JP6173106B2

JP6173106B2 - 周波数検出器

Info

Publication number: JP6173106B2
Application number: JP2013164036A
Authority: JP
Inventors: 暁人平井; 恒次堤; 谷口　英司; 英司谷口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: JP2015031680A

Description

この発明は、入力信号の周波数を検出する周波数検出器に関するものである。

図１１は以下の特許文献１に開示されている周波数検出器を示す構成図である。
パルス発生回路１０２は、入力端子１０１から周波数測定対象の信号が入力されると、
その入力信号の１周期の時間Ｔ_Ｆに応じたオン時間Ｔ_ＯＮのパルス信号を出力する。
入力信号の１周期の時間Ｔ_Ｆと、パルス信号のオン時間Ｔ_ＯＮとの関係は、下記の式（
１）で表される。
Ｔ_ＯＮ＝Ｔ_Ｆ×Ｎ（１）
式（１）において、Ｎはパルス発生回路１０２における所定の係数である。

充電回路１０３のスイッチ１０５は、パルス発生回路１０２から出力されるパルス信号
がオン時間Ｔ_ＯＮの間だけオン状態になる。
充電回路１０３のスイッチ１０５がオン状態になると、定電流源１０４とキャパシタ１
０６とが接続され、定電流源１０４から出力される定電流Ｉがキャパシタ１０６に充電さ
れる。
このとき、出力端子１０７から出力される電圧Ｖ_０は、下記の式（２）で表される。

式（２）において、Ｃはキャパシタ１０６の静電容量を示し、ｆは入力信号の周波数を
示している。
定電流源１０４から出力される定電流Ｉ、パルス発生回路１０２の係数Ｎ及びキャパシ
タ１０６の静電容量Ｃは既知であるため、出力端子１０７から出力される電圧Ｖ_０を計測
することにより、入力信号の周波数ｆを算出することができる。

なお、図１１の周波数検出器で検出可能な入力信号の周波数ｆの分解能Δｆは、パルス
信号のオン時間Ｔ_ＯＮの時間分解能Δｔで制限される。
パルス信号のオン時間Ｔ_ＯＮの時間分解能Δｔと周波数ｆの分解能Δｆの関係は、下記
の式（３）のように表されるため、周波数ｆの分解能Δｆは、下記の式（４）で与えられ
る。

特開２０１２-１１２８７３号公報（段落番号［０００５］から［０００９］、図１３）

従来の周波数検出器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の二乗に
比例して周波数分解能Δｆが劣化する。このため、広帯域な周波数の検出が困難である課
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、広帯域な周波数の検出
を行うことができる周波数検出器を得ることを目的とする。

この発明に係る周波数検出器は、周波数測定期間内に入力された周波数測定対象の信号の最初のエッジを検出し、そのエッジに同期して第１のトリガ信号を出力するとともに、周波数測定対象の信号のエッジを検出する毎に、そのエッジに同期して第２のトリガ信号を出力するトリガ信号生成手段と、トリガ信号生成手段から第１のトリガ信号が出力された時刻から、トリガ信号生成手段から周波数測定期間内で第２のトリガ信号が最後に出力された時刻までの時間を測定する時間測定手段と、トリガ信号生成手段から第２のトリガ信号が出力された回数を計数する回数計数手段と、時間測定手段により測定された時間と回数計数手段により計数された回数から、周波数測定対象の信号の周波数を演算する周波数演算手段とを備え、周波数演算手段は、時刻差測定手段により時刻差が測定される毎に、当該時刻差を積算するとともに、回数計数手段により回数が計数される毎に、当該回数を積算し、時刻差の積算結果と回数の積算結果から、周波数測定対象の信号の周波数を演算するようにしたものである。

この発明によれば、トリガ信号生成手段から第１のトリガ信号が出力された時刻から、
トリガ信号生成手段から周波数測定期間内で第２のトリガ信号が最後に出力された時刻ま
での時間を測定する時間測定手段と、トリガ信号生成手段から第２のトリガ信号が出力さ
れた回数を計数する回数計数手段とを設け、周波数演算手段が、時間測定手段により測定
された時間と回数計数手段により計数された回数から、周波数測定対象の信号の周波数を
演算するように構成したので、広帯域な周波数の検出を行うことができる効果がある。

