JPH0425715A - Scale signal dividing circuit - Google Patents

Scale signal dividing circuit

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JPH0425715A
JPH0425715A JP13017590A JP13017590A JPH0425715A JP H0425715 A JPH0425715 A JP H0425715A JP 13017590 A JP13017590 A JP 13017590A JP 13017590 A JP13017590 A JP 13017590A JP H0425715 A JPH0425715 A JP H0425715A
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JP
Japan
Prior art keywords
signal
scale
phase
counter
mod
Prior art date
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Pending
Application number
JP13017590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yugawa
湯川 浩
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH0425715A publication Critical patent/JPH0425715A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To take an accurate measurement without any measurement error due to the jitters, etc., of a clock by putting a digital sine wave generating means and a counter means in operation according to the same clock signal. CONSTITUTION:An A-phase and a B-phase scale signal are inputted to D/A converters 3 and 4 through buffer amplifiers 1 and 2. An (n)-scale counter 5, on the other hand, receives the clock signal from a clock signal generation part 13 to perform (n)-scale counting operation and outputs a corresponding address signal. Then ROMs 6 and 7 receive this address signal and output trigonometric function signals corresponding to the address signal. The digital signals are supplied to an adder 8 through converters 3 and 4 and a phase modulating signal (MOD) is outputted. A counter 11 counts up to a specific counted value according to the MOD. Then a discriminating circuit 12 discriminates whether or not the rising of a synchronizing signal MOD and the counting point of an (n)-scale counter 11 are out of phase and outputs a clock signal corresponding to the phase difference when there is the phase difference. Consequently, the accurate measurement becomes possible.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、試料の移動量に基づいて長さなどを測定する
測定器において使用されるスケール信号分割回路に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a scale signal dividing circuit used in a measuring instrument that measures length or the like based on the amount of movement of a sample.

[従来の技術] 従来のスケール信号分割回路は第3図のような回路構成
を有する。同図において、スケール信号分割回路の一方
の入力端子には、試料が移動することにより図示せぬ検
出器から出力されたA相のスケール信号が入力され、同
様に他方の入力端子にはB相のスケール信号が入力され
る。A相、B相のスケール信号はそれぞれ、S/N比を
改善するためにバッファアンプ101.102に供給さ
れる。バッファアンプ101.102からの出力はアナ
ログ乗算器103.104の一方の入力端子にそれぞれ
入力される。この乗算器103.104の他方の入力端
子には、三角関数発生器105によって発生された変調
信号としてのアナログ正弦波が供給される。アナログ乗
算器103.104は供給されたスケール信号と変調信
号とを乗算してそれぞれ乗算結果を出力する。ここで、
アナログ乗算器103に供給される変調信号をBcos
ωt1アナログ乗算器104に供給される変調信号をB
s1nωtとすると、乗算結果は、2π それぞれ、ABs in (−x)cosωt。
[Prior Art] A conventional scale signal dividing circuit has a circuit configuration as shown in FIG. In the same figure, one input terminal of the scale signal dividing circuit receives an A-phase scale signal output from a detector (not shown) due to the movement of the sample, and similarly, the other input terminal receives a B-phase scale signal. A scale signal is input. The A-phase and B-phase scale signals are respectively supplied to buffer amplifiers 101 and 102 to improve the S/N ratio. Outputs from buffer amplifiers 101 and 102 are input to one input terminal of analog multipliers 103 and 104, respectively. The other input terminal of this multiplier 103, 104 is supplied with an analog sine wave as a modulation signal generated by a trigonometric function generator 105. Analog multipliers 103 and 104 multiply the supplied scale signal and modulation signal and output the respective multiplication results. here,
The modulation signal supplied to the analog multiplier 103 is
The modulation signal supplied to the ωt1 analog multiplier 104 is
If s1nωt, the multiplication results are 2π, respectively, ABs in (-x)cosωt.

ン これらの乗算結果は加算器106に供給され加算される
。したがって、加算器106からは信号が出力される。
These multiplication results are supplied to adder 106 and added. Therefore, adder 106 outputs a signal.

コンパレータ107はこの位相変調信号を2値化して2
値化号を出力する。したがって、この2値化号の1周期
を測定すれば試料の移動量が判明し長さを測定できる。
The comparator 107 binarizes this phase modulation signal and
Outputs the value code. Therefore, by measuring one period of this binary code, the amount of movement of the sample can be determined and the length can be measured.

