JPH03235527A - A/d converter - Google Patents
A/d converterInfo
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- JPH03235527A JPH03235527A JP2032119A JP3211990A JPH03235527A JP H03235527 A JPH03235527 A JP H03235527A JP 2032119 A JP2032119 A JP 2032119A JP 3211990 A JP3211990 A JP 3211990A JP H03235527 A JPH03235527 A JP H03235527A
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
く本発明の産業上の利用分野〉
本発明は、アナログ信号をその大きさに対応したデジタ
ル値に変換するA/D変換器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Application Field of the Present Invention The present invention relates to an A/D converter that converts an analog signal into a digital value corresponding to its magnitude.
〈従来技術〉(第4図)
A/D変換器として構成が比較的簡単で安価なことがら
V/F変換器を用いたものが従来よりあった。<Prior Art> (Fig. 4) Conventionally, A/D converters have used V/F converters because they are relatively simple and inexpensive.
第4図は、このV/F変換式のA/D変換器の構成を示
すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this V/F conversion type A/D converter.
第4図において、1は入力されるアナログ信号の電圧■
に比例した周波数Fのパルス信号を出力するV/F変換
器であり、例えば入力電圧ゼロボルトからフルスケール
(10ボルト)までの変化に対して、周波数ゼロHzか
ら2MHzまでのパルス信号を比例出力するように構成
されている。In Figure 4, 1 is the voltage of the input analog signal.
A V/F converter that outputs a pulse signal with a frequency F that is proportional to It is configured as follows.
2はこのV/F変換器1からのパルス信号の周波数を計
数する計数回路であり、このパルス信号をゲート信号発
生回路3からのゲートパルスによってアンド回路4を通
過させて所定時間だけNビットのカウンタ5へ入力させ
、その計数結果をラッチ回2116にラッチさせてデジ
タル値として出力させる。2 is a counting circuit that counts the frequency of the pulse signal from this V/F converter 1, and this pulse signal is passed through an AND circuit 4 by the gate pulse from the gate signal generation circuit 3, and is counted by N bits for a predetermined period of time. It is input to the counter 5, and the count result is latched by the latch circuit 2116 and output as a digital value.
なお、7はゲートパルスの立下りより僅かに理れたラッ
チパルスを出力するラッチパルス発生回路、8は、ラッ
チパルスより遅れ、ゲートパルスの立上りより進んだリ
セットパルスを出力して、カウンタ5をリセットするリ
セットパルス発生回路である。In addition, 7 is a latch pulse generation circuit that outputs a latch pulse that is slightly different from the falling edge of the gate pulse, and 8 is a latch pulse generation circuit that outputs a reset pulse that lags behind the latch pulse but precedes the rising edge of the gate pulse, and controls the counter 5. This is a reset pulse generation circuit for resetting.
したがって、アナログ電圧■が変化すれば、ラッチ回路
6にラッチされる計数値もその変化に応じて変化するこ
とになる。Therefore, if the analog voltage (2) changes, the count value latched by the latch circuit 6 will also change in accordance with the change.
く解決すべき課題〉
しかしながら、前記のような構成のA/D変換器では、
例えば16ビツトの分解能を得るためにはほぼ32ミリ
秒(64に/2MHz)ものかなり長いゲートタイムが
必要となり、アナログ像の高精度な測定と波形分析をと
もに行なう場合、高い周波数成分を含むアナログ信号の
変化を正確に調べることができないという問題がある。Problems to be solved> However, in the A/D converter with the above configuration,
For example, in order to obtain 16-bit resolution, a fairly long gate time of approximately 32 ms (64/2 MHz) is required, and when performing both high-precision measurement of analog images and waveform analysis, it is necessary to use analog images that contain high frequency components. There is a problem in that it is not possible to accurately examine changes in the signal.