この発明の実施の形態１による周波数検出器を示す構成図である。この発明の実施の形態１による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態１による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態２による周波数検出器を示す構成図である。この発明の実施の形態２による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態３による周波数検出器を示す構成図である。この発明の実施の形態３による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態３による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態４による周波数検出器を示す構成図である。この発明の実施の形態４による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイミングチャートである。特許文献１に開示されている周波数検出器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による周波数検出器を示す構成図である。
図１において、入力端子１は周波数測定対象の信号（以下、「周波数測定対象信号」と
称する）を入力する端子である。
入力端子２は周波数測定期間を示す信号（以下、「周波数測定期間特定信号」と称する
）を入力する端子である。
トリガ信号発生回路３は入力端子２から入力された周波数測定期間特定信号の信号レベ
ルがＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）中、入力端子１から入力された周波数測定対
象信号の立ち上がりエッジを繰り返し検出する処理を実施する。
また、トリガ信号発生回路３は周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出す
ると、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号（第１のトリガ信号）を出力する
とともに、その周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを検出する毎に、その立ち上がり
エッジに同期してＳＴＯＰ信号（第２のトリガ信号）を出力する処理を実施する。なお、
トリガ信号発生回路３はトリガ信号生成手段を構成している。

時間測定回路４はトリガ信号発生回路３からＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻から、ト
リガ信号発生回路３から周波数測定期間内でＳＴＯＰ信号が最後に出力された時刻までの
時間Ｔを測定する処理を実施する。なお、時間測定回路４は時間測定手段を構成している
。
カウンタ５はトリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力された回数（周波数測定対
象信号の立ち上がりエッジの数）をカウントし、そのカウント値Ｎ１（周波数測定期間に
おける周波数測定対象信号の周期の数）を出力する処理を実施する。なお、カウンタ５は
回数計数手段を構成している。

周波数演算回路６は時間測定回路４により測定された時間Ｔとカウンタ５から出力され
たカウント値Ｎ１を用いて、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算する処理を実施する。
なお、周波数演算回路６は周波数演算手段を構成している。
出力端子７は周波数演算回路６により演算された周波数測定対象信号の周波数ｆを出力
する端子である。
図２はこの発明の実施の形態１による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイ
ミングチャートである。

次に動作について説明する。
入力端子１から周波数測定対象信号が入力され、入力端子２から周波数測定期間特定信
号が入力される。
この実施の形態１では、図２に示すように、周波数測定期間特定信号の信号レベルがＨ
ＩＧＨである期間（周波数測定期間）がＴＳであるものとする。

トリガ信号発生回路３は、入力端子２から入力された周波数測定期間特定信号の信号レ
ベルがＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）中、入力端子１から入力された周波数測定
対象信号の立ち上がりエッジを繰り返し検出する。
トリガ信号発生回路３は、周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出すると
、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を時間測定回路４に出力する。
また、トリガ信号発生回路３は、その周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを検出す
る毎に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を時間測定回路４及びカウンタ５
に出力する。

時間測定回路４は、Δｔの時間分解能で時間を測定する機能を備えており、トリガ信号
発生回路３からＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻Ｔ_１から、トリガ信号発生回路３から周
波数測定期間内でＳＴＯＰ信号が最後に出力された時刻Ｔ_２までの時間Ｔを測定し、その
測定時間Ｔを周波数演算回路６に出力する。
Ｔ＝Ｔ_２−Ｔ_１（５）
カウンタ５は、トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力される毎に、カウント値
Ｎ１（カウント値Ｎ１の初期値は０）をインクリメントし、そのカウント値Ｎ１（周波数
測定期間における周波数測定対象信号の周期の数）を周波数演算回路６に出力する。