この測定にはクロック発生器が用いられ、1周期に相当
するクロック数により周期を決定していた。
A clock generator is used for this measurement, and the period is determined by the number of clocks corresponding to one period.

[発明か解決しようとする課題] しかしながら、前記したような回路構成のスケール信号
分割回路においては、三角関数発生器からのアナログ正
弦波が不安定であったり、測定に使用されるクロックに
ジッタなどが発生した場合、位相変調信号に誤差が含ま
れたり、同じ周期の位相変調信号に対してクロックによ
り測定値が変化してしまうなど正確な測定ができないと
いう問題があった。
[Problem to be solved by the invention] However, in the scale signal dividing circuit having the circuit configuration described above, the analog sine wave from the trigonometric function generator is unstable, and the clock used for measurement has jitter. When this occurs, there are problems in that the phase modulation signal contains an error, or the measured value changes due to the clock for phase modulation signals of the same cycle, making it impossible to perform accurate measurements.

本発明のスケール信号分割回路は、このような課題に着
目してなされたもので、その目的とするところは、クロ
ックのジッタなどによる測定誤差をなくした正確な測定
が可能なスケール信号分割回路を提供することにある。
The scale signal dividing circuit of the present invention was created with attention to such problems, and its purpose is to provide a scale signal dividing circuit that can perform accurate measurements without measurement errors caused by clock jitter, etc. It is about providing.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明のスケール信号分割
器は、変調信号としてのデジタル正弦波を発生する手段
と、このデジタル正弦波によって位相の異なる複数のス
ケール信号を各々乗算するD/Aコンバータと、このD
/Aコンバータからの乗算結果を加算して位相変調信号
を出力する手段と、この位相変調信号に基づいて所定の
計数値をカウントするカウンタ手段と、前記位相変調信
号のレベル変化と前記カウンタ手段によるカウント終了
時との位相ずれを表す信号を出力する手段とを具備し、
前記デジタル正弦波発生手段と前記カウンタ手段と前記
出力手段とを同一のクロック信号に基づいて動作させる
ものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the scale signal divider of the present invention includes means for generating a digital sine wave as a modulation signal, and a means for generating a plurality of scales having different phases by this digital sine wave. A D/A converter that multiplies each signal, and this D/A converter that multiplies each signal.
means for adding the multiplication results from the /A converter and outputting a phase modulation signal; a counter means for counting a predetermined count value based on the phase modulation signal; means for outputting a signal representing a phase shift with respect to the end of counting;
The digital sine wave generating means, the counter means, and the output means are operated based on the same clock signal.

[作用コ 本発明においては、変調信号としてのデジタル正弦波を
発生する手段と、このデジタル正弦波によって位相の異
なる複数のスケール信号を各々乗算するD/Aコンバー
タと、このD/Aコンバータからの乗算結果を加算して
位相変調信号を出力する手段と、この位相変調信号に基
づいて所定の計数値をカウントするカウンタ手段と、前
記位相変調信号のレベル変化と前記カウンタ手段による
カウント終了時との位相ずれを表す信号を出力する手段
とを具備し、前記デジタル正弦波発生手段と前記カウン
タ手段と前記出力手段とを同一のクロック信号に基づい
て動作させるので、測定時におけるクロックのジッタな
どの影響か相殺される。
[Operations] The present invention includes means for generating a digital sine wave as a modulation signal, a D/A converter for multiplying each of a plurality of scale signals having different phases by the digital sine wave, and a D/A converter for multiplying each of the digital sine waves by a plurality of scale signals having different phases. means for adding the multiplication results to output a phase modulation signal; a counter means for counting a predetermined count value based on the phase modulation signal; and a counter means for counting a predetermined count value based on the phase modulation signal; Since the digital sine wave generating means, the counter means, and the output means are operated based on the same clock signal, the influence of clock jitter etc. during measurement is reduced. or be canceled out.

