JP3047261B2 - 時間測定装置 - Google Patents

時間測定装置

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JP3047261B2
JP3047261B2 JP3210751A JP21075191A JP3047261B2 JP 3047261 B2 JP3047261 B2 JP 3047261B2 JP 3210751 A JP3210751 A JP 3210751A JP 21075191 A JP21075191 A JP 21075191A JP 3047261 B2 JP3047261 B2 JP 3047261B2
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signal
pulse signal
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英夫 土井
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Yokogawa Electric Corp
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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、パルス信号のパルス幅
と周期の時間をクロック信号に基づいて測定する時間測
定装置に関し、更に詳しくは、クロック信号に基づいて
カウンタが連続してパルス信号を計数した計数値をパル
ス信号の立ち上がり/立ち下がりエッジ毎にラッチに保
持し、この計数値に基づいてパルス信号のパルス幅と周
期を連続して時間測定するようにした時間測定装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の時間測定装置は、カウンタが基準
クロックに基づいてパルス信号のパルス幅を計数し、そ
の結果を一旦メモリに記憶した後、このメモリに記憶し
た計数値をCPUが演算してパルス信号のパルス幅とし
て算出している。
【0003】図7は、従来の時間測定装置の動作を示す
タイムチャ−トで、(a)は被測定パルス信号S0 、
(c)はカウンタに入力される基準クロック信号CLK
0 、(f)は基準クロック信号CLK0 を計数するカウ
ンタのQ出力、(j)ライト信号WRである。 (1) カウンタは、被測定パルス信号S0 の立上がりによ
ってイネ−ブルとなり、クロック端子に入力されている
基準クロック信号CLK0 の計数を開始する。 (2) カウンタは、被測定パルス信号S0 が立ち下がると
ディセ−ブルとなり、カウンタが計数した値、この場合
はカウント“9”をメモリに出力する。 (3) カウンタは、計数値がメモリに書き込まれる間は計
数値を保持していて、ライト信号がメモリに与えられて
計数値が書き込まれた後に、リセット信号によって計数
値がクリアされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の時間
測定装置は、カウンタが計数したパルス幅のデ−タをメ
モリに書き込むために時間が必要で、パルス幅を計数し
た後に連続して周期を計数することができないという欠
点を有していた。
【0005】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、クロック信号に基づいてカウンタが連続してパ
ルス信号を計数した計数値をパルス信号の立上がり/立
ち下がりエッジ毎にラッチで保持し、このラッチが保持
したデ−タをメモリに記憶するようにしたもので、被測
定パルス信号のパルス幅と周期を連続して測定すること
ができる時間測定装置を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、パルス信号の立ち上がりと立ち下
がりの時刻をクロック信号に基づいて連続的に測定する
時間測定装置であって、前記パルス信号の立ち上がり/
立ち下がりのエッジに基づいてエッジパルス信号を出力
するエッジ発生回路と、測定開始のスタ−ト信号によっ
てイネ−ブルとなり前記パルス信号を前記クロック信号
によって計数し、測定終了のストップ信号によってディ
セ−ブルとなり計数を停止するカウンタと、このカウン
タの計数値を前記エッジ発生回路のエッジパルス信号と
前記クロック信号に基づいて一時的に保持するラッチ
と、このラッチの保持した計数値を記憶するメモリと、
このメモリに前記ラッチの計数値を記憶するアドレスを