ここで、時間測定回路４の時間分解能がΔｔであるため、カウンタ５から出力されるカ
ウント値Ｎ１を用いて、時間測定回路４により測定された時間Ｔを表すと、下記の式（６
）のようになる。
Ｔ＝Ｔ_２−Ｔ_１＝ＴＦ・Ｎ１＋Δｔ（６）
式（６）において、Ｔ_Ｆは周波数測定対象信号の１周期の時間である。

周波数演算回路６は、下記の式（７）に示すように、時間測定回路４により測定された
時間Ｔとカウンタ５から出力されたカウント値Ｎ１を用いて、周波数測定対象信号の周波
数ｆを演算する。

式（８）より、時間測定回路４の時間分解能Δｔは、１／Ｎ１だけ向上する。

また、時間分解能Δｔと周波数分解能Δｆの関係は、下記の式（９）のように表される
ため、周波数分解能Δｆは、下記の式（１０）で与えられる。

この実施の形態１によれば、上記の式（４）と式（１０）を比較すると明らかなように
、周波数分解能ΔｆがＮ１だけ向上する。

なお、カウンタ５のカウント値Ｎ１は、下記の式（１１）に示すように、周波数測定期
間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間である周波数測定期間ＴＳと、周波数測定
対象信号の周波数ｆとを用いて、表すことができる。
Ｎ１＝ＴＳ・ｆ（１１）
このため、式（１０）の周波数分解能Δｆは、下記の式（１２）のように表すことがで
きる。

式（１２）より、周波数分解能Δｆは、周波数測定対象信号の周波数ｆに比例して劣化
することになる。
しかし、従来の周波数検出器では、周波数ｆの二乗に比例して周波数分解能Δｆが劣化
するので（式（４）を参照）、この実施の形態１の周波数検出器では、従来の周波数検出
器と比較して、周波数分解能Δｆの劣化が抑えられるようになり、広帯域な周波数の検出
が可能になる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、トリガ信号発生回路３からＳＴＡ
ＲＴ信号が出力された時刻Ｔ_１から、トリガ信号発生回路３から周波数測定期間内でＳＴ
ＯＰ信号が最後に出力された時刻Ｔ_２までの時間Ｔ（＝ＴＦ・Ｎ１＋Δｔ）を測定する時
間測定回路４と、トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力された回数（＝立ち上が
りエッジの数）をカウントし、そのカウント値Ｎ１を出力するカウンタ５とを設け、周波
数演算回路６が、時間測定回路４により測定された時間Ｔとカウンタ５から出力されたカ
ウント値Ｎ１を用いて、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算するように構成したので、
周波数分解能Δｆの劣化を抑えて、広帯域な周波数ｆの検出を行うことができる効果を奏
する。

この実施の形態１では、トリガ信号発生回路３が、入力端子２から入力された周波数測
定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間中、入力端子１から入力された周波数
測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出し、その立ち上がりエッジに同期してＳＴ
ＡＲＴ信号を出力するとともに、その周波数測定対象の信号の立ち上がりエッジを検出す
る毎に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を出力するものを示したが、図３
に示すように、トリガ信号発生回路３が、入力端子２から入力された周波数測定期間特定
信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間中、入力端子１から入力された周波数測定対象信
号の最初の立ち下がりエッジを検出し、その立ち下がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号
を出力するとともに、その周波数測定対象の信号の立ち下がりエッジを検出する毎に、そ
の立ち下がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を出力するようにしてもよく、同様の効果を
奏することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による周波数検出器を示す構成図であり、図４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。
図４では、図１のトリガ発生回路３の具体的な構成を図示しており、時間測定回路４と
して、時間分解能ΔｔのＴＤＣ（ＴｉｍｅＴｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ
）を用いている。
論理積素子１１は入力端子１から入力された周波数測定対象信号と入力端子２から入力
された周波数測定期間特定信号の論理積を算出し、その算出結果である論理積信号をリミ
ッタアンプ１２に出力する処理を実施する。

