JP2657016B2 - 分周回路 - Google Patents

分周回路

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JP2657016B2
JP2657016B2 JP3290657A JP29065791A JP2657016B2 JP 2657016 B2 JP2657016 B2 JP 2657016B2 JP 3290657 A JP3290657 A JP 3290657A JP 29065791 A JP29065791 A JP 29065791A JP 2657016 B2 JP2657016 B2 JP 2657016B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばモータの制御回
路に用いられるエンコーダ等に適用可能な分周回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、モータにエンコーダを設け、エ
ンコーダの出力信号をモータの回転方向や回転速度等の
制御に供するようにしたものがある。図7はその例を示
す。図7において、ACサーボモータなどからなるモー
タ1にはエンコーダ2が設けられ、エンコーダ2の出力
は信号線6を経てサーボドライバ3内のエンコーダ信号
処理回路7に入力される。エンコーダ信号処理回路7の
出力はコントローラ4内の演算部9に入力され、演算部
9の演算出力は指令及びフィードバック信号線8を経て
サーボドライバ3に入力される。サーボドライバ3は上
記演算出力に応じてモータ動力線5を経てモータ1の回
転方向や回転速度などを制御する。
【0003】上記制御回路の動作を図8を参照しながら
説明する。モータ1の回転に伴い、90°位相差の2相
パルス信号P1,P2が出力される。この2相パルス信
号P1,P2の位相差はモータ1の回転方向が反転する
ことによって逆の位相差となる。2相パルス信号P1,
P2は、エンコーダ信号処理回路7においてフィードバ
ック信号として扱われる回転方向信号DIRと、回転速
度及び位置信号E4に分離され、さらに、コントローラ
4にフィードバックされる信号EA1及びEB1に分離さ
れる。信号EA1及びEB1はパルス信号P1及びP2に
よってそれぞれ作られ、パルス信号P1,P2と同相か
つ同一周期になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、エンコーダの分
解能向上、すなわち1回転当たりのパルス信号P1,P
2のパルス数の増加が要求されるようになってきた。エ
ンコーダの分解能向上に伴ってコントローラもこれに対
応できるように設計変更する必要がある。一方、エンコ
ーダの分解能が向上しても従前のコントローラを使用し
たいという要求もある。分解能が2倍、4倍、・・と向
上したエンコーダを用いながら従前のコントローラを用
いようとする場合に考えられることは、2相パルス信号
P1,P2を単純に1/2分周、1/4分周・・という
ように分周していくことである。しかしながら、2相パ
ルス信号P1,P2を単純に分周しただけでは、図8に
1/2分周P1波形と1/2分周P2波形で示すよう
に、それぞれの位相差が45°になり、90°位相差の
パルス信号が得られないため、従前のコントローラをそ
のまま使うことができないという問題があった。
【0005】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、分解能を向上させたエンコーダか
らの90°位相差の2相パルス信号P1,P2を分周し
ても、90°位相差の2相分周パルス信号が得られるよ
うにして、従前のコントローラを設計変更することなく
そのまま使用することができるようにした分周回路を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、モータの回転に応じて発生する90°位
相差の2相パルス信号P1,P2のそれぞれの立上り又
は立下りエッジおよびそのレベルによりモータの回転方
向信号を作成すると共に、上記回転方向信号と2相パル
ス信号P1,P2の一方のパルス信号の立上り及び立下
りエッジとの所定の組合せによって2相パルス信号P
1,P2の2相分周信号を作成することを特徴とする。
【0007】
【作用】2相パルス信号P1,P2のうちの一方の立上
りと他方の立上りで1相目と2相目の分周信号を立ち上
がらせ、2相パルス信号P1,P2の次の一方の立上り