そこで、ゲートタイムを例えば1/8の4ミリ秒に短縮
して、サンプリングを高速化するとともに、得られた計
数値を8@加稗して16ビツトの精度を待る方法も考え
られるが、この場合、カウンタ5のリセツI−に要する
時間を、V/F変換器1から出力される最高周波数のパ
ルス信号の周期に対して無視できる程度に矧くしなけれ
ばならない。Therefore, it is possible to shorten the gate time to, for example, 1/8, or 4 milliseconds, to speed up sampling, and at the same time increase the obtained count value by 8@ to achieve 16-bit accuracy. In this case, the time required to reset the counter 5 must be made so short that it can be ignored with respect to the period of the highest frequency pulse signal output from the V/F converter 1.
即ち、このリセット時間内に入力されるパルスの数は毎
回の計数結果には含まれないため、この計数値の加韓結
果には大きな誤差が含まれてしまい精度が著しく低下し
てしまう。That is, since the number of pulses input within this reset time is not included in each count result, the result of adding this count value includes a large error, resulting in a significant decrease in accuracy.
このため、高速動作の期待できるE CL等の高速素子
を用いることが考えられるが、このような高速素子は高
価で発熱が多くドリフ1−等の新たな問題を処理しなけ
ればならず使用しにくいという問題がある。For this reason, it is conceivable to use high-speed elements such as ECL, which can be expected to operate at high speed, but such high-speed elements are expensive, generate a lot of heat, and must deal with new problems such as drift1-. The problem is that it is difficult.
本発明はこの課題を解決したA/D変換器を提供するこ
とを目的としている。An object of the present invention is to provide an A/D converter that solves this problem.
く課題を解決するための手段〉
前記課題を解決するため、本発明のA/D変換器は、
アナログ信号の大きさに比例した周波数の信号を出力す
るV/F変換器と、
V、/F変換器からの出力信号の計数が可能な複数のカ
ウンタと、
V/F変換器からの出力信号を所定時間経過する毎に異
なるカウンタへ入力するカウンタ入力切換手段と、
所定時間の計数が終了したカウンタの計数結果を、アナ
ログ信号に対するデジタル値として順番に切換出力する
カウンタ出力切換手段とを備えている。Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the A/D converter of the present invention includes: a V/F converter that outputs a signal with a frequency proportional to the magnitude of the analog signal; A plurality of counters capable of counting output signals from the F converter, a counter input switching means for inputting the output signal from the V/F converter to a different counter every time a predetermined time elapses, and counting for a predetermined time is completed. and counter output switching means for sequentially switching and outputting the counting results of the counter as digital values for analog signals.
く作用〉
したがって、V/F変換器からの出力信号は1つのカウ
ンタで所定時間カウントされると、他のカウンタで所定
時間のカウントが開始される。Effect> Therefore, when the output signal from the V/F converter is counted by one counter for a predetermined time, the other counter starts counting for a predetermined time.
計数が終了したカウンタから順にその計数結果がアナロ
グ信号に対応したデジタル値として切換出力される。Starting from the counter that has finished counting, the counting results are switched and output as digital values corresponding to analog signals.
く本発明の実施例〉(第1〜2図) 以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。Embodiments of the present invention> (Figures 1 and 2) An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図は一実施例のA/D変換器の構成を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an A/D converter according to an embodiment.
第1図において、10はアナログ電圧■に比例した周波
数のパルス信号を出力するV/F変換器であり、例えば
出力パルスが水晶弁mW11からのクロック信号に同期
して出力される同期式のV/F変換器で、前述のV/F
変換器1と同様にアナログ電圧のゼロボルトから10ボ
ルトに対して周波数ゼロHzから2 M Hzのパルス
を出力する。In FIG. 1, numeral 10 is a V/F converter that outputs a pulse signal with a frequency proportional to the analog voltage ■; for example, a synchronous V/F converter whose output pulse is output in synchronization with the clock signal from the crystal valve mW11. /F converter, the above-mentioned V/F
Similar to converter 1, it outputs pulses with a frequency of 0 Hz to 2 MHz for analog voltages of 0 volts to 10 volts.