リミッタアンプ１２は論理積素子１１から出力された論理積信号の上限及び下限をリミ
ットし、信号レベルが所定範囲内の論理積信号を出力する処理を実施する。
Ｄ−ＦＦ１３は立ち上がりエッジ型のフリップフロップであり、Ｄ−ＦＦ１３のデータ
入力には電源ＶＤＤが接続されている。
Ｄ−ＦＦ１３はリミッタアンプ１２から最初に出力された論理積信号の立ち上がりエッ
ジと同期してＳＴＡＲＴ信号を時間測定回路４に出力する処理を実施する。
なお、リミッタアンプ１２から出力される論理積信号は、ＳＴＯＰ信号として、時間測
定回路４及びカウンタ５に出力される。
図５はこの発明の実施の形態２による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイ
ミングチャートである。

次に動作について説明する。
入力端子１から周波数測定対象信号が入力され、入力端子２から周波数測定期間特定信
号が入力される。
この実施の形態２では、図５に示すように、周波数測定期間特定信号の信号レベルがＨ
ＩＧＨである期間（周波数測定期間）がＴＳであるものとする。

トリガ信号発生回路３は、上記実施の形態１と同様に、入力端子２から入力された周波
数測定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）中、入力端子
１から入力された周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを繰り返し検出する。
トリガ信号発生回路３は、周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出すると
、上記実施の形態１と同様に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を時間測
定回路４に出力するとともに、その周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを検出する毎
に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を時間測定回路４及びカウンタ５に出
力する。

即ち、トリガ信号発生回路３の論理積素子１１は、入力端子１から入力された周波数測
定対象信号と、入力端子２から入力された周波数測定期間特定信号との論理積を算出し、
その算出結果である論理積信号をリミッタアンプ１２に出力する。
トリガ信号発生回路３のリミッタアンプ１２は、論理積素子１１から論理積信号を受け
ると、その論理積信号の上限及び下限をリミットし、信号レベルが所定範囲内の論理積信
号をＤ−ＦＦ１３に出力する。
トリガ信号発生回路３のＤ−ＦＦ１３は、リミッタアンプ１２から論理積信号が繰り返
し出力されるが、最初の論理積信号を受けた時点で、その論理積信号の立ち上がりエッジ
に同期してＳＴＡＲＴ信号を時間測定回路４に出力する。
なお、リミッタアンプ１２から出力される論理積信号は、ＳＴＯＰ信号として、時間測
定回路４及びカウンタ５に出力される。

時間測定回路４は、上記実施の形態１と同様に、トリガ信号発生回路３からＳＴＡＲＴ
信号が出力された時刻Ｔ_１から、トリガ信号発生回路３から周波数測定期間内でＳＴＯＰ
信号が最後に出力された時刻Ｔ_２までの時間Ｔを測定し、その測定時間Ｔを周波数演算回
路６に出力する。
ただし、この実施の形態２では、説明の便宜上、ＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻Ｔ_１
から、ＳＴＯＰ信号が最後に出力された時刻Ｔ_２までの時間Ｔを分解能ΔＴで計測するも
のとする。
図５のタイミングチャートでは、カウンタ５のカウント値Ｎ１が４のときに、時刻Ｔ_２
に到達する例を示しており、この例では、式（８）より、時間分解能がΔｔ／４になる。

周波数演算回路６は、上記実施の形態１と同様に、時間測定回路４により測定された時
間Ｔと、カウンタ５から出力されたカウント値Ｎ１（＝４）とを式（７）に代入して、周
波数測定対象信号の周波数ｆを演算する。
このように、トリガ信号発生回路３と時間測定回路４とカウンタ５を設け、周波数測定
期間中、入力端子１から入力された周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジと、最
後の立ち上がりエッジとの間の時間Ｔを測定するとともに、そのエッジ数を計数し、その
時間Ｔとエッジ数を用いて、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算するように構成したの
で、従来の周波数検出器と比較して、高精度な周波数の検出が可能になる。また、周波数
変化に対しても、従来の周波数検出器と比較して、周波数分解能の劣化度が減少するため
、広帯域な周波数測定が可能になる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による周波数検出器を示す構成図であり、図６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。
時刻差測定回路８はトリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力される毎に、トリガ
信号発生回路３からＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻と当該ＳＴＯＰ信号が出力された時
刻との時刻差Ｔ_ｄｉｆを測定する処理を実施する。なお、時刻差測定回路８は時刻差測定
手段を構成している。
周波数演算回路９は時刻差測定回路８により測定されたＴ_ｄｉｆとカウンタ５から出力
されたカウント値Ｎ１を用いて、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算する処理を実施す
る。なお、周波数演算回路９は周波数演算手段を構成している。
図７はこの発明の実施の形態３による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタイ
ミングチャートである。