と他方の立上りで1相目と2相目の分周信号を立ち下が
らせることにより、2相パルス信号P1,P2の1/2
分周信号であって90°位相差の信号が得られる。この
1/2分周信号をもとにして同様に動作させれば1/4
分周信号であって90°位相差の信号が得られる。1/
2分周回路又は1/4分周回路を任意に組み合わせるこ
とにより90°位相差の任意の1/2 n 分周信号を得る
ことができる。
【0008】
【実施例】以下、図1ないし図6を参照しながら本発明
にかかる分周回路の実施例について説明する。まず、1
/2分周回路の例について図1、図6を参照しながら説
明する。
【0009】図1において、エンコーダから出力された
90°位相差の2相パルス信号P1,P2はそれぞれフ
ィルタ11,12を経てD型フリップフロップ13,1
4に入力される。D型フリップフロップは、所定のタイ
ミングでクロックが入力したとき、D端子に入力された
H,Lのレベルをそのまま出力するものである。各フリ
ップフロップ13,14の正負出力はA部17に、各フ
リップフロップ13,14の正出力はそれぞれD型フリ
ップフロップ15,16に入力される。各フリップフロ
ップ15,16の正負出力はA部17に、フリップフロ
ップ15の正出力はD型フリップフロップ18とアンド
回路A1,A4に、フリップフロップ15の負出力はア
ンド回路A2,A3に入力される。フリップフロップ1
8の正出力はアンド回路A2,A3に、フリップフロッ
プ18の負出力はアンド回路A1,A4に入力される。
【0010】上記A部17は各フリップフロップ13,
14,15,16からの信号に基づいて回転方向信号D
IRを作成し、また、2相パルス信号P1,P2の各エ
ッジを検出して4逓倍信号E を作成する。上記回転方
向信号DIRは、2相パルス信号P1,P2の立上りエ
ッジ又は立下りエッジおよびそのレベルによって作成さ
れるもので、信号P1,P2のエッジの前後関係から反
時計方向回転(以下「CCW」という)であるか又は時
計方向回転(以下「CW」という)であるか判断され、
CCWのときHで、CWのときLとなる。回転方向信号
DIRは、ノア回路O3,O4とアンド回路A2,A4
に入力されると共に、インバータI1で反転されてアン
ド回路A1,A3に入力される。アンド回路A1,A2
の出力はオア回路O1に、アンド回路A3,A4の出力
はオア回路O2に入力され、オア回路O1の出力はナン
ド回路A5,A6に、オア回路O2の出力はナンド回路
A7,A8に入力される。
【0011】上記ノア回路O3の出力はナンド回路A7
に、またインバータI3を経てナンド回路A8に入力さ
れる。一方、ノア回路O4の出力はナンド回路A6に、
またインバータI2を経てナンド回路A5に入力され
る。ノア回路A5の出力はS/Rラッチ回路19のセッ
ト端子に、ノア回路A6の出力はS/Rラッチ回路19
のリセット端子に入力される。一方、ノア回路A7の出
力はS/Rラッチ回路20のセット端子に、ノア回路A
8の出力はS/Rラッチ回路20のリセット端子に入力
される。S/Rラッチ回路19の正出力端子からは、上
記2相パルス信号P1,P2の1/2分周信号EA2
して出力され、この出力がノア回路O3入力される。一
方、S/Rラッチ回路20の正出力端子からは、2相パ
ルス信号P1,P2の1/2分周信号EB2として出力
され、この出力がノア回路O3入力される。D型フリッ
プフロップ18より右側の各ゲート回路及びラッチ回路
19,20を含む回路部分は1/2分周回路21を構成
している。
【0012】次に、上記1/2分周回路21の動作を図
6及び表1と共に説明する。アンド回路A1の出力ア
は、CW時、パルス信号P1の立上りエッジによりD型
フリップフロップに供給されるクロック周期に等しい幅
TdのH信号となる。アンド回路A2の出力イは、CC
W時、パルス信号P1の立下りエッジにより幅TdのH
信号となる。アンド回路A3の出力ウは、CW時、パル
ス信号P1の立下りエッジにより幅TdのH信号とな
る。アンド回路A4の出力エは、CCW時、パルス信号
P1の立上りエッジにより幅TdのH信号となる。
【0013】前記ノア回路O3の出力オは、CW時、1
/2分周信号EA2がHならば上記ウの信号で上記信号
EB2をセットし、1/2分周信号EA2がLならば上記
ウの信号で上記信号EB2をリセットする。上記ノア回
路O3の出力オはまた、CCW時、1/2分周信号EA
2がHならば上記エの信号で上記信号EB2をリセット
