JPH0455274B2 - - Google Patents
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- JPH0455274B2 JPH0455274B2 JP23587485A JP23587485A JPH0455274B2 JP H0455274 B2 JPH0455274 B2 JP H0455274B2 JP 23587485 A JP23587485 A JP 23587485A JP 23587485 A JP23587485 A JP 23587485A JP H0455274 B2 JPH0455274 B2 JP H0455274B2
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- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 「発明の目的」
〔産業上の利用分野〕
本発明は、時間幅計測装置に関するものであ
る。更に詳述すると、基準クロツク信号の周期以
下の所謂端数時間をも正確に測定することができ
る時間幅計測装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Object of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a time width measuring device. More specifically, the present invention relates to a time width measuring device that can accurately measure even so-called fractional hours that are less than the period of a reference clock signal.
信号の周波数や周期等の測定をする装置とし
て、ユニバーサル・カウンタが広く使用されてい
る。また、このようなカウンタに限らず、例えば
LSIテスタ等の装置には、測定対象である信号の
或る時点から或る時点までの時間幅を測定する装
置が使われている。
Universal counters are widely used as devices for measuring the frequency, period, etc. of signals. In addition, not only counters like this, but also counters such as
Devices such as LSI testers use devices that measure the time width from a certain point to a certain point in a signal to be measured.
電気通信分野の発展に伴い、近年、取扱われる
信号の周波数が高くなり、また、信号の時間幅を
高精度(高分解能)で計測することが要求される
ようになつてきた。 BACKGROUND ART In recent years, with the development of the telecommunications field, the frequencies of signals handled have increased, and there has also been a demand for measuring the time width of signals with high precision (high resolution).
一般に、時間幅を高精度で測定するには、次の
ような原理が採用されている。被測定時間幅Tx
で開放となるようなゲートに、周期T0のクロツ
ク信号を通し、そのクロツクの通過個数Nをカウ
ントする。そして、NT0を時間幅とするもので
ある。この方法は、クロツクの周波数を上げるほ
ど分解能が向上するが、実際には回路素子の速度
に限界がある。即ち、この手段は、クロツクの周
期以上の分解能で測定することはできない。 Generally, the following principle is adopted to measure time width with high precision. Measured time width Tx
A clock signal with a period T 0 is passed through a gate that is opened at , and the number N of the clocks passing through is counted. And, NT 0 is the time width. Although this method improves resolution as the clock frequency increases, there is actually a limit to the speed of the circuit elements. That is, this means cannot measure with a resolution greater than the clock period.
上記の方法では、厳密に言うと、Tx=NT0と
はならず、TxNT0である。これは、通常、Tx
がT0で割切れず、小さい端数の時間が存在する
からである。これを第4図に示す。第4図におい
て、ΔT1はTxの立上がりエツジから、その直後
に発生するクロツクC0までの端数の時間であり、
ΔT2はTxの立下りエツジから、その直後に発生
するクロツクCoまでの端数の時間である。そし
て、クロツク信号C0とCoの間の期間ゲートを開
放[第4図のニ参照]して、通過するクロツクの
数をカウントするクロツクの数をカウントする。
その期間におけるクロツクの数をNとすると[第
4図のホ]時間幅Txは(1)式で表わされる。 Strictly speaking, in the above method, Tx does not equal NT 0 , but TxNT 0 . This is typically Tx
This is because T 0 is not divisible and there are small fractional times. This is shown in FIG. In FIG. 4, ΔT 1 is the fractional time from the rising edge of Tx to the clock C 0 that occurs immediately thereafter;
ΔT 2 is the fractional time from the falling edge of Tx to the immediately following clock C o . Then, the gate is opened during the period between the clock signals C0 and C0 (see d in FIG. 4), and the number of clocks passing through is counted.
Assuming that the number of clocks in that period is N, the time width Tx is expressed by equation (1).
Tx=NT0+ΔT1−ΔT2 (1)
従つて、端数の時間ΔT1とΔT2を測定すれば、
クロツクの周期T0以上の分解能で時間幅Txの測
定が可能となることが(1)式から分る。 Tx=NT 0 +ΔT 1 −ΔT 2 (1) Therefore, if we measure the fractional times ΔT 1 and ΔT 2 , we get
It can be seen from equation (1) that the time width Tx can be measured with a resolution greater than the clock period T0 .
この端数時間ΔTを測定することができる公知
の手段としてタイムバーニア(time vernier)方
式がある。このタイムバーニア方式は、ノギスの
原理を時間軸について応用したもので、第5図を
用いて説明する。この方式は、周期T0の主クロ
ツクのほかに、端数時間ΔTの開始時点で発生す
る周期T0′(T0′>T0)のバーニア・クロツクが
必要である。両クロツクの位相が一致する時点ま
でのクロツク数Nを計数すると、
ΔT=N(T0′−T0)
としてΔTが求まる。分解能は両クロツクの周期
差(T0′−T0)で与えられる。 A time vernier method is a known means for measuring this fractional time ΔT. This time vernier method is an application of the caliper principle to the time axis, and will be explained using FIG. 5. This scheme requires, in addition to a main clock with period T 0 , a vernier clock with period T 0 ' (T 0 '>T 0 ) occurring at the beginning of the fractional time ΔT. By counting the number of clocks N until the phases of both clocks match, ΔT can be found as ΔT=N(T 0 '−T 0 ). The resolution is given by the period difference (T 0 '−T 0 ) between the two clocks.
しかし、以上のような手段は、第5図のように
主クロツクとバーニアクロツクとが一致するまで
時間がかかり、高速の繰返し測定やリアルタイム
の測定ができないという問題がある。
However, the above-mentioned means has the problem that it takes time for the main clock and the vernier clock to match, as shown in FIG. 5, and high-speed repeated measurements or real-time measurements cannot be performed.