次に動作について説明する。
入力端子１から周波数測定対象信号が入力され、入力端子２から周波数測定期間特定信
号が入力される。
この実施の形態３では、図７に示すように、周波数測定期間特定信号の信号レベルがＨ
ＩＧＨである期間（周波数測定期間）がＴＳであるものとする。

トリガ信号発生回路３は、上記実施の形態１と同様に、入力端子２から入力された周波
数測定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）中、入力端子
１から入力された周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを繰り返し検出する。
トリガ信号発生回路３は、周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出すると
、上記実施の形態１と同様に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を時刻差
測定回路８に出力する。
また、トリガ信号発生回路３は、上記実施の形態１と同様に、その周波数測定対象信号
の立ち上がりエッジを検出する毎に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を時
刻差測定回路８及びカウンタ５に出力する。

時刻差測定回路８は、トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力される毎に、図７
に示すように、トリガ信号発生回路３からＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻と当該ＳＴＯ
Ｐ信号が出力された時刻との時刻差Ｔ_ｄｉｆを測定し、その時刻差Ｔ_ｄｉｆを周波数演算
回路９に出力する。
図７の例では、ＳＴＯＰ信号が出力される毎に、時刻差Ｔ_ｄｉｆとして、ＴＦ，ＴＦ×
２，・・，ＴＦ×（Ｎ１−１），ＴＦ×Ｎ１を測定するが、時刻差測定回路８の測定結果
は、時間分解能Δｔに依存する誤差を含んでいる。
このため、１個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミングで時刻差測定回路８により測
定された時刻差Ｔ_ｄｉｆは（ＴＦ＋ΔＴ）、２個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミン
グで時刻差測定回路８により測定された時刻差Ｔ_ｄｉｆは（２ＴＦ＋ΔＴ）、（Ｎ１−１
）個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミングで時刻差測定回路８により測定された時刻
差Ｔ_ｄｉｆは（（Ｎ１−１）・ＴＦ＋ΔＴ）、Ｎ１個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイ
ミングで時刻差測定回路８により測定された時刻差Ｔ_ｄｉｆは（Ｎ１・ＴＦ＋ΔＴ）とな
る。
ただし、ΔＴはそれぞれの測定で無相関であるものとする。

カウンタ５は、上記実施の形態１と同様に、トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が
出力される毎に、カウント値Ｎ１（カウント値Ｎ１の初期値は０）をインクリメントし、
そのカウント値Ｎ１（周波数測定期間における周波数測定対象信号の周期の数）を周波数
演算回路９に出力する。
なお、１個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミングでカウンタ５から出力されるカウ
ント値Ｎ１は１、２個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミングでカウンタ５から出力さ
れるカウント値Ｎ１は２、（Ｎ１−１）個目のＳＴＯＰ信号が出力されたタイミングでカ
ウンタ５から出力されるカウント値Ｎ１は（Ｎ１−１）、Ｎ１個目のＳＴＯＰ信号が出力
されたタイミングでカウンタ５から出力されるカウント値Ｎ１はＮ１となる。

周波数演算回路９は、時刻差測定回路８から出力された全ての時刻差Ｔ_ｄｉｆ（（ＴＦ
＋ΔＴ），（２ＴＦ＋ΔＴ），・・・，（（Ｎ１−１）・ＴＦ＋ΔＴ），（Ｎ１・ＴＦ＋
ΔＴ））を積算するとともに、カウンタ５から出力された全てのカウント値（１，２，・
・・，Ｎ１−１，Ｎ１）を積算し、下記の式（１３）に示すように、全ての時刻差Ｔ_ｄｉ
_ｆの積算結果と、全てのカウント値の積算結果とを用いて、周波数測定対象信号の周波数
ｆを演算する。