し、1/2分周信号EA2がLならば上記エの信号で上
記信号EB2をセットする。
【0014】一方、前記ノア回路O4の出力カは、CW
時、1/2分周信号EB2がHならば上記アの信号で上
記信号EA2をリセットし、1/2分周信号EB2がLな
らば上記アの信号で上記信号EA2をセットする。上記
ノア回路O4の出力カはまた、CCW時、1/2分周信
号EB2がHならば上記イの信号で上記信号EA2をセッ
トし、1/2分周信号EB2がLならば上記イの信号で
上記信号EA2をリセットする。
【0015】以上の動作をまとめたのが表1である。上
に述べ、また表1の1/2分周の欄に示す動作条件を満
足することにより、図6に示すように、エンコーダから
得られる90°位相差の2相パルス信号P1,P2の立
上りエッジ(立下りエッジによっても可能である)によ
ってそれぞれ90°位相差で1/2分周した信号E
2,EB2を得ることができる。
【表1】
【0016】上に述べたような1/2分周回路21を用
いれば、エンコーダの分解能が2倍になっても、その9
0°位相差の2相パルス信号P1,P2を1/2分周す
ることによって従前の分解能のエンコーダに対応した2
相パルス信号を得ることができるし、この2相パルス信
号の位相差は90°であるから、従前のコントローラを
何ら設計変更することなくそのまま使用することができ
る。
【0017】次に、1/4分周回路の実施例について説
明する。1/4分周回路は、図1に示す1/2分周回路
を2個直列接続することによって実現することができ
る。しかし、1/2分周回路を2個使用するよりも少な
い部品点数で1/4分周回路を実現することが可能であ
る。その例を図2に示す。
【0018】図2において、フィルタ11,12、D型
フリップフロップ13,14,15,16、A部17ま
では、図1の実施例のものと同じであるからその説明は
省略する。フリップフロップ15の正出力はD型フリッ
プフロップ31とアンド回路A11に、負出力はアンド
回路A12に入力される。フリップフロップ31の正出
力はアンド回路A12に負出力はアンド回路A11に入
力される。回転方向信号DIRはアンド回路A12に、
回転方向信号DIRのインバータ5による反転信号はア
ンド回路A11に入力される。アンド回路A11,A1
2の各出力はノア回路O6を経てナンド回路A13,A
14,A15にそれぞれ入力される。
【0019】ナンド回路A13,14の出力はそれぞれ
S/Rラッチ回路32のセット端子とリセット端子に入
力される。ナンド回路A15,A16の出力はそれぞれ
S/Rラッチ回路33のセット端子とリセット端子に入
力される。ラッチ回路32からは1/4分周信号EA4
が出力されるとともに、この分周信号EA4はノア回路
O7に入力される。ラッチ回路33からは1/4分周信
号EB4が出力されるとともに、この分周信号EB4はノ
ア回路O8に入力される。ノア回路O7,O8には回転
方向信号DIRが入力される。ノア回路O7の出力はア
ンド回路A15に入力されると共にインバータI7で反
転されてアンド回路A16に入力される。ノア回路O8
の出力はアンド回路A14に入力されると共にインバー
タI6で反転されてアンド回路A13に入力される。こ
のようにして1/4分周回路30が構成されている。
【0020】上記1/4分周回路30の動作を図6,表
1を参照しながら説明する。アンド回路A11の出力キ
は、CW時及びCCW時、信号P1の立上りエッジによ
り幅TdのH信号となる。アンド回路A12の出力ク
は、CW時及びCCW時、信号P1の立下りエッジによ
り幅TdのH信号となる。ノア回路O7の出力ケは、C
W時、分周信号EA4がHならば上記信号キで分周信号
EB4をセットし、分周信号EA4がLならば上記信号キ
で分周信号EB4をリセットする。また、ノア回路O7
の出力ケは、CCW時、分周信号EA4がHならば上記
信号クで分周信号EB4をリセットし、分周信号EA4
Lならば上記信号クで分周信号EB4をセットする。同
様にしてノア回路O8の出力コは、CW時、分周信号E
4がHならば上記信号キで分周信号EA4をリセット
し、分周信号EB4がLならば上記信号キで分周信号E
4をセットする。また、ノア回路O8の出力コは、C
CW時、分周信号EB4がHならば上記信号クで分周信
号EA4をセットし、分周信号EB4がLならば上記信号
クで分周信号EA4をリセットする。
【0021】以上の動作をまとめたのが表1の1/4分
周の欄である。上に述べ、また表1の1/4分周の欄に