[実施例] 以下、本発明のスケール信号分割回路の一実施例を図面
を参照して説明する。
[Embodiment] An embodiment of the scale signal dividing circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明のスケール信号分割回路の一実施例に
係る回路構成図である。まず、スケール信号分割回路の
それぞれの入力端子にはAsln号とが入力される。こ
こで、Aは振幅であり、λはスケールピッチであり、X
は変位量である。ま有する。これらのスケール信号はS
/N比改善のためにバッファアンプ1及び2を介して、
乗算型D/Aコンバータ3及び4の基準電圧端子V t
 * 1にアナログ入力信号としてそれぞれ入力される
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the scale signal dividing circuit of the present invention. First, Asln is input to each input terminal of the scale signal dividing circuit. where A is the amplitude, λ is the scale pitch, and X
is the amount of displacement. I have it. These scale signals are S
/ through buffer amplifiers 1 and 2 to improve the N ratio.
Reference voltage terminal V t of multiplier type D/A converters 3 and 4
*1 is respectively input as an analog input signal.

一方、n進カウンタ5は、クロック信号発生部13から
のクロック信号を受けてn進カウントし、対応するアド
レス信号を出力する。ROM6及び7はこのアドレス信
号を受けてそのアドレスに対応する三角関数信号を出力
する。この三角関数信号はそれぞれCOSωを及びsi
nωtで表されるデジタル信号である。これらのデジタ
ル信号は変調信号として乗算型D/Aコンバータ3及び
4の他方の入力端子に入力される。乗算型D/Aコンバ
ータ3及び4は、前記したアナログ乗算器と同等の機能
を有し、基準電圧端子V1..に入力されるスケール信
号をROM6及び7からのデジタル変調信号によってア
ッテネートすなわち乗算するものである。乗算型D/A
コンl<−93及ヒ4からの乗算結果は加算器8に供給
されて加算される。したがって、加算器8からは加算結
果としてA B s i n (旦シx十ωt)で表さ
れる信号が出λ 力されてコンパレータ9によって2値化される。
On the other hand, the n-ary counter 5 receives the clock signal from the clock signal generator 13, performs n-ary counting, and outputs a corresponding address signal. ROMs 6 and 7 receive these address signals and output trigonometric function signals corresponding to the addresses. These trigonometric function signals are COSω and si
This is a digital signal expressed as nωt. These digital signals are input as modulation signals to the other input terminals of the multiplication type D/A converters 3 and 4. Multiplying type D/A converters 3 and 4 have the same function as the analog multiplier described above, and have reference voltage terminals V1. .. The scale signal input to the ROM 6 and 7 is attenuated or multiplied by the digital modulation signals from the ROMs 6 and 7. Multiplying D/A
The multiplication results from con l<-93 and h4 are supplied to adder 8 and added. Therefore, the adder 8 outputs a signal λ expressed as A B sin (×10ωt) as the addition result, and the signal is binarized by the comparator 9.

コンパレータ9からは位相変調信号(MOD)としての
2値化号が出力され、制御回路10に供給される。制御
回路10はこの位相変調信号(MOD)を受けて制御信
号、A  RESET及びB  RESETを、n進カ
ウンタA及びBの2本からなるn進カウンタ−1に出力
する。この制御信号はn進カウンタA及びBの動作をス
タートまたはストップさせるための信号である。すなわ
ち、n進カウンタA及びBは、クロック信号発生部13
からのクロック信号に基づいて動作され、前記制御信号
に応答して、n進カウントをスタトする。また、制御回
路10は位相変調信号(MOD)から同期信号MOD 
(SYNC)を生成して弁別回路12に供給するととも
に、前記n進カウンタA及びBのうちいずれかを選択す
るためのカウンタ選択信号を弁別回路12に出力する。
A binarized signal as a phase modulation signal (MOD) is output from the comparator 9 and supplied to the control circuit 10. The control circuit 10 receives this phase modulation signal (MOD) and outputs control signals A RESET and B RESET to an n-ary counter 1 consisting of two n-ary counters A and B. This control signal is a signal for starting or stopping the operation of the n-ary counters A and B. That is, the n-ary counters A and B are connected to the clock signal generator 13.
and starts an n-ary count in response to the control signal. The control circuit 10 also converts the phase modulation signal (MOD) into a synchronization signal MOD.
(SYNC) and supplies it to the discrimination circuit 12, and also outputs a counter selection signal for selecting one of the n-ary counters A and B to the discrimination circuit 12.