式（１３）より、時間分解能及び周波数分解能を２／（Ｎ１^１／２（Ｎ１＋１））だけ
向上させることが可能になる。
なお、カウンタ５のカウント値Ｎ１は、式（１１）に示すように、周波数測定期間特定
信号の信号レベルがＨＩＧＨである周波数測定期間ＴＳと、周波数測定対象信号の周波数
ｆとを用いて表すことができるため、周波数分解能Δｆは、下記の式（１４）のように表
すことができる。

式（１４）より、周波数分解能Δｆは、周波数測定対象信号の周波数ｆの平方根に比例
して劣化することになる。
しかし、従来の周波数検出器では、周波数ｆの二乗に比例して周波数分解能Δｆが劣化
するので（式（４）を参照）、この実施の形態３の周波数検出器では、従来の周波数検出
器と比較して、周波数分解能Δｆの劣化が抑えられるようになり、広帯域な周波数の検出
が可能になる。
なお、上記実施の形態１，２では、周波数測定対象信号の周波数ｆに比例して周波数分
解能が劣化するため、上記実施の形態１，２よりも更に周波数分解能Δｆの劣化を抑える
ことができる。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、トリガ信号発生回路３からＳＴＯ
Ｐ信号が出力される毎に、トリガ信号発生回路３からＳＴＡＲＴ信号が出力された時刻と
当該ＳＴＯＰ信号が出力された時刻との時刻差Ｔ_ｄｉｆを測定する時刻差測定回路８と、
トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ信号が出力された回数（＝立ち上がりエッジの数）を
カウントし、そのカウント値Ｎ１を出力するカウンタ５とを設け、周波数演算回路９が、
時刻差測定回路８により測定されたＴ_ｄｉｆとカウンタ５から出力されたカウント値Ｎ１
を用いて、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算するように構成したので、周波数分解能
Δｆの劣化を抑えて、広帯域な周波数ｆの検出を行うことができる効果を奏する。

この実施の形態３では、トリガ信号発生回路３が、入力端子２から入力された周波数測
定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間中、入力端子１から入力された周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出し、その立
ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を出力するとともに、その周波数測定対象の信
号の立ち上がりエッジを検出する毎に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を
出力するものを示したが、図８に示すように、トリガ信号発生回路３が、入力端子２から
入力された周波数測定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間中、入力端子１か
ら入力された周波数測定対象信号の最初の立ち下がりエッジを検出し、その立ち下がりエ
ッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を出力するとともに、その周波数測定対象の信号の立ち下
がりエッジを検出する毎に、その立ち下がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を出力するよ
うにしてもよく、同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４による周波数検出器を示す構成図であり、図９において
、図６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。
図９では、図６のトリガ発生回路３の具体的な構成を図示しており、時刻差測定回路８
として、時間分解能ΔｔのＴＤＣ（ＴｉｍｅＴｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅ
ｒ）を用いている。
図１０はこの発明の実施の形態４による周波数検出器で取り扱われる各種信号を示すタ
イミングチャートである。

次に動作について説明する。
入力端子１から周波数測定対象信号が入力され、入力端子２から周波数測定期間特定信
号が入力される。
この実施の形態４では、図１０に示すように、周波数測定期間特定信号の信号レベルが
ＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）がＴＳであるものとする。

トリガ信号発生回路３は、上記実施の形態３と同様に、入力端子２から入力された周波
数測定期間特定信号の信号レベルがＨＩＧＨである期間（周波数測定期間）中、入力端子
１から入力された周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを繰り返し検出する。
トリガ信号発生回路３は、周波数測定対象信号の最初の立ち上がりエッジを検出すると
、上記実施の形態３と同様に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＡＲＴ信号を時刻差
測定回路８に出力するとともに、その周波数測定対象信号の立ち上がりエッジを検出する
毎に、その立ち上がりエッジに同期してＳＴＯＰ信号を時刻差測定回路８及びカウンタ５
に出力する。