指定するアドレスカウンタと、を設け、前記メモリに記
憶した計数値に基づいて前記パルス信号のパルス幅及び
周期を連続して測定することを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明の各構成要素は次のような作用をする。
エッジ発生回路は、被測定パルス信号に基づいて生成し
たエッジパルス信号をタイミング生成回路に出力する。
カウンタは、タイミング生成回路からのイネ−ブル信号
によってイネ−ブルになり、タイムベ−スから入力され
る基準クロック信号を計数する。ラッチは、カウンタが
計数している計数値を被測定パルス信号の立ち上がり/
立ち下りエッジ毎に保持する。メモリは、ラッチが保持
したカウンタの計数値を連続的に記憶する。アドレスカ
ウンタは、タイミング生成回路の出力するアドレスクロ
ック信号によってアドレスをインクリメントされ、メモ
リにアドレスを指定する。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の時間測定装置の一実施例
を示す構成ブロック図である。図中、1はエッジ検出回
路で、被測定パルス信号S0 の立ち上がり/立ち下がり
エッジに基づいてエッジパルス信号S1 を生成し、タイ
ミング生成回路2に出力する。タイミング生成回路2
は、測定の開始と終了を指示するスタ−ト信号S2 とス
トップ信号S3 が入力されていて、スタ−ト信号S2 に
基づいて測定開始を指示する測定イネ−ブル信号S4 を
アクティブに同期式カウンタ3及びバッファ6に出力
し、ストップ信号S3 に基づいてインアクティブに出力
する。
【0009】同期式カウンタ3は、測定イネ−ブル信号
S4 が入力されてアクティブになるとタイムベ−ス4か
らクロック端子に入力されている基準クロックCLK0
の計数を開始し、測定イネ−ブル信号S4 がインアクテ
ィブに切り替わってディセ−ブルとなると基準クロック
CLK0 の計数を停止する。5は同期式カウンタ3の計
数したデ−タを保持するラッチで、エッジパルス信号S
1 と基準クロックCLK0 に基づいてタイミング生成回
路2がクロック端子に出力したラッチ信号S5 によって
計数値デ−タを保持する。すなわち、パルス信号S0 の
立ち上がり/立ち下がりの時点の同期式カウンタ3の計
数値を保持する。
【0010】ラッチ5に保持された計数値は、バッファ
6を介してメモリ7に入力され、バッファ8を介してア
ドレスカウンタ9が指定したアドレスにタイミング生成
回路2が出力するライト信号S6 によって書き込まれ
る。このアドレスカウンタ9がメモリ7に指定するアド
レスは、タイミング発生器2からのアドレスクロック信
号S7 によってインクリメントされる。
【0011】尚、このライト信号S6 とアドレスクロッ
ク信号S7 は、タイミング生成回路2に入力されるクロ
ック信号CLK1 に基づいて生成される。
【0012】このようにして被測定パルス信号S0 のエ
ッジ毎の計数値デ−タがメモリ7に記憶された後、CP
U10は、メモリ7のアドレスを指定して計数値デ−タ
を読出し、演算によってパルス幅と周期の時間を算出す
る。
【0013】図2は、本発明の時間測定装置のエッジ検
出回路1を抽出して示した回路図である。図中、11は
排他的論理和回路で、一方の入力端子には被測定パルス
信号S0 が直接に入力されるようになっていて、他方の
入力端子には被測定パルス信号S0 がディレイライン1
2を介して入力されるようになっている。すなわち、排
他的論理和回路11は、被測定パルス信号S0 の立ち上
がりエッジに対し、ディレイ時間幅のエッジパルス信号
S1 を出力すことになる。
【0014】図3は、本発明の時間測定装置のタイミン
グ生成回路2を抽出して示した回路図である。図中、2
1はD端子とクロック端子に共通のハイレベル信号が印
加されているD型フリップフロップで、プリセット端子
(PR)にスタ−ト信号S2が入力されるとアクティブ
の測定イネ−ブル信号S4 を反転端子Q(以下、Q*端
子と省略)から同期式カウンタ、アドレスカウンタ等に
出力し、クリア端子(CLR)にストップ信号S3 が入
力されると測定イネ−ブル信号S4 が反転してインアク
ティブとなる。
【0015】22はD端子にハイレベル信号が印加され
たD型フリップフロップで、エッジパルス信号S1 がク
ロック端子に入力され、Q出力がD型フリップフロップ
23のD端子に接続されている。D型フリップフロップ
23は、タイムベ−スからインバ−タ231 を介して基