12はV/F変換器10からのパルス信号を切換信号の
レベルに応じて第1のカウンタ13または第2のカウン
タ14に切換入力する入力切換スイッチである。なお、
第1、第2のカウンタ13.14は12ビツトのバイナ
リカウンタである。Reference numeral 12 denotes an input changeover switch that selectively inputs the pulse signal from the V/F converter 10 to the first counter 13 or the second counter 14 depending on the level of the switching signal. In addition,
The first and second counters 13 and 14 are 12-bit binary counters.
15は水晶発振器11からのクロック信号を分周して例
えば1ミリ秒毎にレベルが反転する入力切換信号を出力
する切換信号発生回路、17は、この入力切換信号をイ
ンバータ16で反転して得られた出力切換信号の立上り
および立下りより僅かな時間d1だけ遅れた粛込みパル
スを出力する書込みパルス発生回路である。15 is a switching signal generation circuit that divides the clock signal from the crystal oscillator 11 and outputs an input switching signal whose level is inverted every millisecond, for example, and 17 is a switching signal generation circuit that inverts this input switching signal with an inverter 16. This is a write pulse generation circuit that outputs a suppression pulse delayed by a short time d1 from the rising and falling edges of the output switching signal.
18は第1のカウンタ13の出力または第2のカウンタ
14の出力のいずれかを出力切換信号のレベルに応じて
選択出力する出力切換スイッチである。この出力切換ス
イッチ18は入力切換スイッチ12と逆に作動し、第1
のカウンタ13が計数中のときには第2のカウンタ14
の出力を選択し、第2のカウンタ14が計数中のときに
は第1のカウンタ13の出力を選択出力する。Reference numeral 18 denotes an output changeover switch that selectively outputs either the output of the first counter 13 or the output of the second counter 14 according to the level of the output changeover signal. This output changeover switch 18 operates in the opposite direction to the input changeover switch 12, and the first
When the second counter 13 is counting, the second counter 14
When the second counter 14 is counting, the output of the first counter 13 is selected and output.
19は、富込みパルスを僅かな時間d2だけ遅延させて
計数の終了している方のカウンタをリセットするりセラ
1−回路である。Reference numeral 19 is a circuit for resetting the counter that has finished counting by delaying the enrichment pulse by a short time d2.
20は、連続入力された所定個数(32個)の計数結果
の積舞値を出力する積輝回路であり、出力切換スイッチ
からの計数結果を書込みパルスに同期して順番に記憶す
るシフトレジスタ21とシフトレジスタ21の記憶内容
を加算する加算器22とから構成されている。20 is a multiplication circuit that outputs the cumulative value of a predetermined number (32) of consecutively input counting results, and a shift register 21 that sequentially stores the counting results from the output changeover switch in synchronization with the write pulse. and an adder 22 that adds the contents stored in the shift register 21.
なお、このシフトレジスタ21に記憶されるデジタル値
は最大で2MHzのパルス信号を1ミリ秒間計数した値
であるため、a大で“2000″即ち11ビツトの分解
能を有している。Note that the digital value stored in this shift register 21 is a value obtained by counting pulse signals of a maximum of 2 MHz for 1 millisecond, so it has a resolution of "2000", that is, 11 bits, at a size of a.
次に、このA/D変換器の動作について説明する。Next, the operation of this A/D converter will be explained.
V/F変換器10にアナログ信号が加えられると、この
信号電圧に比例した周波数のパルス信号が入力切換スイ
ッチ12に出力される。When an analog signal is applied to the V/F converter 10, a pulse signal with a frequency proportional to the signal voltage is output to the input changeover switch 12.
ここで第2図の(a)に示す入力切換信号が11時に立
上り、入力切換スイッチ12が第1のカウンタ13側に
切換えられると、第1のカウンタ13の計数値は同図の
(b)に示すようにゼロから増加してゆく。Here, when the input switching signal shown in (a) of FIG. 2 rises at 11 o'clock and the input changeover switch 12 is switched to the first counter 13 side, the count value of the first counter 13 is changed to the value shown in (b) of the same figure. It increases from zero as shown in .