弁別回路12は、同様にクロック信号発生部13からの
クロック信号に基づいて動作され、同期信号MOD (
SYNC)の立ち上がりとn進カウンタA及びBかn進
カウントした時点との位相ずれ(移動量)の有無を弁別
し、位相ずれかある場合はそのずれに相当する分のクロ
ック信号を出力する。この場合、n進カウンタAを選択
する信号を受けた場合、すなわち、プラス方向の移動量
かある場合はアップ(UP)パルス信号が出力され、n
進カウンタBを選択する信号、すなわち、マイナス方向
の移動量がある場合はダウン(DOWN)パルス信号が
出力される。この後、図示せぬカウンタによってパルス
の個数をカウントすることによって試料の移動量を測定
すればその長さか決定される。
The discrimination circuit 12 is similarly operated based on the clock signal from the clock signal generator 13, and generates a synchronization signal MOD (
It is determined whether or not there is a phase shift (amount of movement) between the rise of SYNC) and the point in time when the n-ary counters A and B perform n-ary counting, and if there is a phase shift, a clock signal corresponding to the shift is output. In this case, when receiving a signal to select n-ary counter A, that is, when there is a movement amount in the positive direction, an up (UP) pulse signal is output, and n
A signal for selecting advance counter B, that is, a DOWN pulse signal is output when there is a movement amount in the negative direction. Thereafter, by counting the number of pulses with a counter (not shown) and measuring the amount of movement of the sample, the length can be determined.

以下に、第2図(a)、(b)、(c)のフイムチャー
トを比較しながら第1図の回路の動作を説明する。第2
図(a)は移動量がない場合、すなわち、試料の長さを
測定していない状態を示す。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be explained below while comparing the film charts shown in FIGS. 2(a), 2(b), and 2(c). Second
Figure (a) shows a state where there is no amount of movement, that is, the length of the sample is not measured.

第2図(b)はプラス方向の移動量がある場合、(C)
はマイナス方向の移動量がある場合である。
Figure 2 (b) shows that when there is movement in the positive direction, (C)
is the case where there is a movement amount in the negative direction.

第2図(a)において、CLKはクロック発生部13に
よって発生されるクロックの波形であり、MODはコン
パレータ9から出力されるデジタル位相変調信号の波形
である。図の斜線部によって示されるように、位相変調
信号はクロック1周期分の周期幅を有している。制御回
路10は、MODがどこで立ち上がっても図示したタイ
ミングで立ち上がる同期信号MOD (SYNC)を生
成する。前記したように、A  RESET。
In FIG. 2(a), CLK is the waveform of the clock generated by the clock generator 13, and MOD is the waveform of the digital phase modulation signal output from the comparator 9. In FIG. As shown by the shaded area in the figure, the phase modulation signal has a cycle width equivalent to one clock cycle. The control circuit 10 generates a synchronization signal MOD (SYNC) that rises at the timing shown no matter where MOD rises. As mentioned above, A RESET.

B  RESETはそれぞれ、カウンタA及びBを制御
するために制御回路10からn進カウンタ11に供給さ
れる信号である。すなわち、図においては、A  RE
SETか解除された時点でカウンタAがn進カウントを
開始し、n進カウントか終了した時点でリセットされる
。弁別回路12は、前記したように、MOD (SYN
C)の立ち上がりとn進カウントの終了タイミングとを
比較する。
B RESET is a signal supplied from control circuit 10 to n-ary counter 11 to control counters A and B, respectively. That is, in the figure, A RE
Counter A starts n-ary counting when SET is released, and is reset when n-ary counting ends. As described above, the discriminator circuit 12 has MOD (SYN
Compare the rising edge of C) and the end timing of n-ary counting.

第2図(a)においては、まだ、測定していない状態で
移動量がないので両者のタイミングは同時であり、位相
ずれがない。したがって、弁別回路12からは出力信号
(UP及びDOWN)は出力されない。
In FIG. 2(a), since no measurement has been made and there is no amount of movement, the timing of both is the same and there is no phase shift. Therefore, the discrimination circuit 12 does not output the output signals (UP and DOWN).

これに対して、第2図(b)においてはプラス方向の移
動量がある場合を示しており、MOD(SYNC)の立
ち上がりが遅れるので、n進カウントの終了タイミング
との間に図のような位相ずれがあり、したかって、弁別
回路12の出力(この場合、UP)は、このずれに相当
する分のクロックが出力される。
On the other hand, Fig. 2(b) shows a case where there is a movement amount in the positive direction, and since the rise of MOD (SYNC) is delayed, there is a difference between the end timing of n-ary counting and the timing shown in the figure. There is a phase shift, and therefore, the output of the discrimination circuit 12 (UP in this case) is a clock corresponding to this shift.