準クロック信号CLK0 がクロック端子に入力され、D
型フリップフロップ21のQ出力がクリア端子に接続さ
れ、Q出力がラッチ信号S5 としてラッチ5に接続され
ている。
【0016】232 は負論理のORゲ−トで、一方の入
力端子にはD型フリップフロップ23のQ*出力が接続
され、他方の入力端子にはD型フリップフロップ21の
Q出力が接続されている。このORゲ−ト232 の出力
信号は、D型フリップフロップ22のクリア端子に接続
されている。
【0017】24はD端子にハイレベル信号が印加され
たD型フリップフロップで、エッジパルス信号S1 がク
ロック端子に入力され、Q出力がD型フリップフロップ
25のD端子に接続されている。D型フリップフロップ
25は、クロック端子にクロック信号CLK1 が入力さ
れ、クリア端子にD型フリップフロップ21のQ出力が
接続され、Q出力がANDゲ−ト251 の一方の入力端
子に接続されている。
【0018】26はD端子にANDゲ−ト251 の出力
が接続されたD型フリップフロップで、インバ−タ26
1 を介してクロック端子にクロック信号CLK1 が入力
され、クリア端子にD型フリップフロップ21のQ出力
が入力され、Q出力がD型フリップフロップ27のD端
子に出力されるとともにQ*出力がライト信号S6 とし
てメモリ7に出力される。D型フリップフロップ27
は、クロック端子にクロック信号CLK1 が入力され、
クリア端子にD型フリップフロップ21のQ出力が接続
され、Q*出力がアドレスクロック信号S7 としてアド
レスカウンタ8に接続されている。
【0019】241 は負論理のORゲ−トで、一方の入
力端子にはD型フリップフロップ27のQ*出力が接続
され、他方の入力端子にはD型フリップフロップ21の
Q出力が接続されている。このORゲ−ト241 の出力
信号は、D型フリップフロップ24のクリア端子に接続
される。
【0020】図4は、本発明の時間測定装置の動作を示
すタイムチャ−トで、(a)は被測定パルス信号S0 、
(b)はエッジ検出回路が出力するエッジパルス信号S
1 、(c)はタイムベ−スの発生する基準クロック信号
CLK0 、(d)はタイミング生成回路に入力されるス
タ−ト信号S2 、(e)はタイミング生成回路が出力す
る測定イネ−ブル信号S4 、(f)は同期式カウンタの
Q出力、(g)はタイミング生成回路が出力するラッチ
信号S5 、(h)はラッチのQ出力、(i)はタイミン
グ生成回路に入力されるクロック信号CLK1 、(j)
はタイミング生成回路が出力するライト信号S6 、
(k)はタイミング生成回路が出力するアドレスクロッ
ク信号S7 、(l)はアドレスカウンタのQ出力、
(m)はタイミング生成回路に入力されるストップ信号
S3 である。尚、クロック信号CLK1 は、基準クロッ
ク信号CLK0 等と特に同期する必要はなく、メモリの
アクセス時間に応じてなるべく速いものを用いれば、極
端に短かな被測定パルス周期の測定も可能になる。
【0021】(10)タイミング生成回路2は、入力された
スタ−ト信号S2 に基づいて、測定イネ−ブル信号S4
を同期式カウンタ3、ラッチ5、バッファ6、8及びア
ドレスカウンタ9に出力する。 (11)測定イネ−ブル信号S4 が入力されて測定可能な状
態になってから、エッジ回路1は、被測定パルス信号S
0 に基づいて生成したエッジパルス信号S1 をタイミン
グ生成回路2に出力する。
【0022】(12)タイミング生成回路2は、エッジパル
ス信号S1 と続いてタイムベ−ス4から入力される基準
クロック信号CLK0 の立ち下がりによって生成したラ
ッチ信号S5 をラッチ5に出力する。 (13)ラッチ5は、ラッチ信号S5 が入力されると、その
時の同期式カウンタ3の計数値を保持する。この場合
は、計数値“1”の値が保持される。
【0023】(14)一方、タイミング生成回路2は、エッ
ジパルス信号S1 が入力された後に入力されるクロック
信号CLK1 の立ち下がりによって生成したライト信号
S6 をメモリ7に出力し、ラッチ5が保持した計数値
“1”をメモリ7に書き込む。
【0024】(15)更に、タイミング生成回路2は、クロ
ック信号CLK1 の次の立ち上がりによって生成したア
ドレスクロック信号S7 をアドレスカウンタ9に出力す
る。
【0025】(16)アドレスカウンタ9は、クロック端子
に入力されたアドレスクロック信号S7 によってメモリ
7のアドレスをインクリメントする。 (17)被測定パルス信号S0 が立ち下ると、エッジ検出回
路1は、被測定パルス信号S0 に基づいた生成したエッ