示す動作条件を満足することにより、図6に示すよう
に、エンコーダから得られる90°位相差の2相パルス
信号P1,P2の立上りエッジ(立下りエッジによって
も可能である)によってそれぞれ90°位相差で1/4
分周した信号EA4,EB4を得ることができる。従っ
て、エンコーダの分解能を高めても、従前のコントロー
ラを何ら設計変更することなくそのまま使用することが
できる。
【0022】以上説明した1/2分周回路と1/4分周
回路を組み合わせれば、任意の1/2のn乗倍の分周回
路を構成することができる。図3に示す実施例は、1/
2分周回路を複数個(n個)直列に接続して、2相パル
ス信号P1,P2の1/2のn乗倍(nは正の整数)の
分周回路を構成すると共に、任意の1/2分周回路から
の分周信号を取り出すことができるようにしたものであ
る。図3において、フィルタ11,12、D型フリップ
フロップ13,14,15,16、A部17は、図1に
示した分周回路に用いられているものと同様に構成され
ており、また、図1の回路と同様に1/2分周回路21
と同様の回路ブロックを有していて、2相パルス信号P
1,P2の1/2分周信号を得ることができるようにな
っている。
【0023】図3において、1/2分周回路は複数個
(図示の例では4個)用いられており、4個の1/2分
周回路21,22,23,24が直列に接続されてい
る。具体的には、1/2分周回路21による分周信号E
2が1/2分周回路22に、1/2分周回路22によ
る分周信号EA4が1/2分周回路23に、1/2分周
回路23による分周信号EA8が1/2分周回路23に
入力される。各1/2分周回路22,23,24は図1
に示した1/2分周回路21と同様の回路構成になって
おり、各1/2分周回路21,22,23,24には回
転方向信号DIRが入力されて、表1の1/2分周の欄
に示す条件と同様の条件のもとに動作するようになって
いる。従って、エンコーダからの90°位相差の2相パ
ルス信号P1,P2に対して、1/2分周回路21から
は90°位相差の1/2分周信号EA2,EB2が得ら
れ、1/2分周回路22からは90°位相差の1/4分
周信号EA4,EB4が得られ、1/2分周回路23から
は90°位相差の1/8分周信号EA8,EB8が得ら
れ、1/2分周回路24からは1/16分周信号E
16,EB16が得られる。
【0024】このように、1/2分周回路をn個直列に
接続することにより、エンコーダからの90°位相差の
2相パルス信号P1,P2の1/2のn乗倍(nは正の
整数)の分周回路を構成することができるが、各1/2
分周回路間には、任意の1/2分周回路からの分周信号
を取り出すための切り換え手段a,bが設けられてい
る。切り換え手段a,bは実際には図4に示すようなデ
ータセレクタ等で構成されるが、図3では切り換えスイ
ッチとして描いてある。切り換え手段a,bは、それぞ
れ2ビットの切り換え信号S1,S2で切り換えられる
4個の切り換え接点C0,C1,C2,C3を有してい
る。切り換え手段aは、分周前のパルス信号P1、1/
2分周信号EA2、1/4分周信号EA4、1/8分周信
号EA8のうちの一つを選択する。すなわち、切り換え
手段aは、前記パルス信号P1に対して1/2のm乗倍
(mは正の整数で0≦m≦n)のパルス信号を選択して
出力するものである。一方、切り換え手段bは、分周前
のパルス信号P2、1/2分周信号EB2、1/4分周
信号EB4、1/8分周信号EB8のうちの一つを選択す
る。すなわち、切り換え手段bは、前記パルス信号P2
に対して1/2のm乗倍のパルス信号を選択して出力す
るものである。
【0025】図4は上記切り換え手段a,bの具体例を
示す。図4に示す切り換え手段はデータセレクタといわ
れるもので、4個のアンド回路A21,A22,A2
3,A24を有し、これらのアンド回路にはそれぞれ2
ビットの切り換え信号S1,S2が入力されると共に、
インバータI8,I9による上記切り換え信号S1,S
2の反転信号が入力され、切り換え信号S1,S2のH
とLとの関係によってそれぞれゲートを開くようになっ
ている。アンド回路A21,A22,A23,A24
は、図3に示した切り換え接点C0,C1,C2,C3
に対応し、これらの接点への入力信号と同じ信号をそれ
ぞれ通過させる。各アンド回路A21,A22,A2
3,A24の出力信号はオア回路O10を経て信号Yと
して出力される。切り換え信号S1,S2と出力信号Y