また、プラス方向の移動量かある場合は、第2図(C)
のように、MOD (SYNC)の立ち上がりが早くな
ってn進カウントの終了タイミングとの間に図のような
位相ずれを生ずる。したがって、弁別回路12の出力は
(この場合、DOWN)は、この位相ずれに相当する分
のクロックが出力される。
Also, if there is a movement amount in the positive direction, see Figure 2 (C).
As shown in the figure, the rising edge of MOD (SYNC) becomes early, and a phase shift as shown in the figure occurs between the timing and the end timing of n-ary counting. Therefore, the output of the discrimination circuit 12 (in this case, DOWN) is a clock corresponding to this phase shift.

なお、本発明は上記の実施例に限定されず種々の変形及
び変更が可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes are possible.

例えばこの実施例では、−の位相ずれをもつ2つのスケ
ール信号に関して説明したか、これに限らず位相をずら
した信号を3つ以上使用してもよい。
For example, in this embodiment, two scale signals with a - phase shift have been described, but the present invention is not limited to this, and three or more signals with a phase shift may be used.

[発明の効果] 以上、詳述したように、本発明のスケール信号分割回路
においては、同一のクロック信号に基づいて、デジタル
正弦波信号を発生しかつ測定のための位相ずれ信号を生
成するので、クロックのジッタなどによる測定誤差をな
くした正確なスケール信号分割回路を提供することがで
きる。
[Effects of the Invention] As detailed above, the scale signal dividing circuit of the present invention generates a digital sine wave signal and a phase shift signal for measurement based on the same clock signal. , it is possible to provide an accurate scale signal dividing circuit that eliminates measurement errors due to clock jitter and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のスケール信号分割回路の一実施例を示
す回路構成図であり、第2図(a)、(b)、(c)は
第1図の回路の動作を説明するための”タイムチャート
であり、第3図は従来のスケール信号分割回路の回路構
成図である。 1.2・・・バッファアンプ、3.4・・・乗算型D/
Aコンバータ、5・・・n進カウンタ、6.7・・・R
OM、8・・・加算器、9・・・コンパレータ、10・
・・制御回路、11・・・n進カウンタ、12・・・弁
別回路、13・・・クロック信号発生部。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing one embodiment of the scale signal dividing circuit of the present invention, and FIGS. 2(a), (b), and (c) are diagrams for explaining the operation of the circuit in FIG. "This is a time chart, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a conventional scale signal dividing circuit. 1.2... Buffer amplifier, 3.4... Multiplying type D/
A converter, 5...N-ary counter, 6.7...R
OM, 8... Adder, 9... Comparator, 10.
...Control circuit, 11...N-ary counter, 12...Discrimination circuit, 13...Clock signal generation unit. Applicant's agent Patent attorney Atsushi Tsuboi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 変調信号としてのデジタル正弦波を発生する手段と、こ
のデジタル正弦波によって位相の異なる複数のスケール
信号を各々乗算するD/Aコンバータと、このD/Aコ
ンバータからの乗算結果を加算して位相変調信号を出力
する手段と、この位相変調信号に基づいて所定の計数値
をカウントするカウンタ手段と、前記位相変調信号のレ
ベル変化と前記カウンタ手段によるカウント終了時との
位相ずれを表す信号を出力する手段とを具備し、前記デ
ジタル正弦波発生手段と前記カウンタ手段と前記出力手
段とが同一のクロック信号に基づいて動作されることを
特徴とするスケール信号分割回路。
A means for generating a digital sine wave as a modulation signal, a D/A converter that multiplies a plurality of scale signals with different phases by the digital sine wave, and phase modulation by adding the multiplication results from the D/A converter. means for outputting a signal; counter means for counting a predetermined count value based on the phase modulation signal; and outputting a signal representing a phase shift between a level change of the phase modulation signal and a time when counting by the counter means is completed. 2. A scale signal dividing circuit comprising: means for generating a digital sine wave, wherein the digital sine wave generating means, the counter means, and the output means are operated based on the same clock signal.
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