ジパルス信号S1 をタイミング生成回路2に出力する。
【0026】(18)タイミング生成回路2は、エッジパル
ス信号S1 と続いてタイムベ−ス4から入力される基準
クロック信号CLK0 の立ち下がりによって生成したラ
ッチ信号S5 をラッチ5に出力する。 (19)ラッチ5は、ラッチ信号S5 が入力されると、その
時の同期式カウンタ2の計数値を保持する。この場合
は、計数値“16”の値が保持される。以下、(14)〜(1
6)のプロセスが繰り返される。
【0027】図5は、図4で説明した被測定パルス信号
のデ−タがメモリに書き込まれた様子を示したもので、
図6は、メモリに書き込まれたデ−タに基づいてCPU
が演算によって被測定パルス信号のパルス幅及び周期を
算出する説明図である。
【0028】メモリは、アドレス“0000”にデ
−タDT1 、すなわち最初の立ち上がり時の計数値
“1”が書き込まれ、アドレス“0001”にデ−
タDT2、すなわち,次ぎの立ち下りの時の計数値“1
6”が書き込まれ、アドレス“0002”に2回目
の立ち上がりの時の計数値“28”が書き込まれる。こ
のようにして、交互に出力される被測定パルス信号S0
の立ち上がり/立ち下りの時の計数値がメモリに書き込
まれていく。
【0029】メモリに書き込まれたデ−タDTn (nは
1以上の整数)は、CPUによって次式に示される演算
がおこなわれ、任意の時点のパルス巾及び周期が求めら
れる。 尚、tは基準クロック信号CLK0 の周期、T
wi (i は1以上の整数)はパルス幅、Tci (i は1
以上の整数)は周期である。 Twi =(DTn+1 −DT)t Tci =(DT2n+1−DT2n−1)t
【0030】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
時間測定装置は、クロック信号に基づいてカウンタが連
続してパルス信号を計数した計数値をパルス信号の立ち
上がり/立ち下がりエッジ毎にラッチに保持し、このパ
ルス信号の計数値に基づいて時間測定するようにしたた
め、連続してパルス信号の立ち上がり/立ち下がり時間
を測定できる。このため、パルス信号のパルス幅及び周
期が連続して変化するような場合でも、パルス信号の変
化に追従して正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の時間測定装置の一実施例を示す構成ブ
ロック図である。
【図2】本発明の時間測定装置のエッジ検出回路を抽出
して示した回路図である。
【図3】本発明の時間測定装置のタイミング生成回路を
抽出して示した回路図である。
【図4】本発明の時間測定装置の動作を示すタイムチャ
−トである。
【図5】図4で説明した被測定パルス信号のデ−タがメ
モリに書き込まれた様子を示したものである。
【図6】メモリに書き込まれたデ−タに基づいてCPU
が演算によってパルス幅及び周期を算出する説明図であ
る。
【図7】従来の時間測定装置の動作を示すタイムチャ−
トである。
【符号の説明】
1 エッジ検出回路 2 タイミング生成回路 3 同期式カウンタ 4 タイムベ−ス 5 ラッチ 7 メモリ 10 CPU

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス信号の立ち上がりと立ち下がりの
    時刻をクロック信号に基づいて連続的に測定する時間測
    定装置であって、 前記パルス信号の立ち上がり/立ち下がりのエッジに基
    づいてエッジパルス信号を出力するエッジ発生回路と、 測定開始のスタ−ト信号によってイネ−ブルとなり前記
    パルス信号を前記クロック信号によって計数し、測定終
    了のストップ信号によってディセ−ブルとなり計数を停
    止するカウンタと、 このカウンタの計数値を前記エッジ発生回路のエッジパ
    ルス信号と前記クロック信号に基づいて一時的に保持す
    るラッチと、 このラッチの保持した計数値を記憶するメモリと、 このメモリに前記ラッチの計数値を記憶するアドレスを
    指定するアドレスカウンタと、 を設け、前記メモリに記憶した計数値に基づいて前記パ
    ルス信号のパルス幅及び周期を連続して測定することを
    特徴とした時間測定装置。
JP3210751A 1991-08-22 1991-08-22 時間測定装置 Expired - Lifetime JP3047261B2 (ja)

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