12時に入力切換信号のレベルが“L″レベルなると、
入力切換スイッチ12は第2のカウンタ14側へ切換え
られ、第2図の(C)に示すように第2のカウンタ14
の計数がゼロから開始される。このとき、第1のカウン
タ13の出力にはT1時から12時までの計数結果C1
が保持出力されている。When the level of the input switching signal becomes "L" level at 12 o'clock,
The input selector switch 12 is switched to the second counter 14 side, and as shown in FIG.
counting starts from zero. At this time, the output of the first counter 13 is the counting result C1 from T1 o'clock to 12 o'clock.
is retained and output.
第2のカウンタ14の計数中には、出力切換信号が第2
図の(d)に示すように“H″レベルなるため、第1の
カウンタ13の計数結果CIはシフトレジスタ21に出
力されており、同図の(e)に示すように12時からd
jだけ遅れた塵込みパルスによって計数結果C!はシフ
トレジスタ21に記憶されることになる。While the second counter 14 is counting, the output switching signal is
As shown in (d) of the figure, the count result CI of the first counter 13 is outputted to the shift register 21 because it becomes "H" level, and as shown in (e) of the figure, from 12:00 to d
The counting result is C! due to the dust inclusion pulse delayed by j. will be stored in the shift register 21.
この震込みパルスからd2時間経過すると第2図の(「
)に示すリセットパルスが第1のカウンタ13に出力さ
れるため、第1のカウンタ13は同図の(b)のように
ゼロにリセットされる。When d2 hours have elapsed since this concussion pulse, the ("
) is output to the first counter 13, so the first counter 13 is reset to zero as shown in (b) of the figure.
12時から1ミリ秒経過した13時に入力切換信号は再
び“L”レベルとなり、第1のカウンタ13による計数
が開始され、「3時からd】だけ遅れて、第2のカウン
タ14の計数結果C2がシフトレジスタ21に記憶され
、さらにd2だけ遅れて第2のカウンタ14はリセット
され、次の計数に備える。At 13:00, 1 millisecond has elapsed since 12:00, the input switching signal becomes "L" level again, the first counter 13 starts counting, and after a delay of "d" from 3:00, the counting result of the second counter 14 is displayed. C2 is stored in the shift register 21, and after a further delay of d2, the second counter 14 is reset to prepare for the next count.
以下、同様にして、1ミリ秒毎のカウント値がシフトレ
ジスタ21に順次記憶される。Thereafter, the count values for every millisecond are sequentially stored in the shift register 21 in the same manner.
シフトレジスタ21に例えば32個の計数結果C1〜C
32が記憶されたときの加算器22出力は、T】時から
Tお時までの32ミリ秒間におけるアナログ信号の電圧
の大きさに対応するデジタル値となりる。For example, 32 counting results C1 to C are stored in the shift register 21.
32 is stored, the output of the adder 22 becomes a digital value corresponding to the voltage magnitude of the analog signal for 32 milliseconds from time T to time T.
なお、V/F変換器10の出力と、入力切換信号とは同
期がとれており、切換時間も短時間で済むため、各計数
結果には連続性があり、計数誤差は含まれておらず、そ
の加りlI結果は16ビツト精度を有することになる。Note that the output of the V/F converter 10 and the input switching signal are synchronized and the switching time is short, so each counting result is continuous and does not include counting errors. , the addition lI result will have 16-bit precision.
次の減算結果Cう、が、シフトレジスタ21に記憶され
ると、加算器22の出力は12時から1時までの32ミ
リ秒間におけるアナログ電圧の大きさに対応したデジタ
ル値となり、以下同様に1ミリ秒毎にアナログ信号に対
応した16ビツト精度のデジタル値を得ることができる
。When the next subtraction result C is stored in the shift register 21, the output of the adder 22 becomes a digital value corresponding to the magnitude of the analog voltage for 32 milliseconds from 12 o'clock to 1 o'clock, and so on. A 16-bit accurate digital value corresponding to the analog signal can be obtained every millisecond.