との関係を、図4の右下の真理値表に示す。この真理値
表に従って切り換え信号S1,S2を入力することによ
り、任意の1/2のn乗倍の分周信号を選択することが
できる。
【0026】上記実施例によれば、90°位相差の2相
パルス信号P1,P2の立上り及び立下りエッジによ
り、上記2相パルス信号P1,P2をそれぞれ90°位
相差で1/2分周した信号を作成するn個の1/2分周
回路21,22,23,24を直列に接続して、2相パ
ルス信号P1,P2の1/2のn乗倍(nは正の整数)
の分周回路を構成し、各1/2分周回路21,22,2
3,24間に、任意の1/2分周回路からの分周信号を
取り出すための切り換え手段a,bを設けたため、2相
パルス信号P1,P2に対して1/2のm乗倍(mは正
の整数で0≦m≦n)の90°位相差の2相パルス信号
を取り出すことが可能になり、よって、エンコーダの分
解能を向上させながら、従前のコントローラを設計変更
することなく使用することができる。
【0027】図3に示す実施例のように4個の1/2分
周回路を組み合わせた場合は16分周回路を構成するこ
とができる。また、図5に示すように、1/2分周回路
21と、図2に示したような1/4分周回路30とを組
み合わせれば1/8分周回路を構成することができる。
そのほか、1/2分周回路と1/4分周回路を適宜組み
合わせることによって任意の1/2のn乗倍の分周回路
を構成することができる。
【0028】なお、1/8分周回路の場合、図6にも記
載したように、1/8分周信号EA8,EB8の変化点
は、2相パルス信号P1,P2,EA8,EB8からは一
義的に決定することはできない。従って、1/2のn乗
の分周回路において、nが3以上の場合は、図3の例の
ような1/2分周回路の直列接続、又は、図5の例のよ
うな1/2分周回路と1/4分周回路の直列接続とな
る。
【0029】図1,図2に示すS/Rラッチ回路は、フ
リップフロップ回路で代替してもよい。本発明にかかる
分周回路は、図7に示したモータ制御回路におけるエン
コーダ2の内部に組み込んでもよい。こうすることによ
ってサーボドライバ3も設計変更する必要がなくなる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、モータの回転に応じて
発生する90°位相差の2相パルス信号P1,P2のそ
れぞれの立上り又は立下りエッジおよびそのレベルに
りモータの回転方向信号を作成すると共に、上記回転方
向信号と2相パルス信号P1,P2の一方のパルス信号
の立上り及び立下りエッジと2相分周信号との所定の組
合せによって2相パルス信号P1,P2の2相分周信号
を作成するようにしたため、2相パルス信号P1,P2
に対して1/2のn乗倍の90°位相差の2相パルス信
号を取り出すことが可能になり、よって、エンコーダの
分解能を向上させながら、従前のコントローラを設計変
更することなく使用することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる分周回路の一実施例を示すブロ
ック図。
【図2】本発明にかかる分周回路の別の実施例を示すブ
ロック図。
【図3】本発明にかかる分周回路のさらに別の実施例を
示すブロック図。
【図4】同上実施例中の切り換え手段の具体例を示すブ
ロック図。
【図5】本発明にかかる分周回路のさらに別の実施例を
示すブロック図。
【図6】上記本発明の実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャート。
【図7】従来のモータ制御回路の例を概略的に示すブロ
ック図。
【図8】同上モータ制御回路の動作を説明するためのタ
イミングチャート。
【符号の説明】
21,22,23,24 1/2分周回路 30 1/4分周回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータの回転に応じて発生する90°位
    相差の2相パルス信号P1,P2のそれぞれの立上り又
    は立下りエッジおよびそのレベルによりモータの回転方
    向信号を作成すると共に、上記回転方向信号と上記2相
    パルス信号P1,P2の一方のパルス信号の立上り及び
    立下りエッジとの所定の組合せによって上記2相パルス
    信号P1,P2の2相分周信号を作成することを特徴と
    する分周回路。
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