即ち、トリガ信号発生回路３の論理積素子１１は、入力端子１から入力された周波数測
定対象信号と、入力端子２から入力された周波数測定期間特定信号との論理積を算出し、
その算出結果である論理積信号をリミッタアンプ１２に出力する。
トリガ信号発生回路３のリミッタアンプ１２は、論理積素子１１から論理積信号を受け
ると、その論理積信号の上限及び下限をリミットし、信号レベルが所定範囲内の論理積信
号をＤ−ＦＦ１３に出力する。
トリガ信号発生回路３のＤ−ＦＦ１３は、リミッタアンプ１２から論理積信号が繰り返
し出力されるが、最初の論理積信号を受けた時点で、その論理積信号の立ち上がりエッジ
に同期してＳＴＡＲＴ信号を時刻差測定回路８に出力する。
なお、リミッタアンプ１２から出力される論理積信号は、ＳＴＯＰ信号として、時刻差
測定回路８及びカウンタ５に出力される。

時刻差測定回路８は、上記実施の形態３と同様に、トリガ信号発生回路３からＳＴＯＰ
信号が出力される毎に、図１０に示すように、トリガ信号発生回路３からＳＴＡＲＴ信号
が出力された時刻と当該ＳＴＯＰ信号が出力された時刻との時刻差Ｔ_ｄｉｆを測定し、そ
の時刻差Ｔ_ｄｉｆを周波数演算回路９に出力する。
図１０のタイミングチャートでは、カウンタ５のカウント値Ｎ１が４のときに、時刻Ｔ
_２に到達する例を示しており、この例では、式（８）より、時間分解能がΔｔ／４になる
。

周波数演算回路９は、上記実施の形態３と同様に、時刻差測定回路８により測定された
時刻差Ｔ_ｄｉｆと、カウンタ５から出力されたカウント値Ｎ１とを式（１３）に代入して
、周波数測定対象信号の周波数ｆを演算する。
この実施の形態４によれば、従来の周波数検出器と比較して、高精度な周波数の検出が
可能になる。また、周波数変化に対しても、従来の周波数検出器と比較して、周波数分解
能の劣化度が減少するため、広帯域な周波数測定が可能になる。

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。

１，２入力端子、３トリガ信号発生回路（トリガ信号生成手段）、４時間測定回
路（時間測定手段）、５カウンタ（回数計数手段）、６周波数演算回路（周波数演算
手段）、７出力端子、８時刻差測定回路（時刻差測定手段）、９周波数演算回路（
周波数演算手段）、１１論理積素子、１２リミッタアンプ、１３Ｄ−ＦＦ、１０１
入力端子、１０２パルス発生回路、１０３充電回路、１０４定電流源、１０５
スイッチ、１０６キャパシタ、１０７出力端子。

Claims

周波数測定期間内に入力された周波数測定対象の信号の最初のエッジを検出し、前記最初のエッジに同期して第１のトリガ信号を出力するとともに、前記周波数測定対象の信号のエッジを検出する毎に、前記エッジに同期して第２のトリガ信号を出力するトリガ信号生成手段と、
前記トリガ信号生成手段から第２のトリガ信号が出力される毎に、前記トリガ信号生成手段から第１のトリガ信号が出力された時刻と前記第２のトリガ信号が出力された時刻との時刻差を測定する時刻差測定手段と、
前記トリガ信号生成手段から第２のトリガ信号が出力された回数を計数する回数計数手段と、
前記時刻差測定手段により測定された時刻差と前記回数計数手段により計数された回数から、前記周波数測定対象の信号の周波数を演算する周波数演算手段と、
を備え、
前記周波数演算手段は、前記時刻差測定手段により時刻差が測定される毎に、当該時刻差を積算するとともに、前記回数計数手段により回数が計数される毎に、当該回数を積算し、前記時刻差の積算結果と前記回数の積算結果から、前記周波数測定対象の信号の周波数を演算することを特徴とする周波数検出器。