〈本発明の他の実施例〉(第3図)
なお、前記実施例では、連続する計数結果をシフトレジ
スタ21に記憶して所定個数(32個)加算することに
よって、16ビツトの分解能のデジタル値を得るように
していたが、波形分析等を行なう場合には、分析時間分
の計数結果をすべて記憶回路に記憶しておき、必要に応
じた分解能で読み出すことができる。<Other Embodiments of the Present Invention> (Fig. 3) In the above embodiment, continuous counting results are stored in the shift register 21 and added to a predetermined number (32), so that a digital signal with a resolution of 16 bits is generated. However, when performing waveform analysis or the like, all the counting results for the analysis time can be stored in a storage circuit and read out with a resolution as required.
また、#記実施例では、11ピッ1〜分解能の計数結果
をそのまま加算するようにしていたが、第3図に示すよ
うに計数結果をそれぞれ25倍(下位に“0″を5個加
える)して、Ml!l(任意)の11続する16ビツト
化された計数結果を加算器22−で加算し、その加算結
果を1/M除陣器23で平均化するようにしても16ビ
ツト分解能を得ることができる。In addition, in the example marked #, the counting results from 11 pips to 1 resolution were added as they were, but as shown in Figure 3, the counting results are each multiplied by 25 (5 "0"s are added to the bottom). Then, Ml! It is also possible to obtain 16-bit resolution by adding 11 consecutive 16-bit counting results of 1 (arbitrary) in the adder 22- and averaging the addition results in the 1/M divider 23. can.
また、前記実施例では、2つのカウンタを交互に切換え
ていたが、3@以上のカウンタを順に切換えてV/F変
換器の出力を計数させるようにしてもよい。Further, in the above embodiment, two counters are alternately switched, but the output of the V/F converter may be counted by sequentially switching 3@ or more counters.
く本発明の効果〉
本発明のA/D変換器は、前記説明のように、V/F変
換器の出力を複数のカウンタで所定時間ずつ順に計数さ
せるようにしており、計数が終了したカウンタの計数結
果を他のカウンタが計数している間にデジタル値として
出力させることができるため、特に高速なカウンタを用
いることなく短いサンプリング間隔でも所望する精度の
デジタル変換を行なうことができ、アナログ量の高精度
測定と高速波形分析とが可能となる。Effects of the Invention> As described above, the A/D converter of the present invention has a plurality of counters that sequentially count the output of the V/F converter for a predetermined period of time. Since the counting result can be output as a digital value while other counters are counting, it is possible to perform digital conversion with the desired precision even at short sampling intervals without using a particularly high-speed counter. This enables high-accuracy measurement and high-speed waveform analysis.
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は一実施例の動作を説明するためのタイミング図、
第3図は他の実施例の一部を示すブロック図、第4図は
従来装置の構成を示すブロック図である。
10・・・・・・V/F変換器、12・・・・・・入力
切換スイッチ、13・・・・・・第1のカウンタ、14
・・・・・・第2のカウンタ、18・・・・・・出力切
換スイッチ、20・・・・・・積輝回詫。
符許出願人 アンリツ株式会社FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing diagram for explaining the operation of the embodiment,
FIG. 3 is a block diagram showing a part of another embodiment, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional device. 10... V/F converter, 12... Input selector switch, 13... First counter, 14
...Second counter, 18...Output selector switch, 20...Reply for the product. Patent applicant: Anritsu Corporation
Claims (1)
るV/F変換器と、 前記V/F変換器からの出力信号の計数が可能な複数の
カウンタと、 前記V/F変換器からの出力信号を所定時間経過する毎
に異なる前記カウンタへ入力するカウンタ入力切換手段
と、 前記所定時間の計数が終了したカウンタの計数結果を、
前記アナログ信号に対するデジタル値として順番に切換
出力するカウンタ出力切換手段とを備えたことを特徴と
するA/D変換器。[Claims] A V/F converter that outputs a signal with a frequency proportional to the magnitude of an analog signal; a plurality of counters capable of counting output signals from the V/F converter; Counter input switching means for inputting the output signal from the F converter to a different counter every time a predetermined time elapses; and counting results of the counter after counting for the predetermined time;
An A/D converter comprising: a counter output switching means for sequentially switching and outputting a digital value for the analog signal.
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- 1990-02-13 JP JP2032119A patent/JPH03235527A/en active Pending
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