パルス列信号とその極性
反転パルス列信号とに対して自走式カウンタもメモリも
ともに共通に１個で済み、回路構成を簡単化して製造コ
ストを切り下げることができ、また前縁が有効エッジに
指定されている場合は、前記極性反転パルス列信号によ
る割り込み時点でメモリに書き込まれた計数値からパル
ス列信号による割り込み時点でメモリに書き込まれた計
数値をオーバフロー処理を交えて減算し、減算結果に自
走式カウンタのクロック周期を乗算して得られる値を、
パルス列信号の前縁と後縁の間のパルス持続区間の期間
とする一方、パルス列信号による割り込み時点でメモリ
に書き込まれた計数値から極性反転パルス列信号による
割り込み時点でメモリに書き込まれた計数値をオーバフ
ロー処理を交えて減算し、減算結果に自走式カウンタの
クロック周期を乗算して得られる値を、パルス列信号の
後縁と前縁との間のパルス休止区間の期間とし、前記後
縁が有効エッジに指定されている場合は、パルス列信号
による割り込み時点でメモリに書き込まれた計数値から
極性反転パルス列信号による割り込み時点でメモリに書
き込まれた計数値をオーバフロー処理を交えて減算し、
減算結果に自走式カウンタのクロック周期を乗算して得
られる値を、パルス列信号の前縁と後縁の間のパルス持
続区間の期間とする一方、極性反転パルス列信号による
割り込み時点でメモリに書き込まれた計数値からパルス
列信号による割り込み時点でメモリに書き込まれた計数
値をオーバフロー処理を交えて減算し、減算結果に自走
式カウンタのクロック周期を乗算して得られる値を、パ
ルス列信号の後縁と前縁との間のパルス休止区間の期間
とするため、パルス列信号とその極性反転パルス信号に
ついて前縁か後縁のいずれを同種の有効エッジとして規
定したか、その規定内容に応じてパルス列信号がパルス
持続区間にあるか或いはパルス休止区間にあるかが判定
でき、従ってパルス列信号の区間を識別する特別な回路
は不要であり、今回の計数値から前回の計数値をオーバ
フロー処理を交えて減算するだけで容易にパルス幅を計
測することができ、また自走式カウンタの計数リセット
点を跨ぐ計数に対しては、オーバーフロー処理による計
数補正を行うといった常識的な対処法以外にも、例えば
計数リセット周期に比してパルス持続区間或いはパルス
休止区間が十分短いような場合には、単純に特異データ
として排除するといった方法で対処することもでき、そ
の場合に演算手段に課せられるパルス幅演算は、メモリ
に書き込まれた計数値の取り込みとその差分演算及び乗
算だけであり、パルス列信号がパルス持続期間にあるか
或いはパルス休止期間にあるかの監視は不要であるだけ
に、演算手段はパルス幅演算期間以外の期間を他の演算
目的に活用することができ、これにより計測したパルス
幅に基づいて動作する総合的な制御体系における中枢機
能を果たすことができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案のパルス幅計測装置の一実施例を示す
回路構成図、第２図は、第１図に示した各割込み入力端
子に入力されるパルス列信号の信号波形図、第３図は、
自走式カウンタを用いた計数動作を説明するための信号
波形図、第４図は、従来のパルス幅計測法を説明するた
めの信号波形図である。 （主要部分を示す図面の符号の説明） １…マイクロコンピュータ 2,3…割込み入力端子 ５…自走式カウンタ ６…RAM ７…演算回路

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定周期のクロックに基づき、下限計数値
   と上限計数値との間で一方向の計数動作を繰り返すとと
   もに、パルス幅計測対象となるパルス列信号及び該パル
   ス列信号を極性反転した極性反転パルス列信号が並列的
   に供給され、該両パルス列信号の前縁又は後縁のいずれ
   か予め指定された同種の有効エッジによって交互に割込
   みをかけられる単一の自走式カウンタと、前記割込み時
   点における前記自走式カウンタの計数値を書き込まれて
   保持する単一のメモリと、前記前縁が有効エッジに指定
   されている場合は、前記極性反転パルス列信号による割
   り込み時点で前記メモリに書き込まれた計数値から前記
   パルス列信号による割り込み時点で前記メモリに書き込
   まれた計数値をオーバフロー処理を交えて減算し、減算
   結果に前記自走式カウンタのクロック周期を乗算して得
   られる値を、前記パルス列信号の前縁と後縁の間のパル
   ス持続区間の期間とする一方、前記パルス列信号による
   割り込み時点で前記メモリに書き込まれた計数値から前
   記極性反転パルス列信号による割り込み時点で前記メモ
   リに書き込まれた計数値をオーバフロー処理を交えて減
   算し、減算結果に前記自走式カウンタのクロック周期を
   乗算して得られる値を、前記パルス列信号の後縁と前縁
   の間のパルス休止区間の期間とし、前記後縁が有効エッ
   ジに指定されている場合は、前記パルス列信号による割
   り込み時点で前記メモリに書き込まれた計数値から前記
   極性反転パルス列信号による割り込み時点で前記メモリ
   に書き込まれた計数値をオーバフロー処理を交えて減算
   し、減算結果に前記自走式カウンタのクロック周期を乗
   算して得られる値を、前記パルス列信号の前縁と後縁の
   間のパルス持続区間の期間とする一方、前記極性反転パ
   ルス列信号による割り込み時点で前記メモリに書き込ま
   れた計数値から前記パルス列信号による割り込み時点で
   前記メモリに書き込まれた計数値をオーバフロー処理を
   交えて減算し、減算結果に前記自走式カウンタのクロッ
   ク周期を乗算して得られる値を、前記パルス列信号の後
   縁と前縁の間のパルス休止区間の期間とする演算手段と
   を具備することを特徴とするパルス幅計測装置。