本発明の目的は、高速の繰返し測定、リアルタ
イムの測定、高分解能の測定ができる時間幅計測
装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a time width measuring device that can perform high-speed repetitive measurements, real-time measurements, and high-resolution measurements.
ロ 「発明の構成」
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するために、
被測定時間幅の始点と終点に対応したスタート
パルスとストツプパルスと、ゲーテイングクロツ
ク信号とを出力することができる制御回路と、
このゲーテイングクロツク信号を計数するカウ
ンタとを備え、カウンタの出力と所謂端数時間と
から被測定時間幅を計測する装置において、
スタートパルスとストツプパルスに同期し、一
定のパルス幅を有したストローブ信号を出力する
手段と、
このストローブ信号のパルス幅の期間は発振を
停止し、ストローブ信号のパルスが消失した後
は、クロツク信号の周期で発振動作を行なう発振
手段と、
発振手段の出力信号とクロツク信号との位相差
を検出する位相検出器と、
からなる端数時間測定回路を備え、
この端数時間測定回路からの位相差信号を基に
演算して端数時間を算出し、被測定時間幅を計測
するようにしたものである。B "Structure of the Invention" [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a start pulse and a stop pulse corresponding to the start and end points of the time width to be measured, and a gating clock signal. In a device that is equipped with a control circuit that can output the gating clock signal and a counter that counts this gating clock signal, and that measures the time width to be measured from the output of the counter and the so-called fractional time, , a means for outputting a strobe signal having a constant pulse width, and an oscillation device that stops oscillating during the pulse width period of the strobe signal, and after the strobe signal pulse disappears, performs oscillation operation at the period of the clock signal. and a phase detector for detecting the phase difference between the output signal of the oscillation means and the clock signal. is calculated and the time width to be measured is measured.
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1図は、本発明の要部である端数時間測定回
路の構成例を示した図である。また、第2図は本
発明に係る時間幅計測装置のブロツク図を示した
ものであり、第3図はタイムトヤートである。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fractional time measuring circuit, which is a main part of the present invention. Further, FIG. 2 shows a block diagram of a time width measuring device according to the present invention, and FIG. 3 shows a time range measuring device.
まず、第2図を用いて本発明に係る時間幅計測
装置の全体を説明する。同図において、1は入力
アンプであり、入力端子p1から導入した被測定
の時間幅を持つ信号を波形整形して、第3図イに
示すような矩形波に整形する。3は制御回路であ
り、被測定の時間幅Txを持つ入力アンプ1から
の信号とクロツク信号とを導入し、被測定時間幅
Txの始点と終点に対応したスタートパルスs1
とストツプパルスs2と、ゲーテイングクロツク
信号s4とを出力することができる。5はカウン
タであり、制御回路3から導入したゲーテイング
クロツク信号s4が或るレベルをよぎる回数を計
測する。7はクロツク発生器であり、周期T0の
時間基準となるクロツク信号を発生する。8,9
は端数時間測定回路であり、スタートパルスs
1、ストツプパルスs2及びクロツク信号を導入
し、端数時間の算出の基礎となる位相差の信号を
出力する機能を有したものである。8,9はどち
らも同じ構成をしており、端数時間測定回路8は
スタートパルスs1の時に生ずる第1の端数時間
ΔT1の算出の基になる位相差の信号を出力し、端
数時間測定回路9はストツプパルスs2の時に生
ずる第2の端数時間ΔT2の算出の基になる位相差
の信号を出力するものである。この端数時間測定
回路8,9の構成は、第1図に詳しく描いてあ
る。11はマイクロプロセツサであり、カウンタ
5と端数時間測定回路8,9から信号を導入し、
時間幅を算出するための算出を行なうものであ
る。 First, the entire time width measuring device according to the present invention will be explained using FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes an input amplifier, which shapes the waveform of a signal having a time width to be measured introduced from an input terminal p1 into a rectangular wave as shown in FIG. 3A. 3 is a control circuit which introduces the signal from the input amplifier 1 having the time width Tx to be measured and the clock signal, and
Start pulse s1 corresponding to the start and end points of Tx
, a stop pulse s2, and a gating clock signal s4. A counter 5 measures the number of times the gating clock signal s4 introduced from the control circuit 3 crosses a certain level. 7 is a clock generator, which generates a clock signal serving as a time reference with a period T0 . 8,9
is a fractional time measuring circuit, and the start pulse s
1. It has a function of introducing a stop pulse s2 and a clock signal and outputting a phase difference signal which is the basis for calculating fractional time. 8 and 9 both have the same configuration, and the fractional time measuring circuit 8 outputs a phase difference signal that is the basis for calculating the first fractional time ΔT 1 that occurs at the time of the start pulse s1. Reference numeral 9 outputs a phase difference signal that is the basis for calculating the second fractional time ΔT 2 occurring at the time of the stop pulse s2. The configuration of the fractional time measuring circuits 8 and 9 is shown in detail in FIG. 11 is a microprocessor which receives signals from the counter 5 and fractional time measuring circuits 8 and 9;
This is used to perform calculations to calculate the time width.
第1図において、21は立上がり検出回路であ
り、入力端子p3に印加されたスタートパルスs
1又はストツプパルスs2の立上がりエツジを検
出し、第3図ニに示す一定なパルス幅τ0のストロ
ーブ信号stを出力するものである。 In FIG. 1, 21 is a rising edge detection circuit, in which the start pulse s applied to the input terminal p3
1 or the rising edge of the stop pulse s2, and outputs a strobe signal st having a constant pulse width τ 0 shown in FIG. 3D.
22はVCO(voltage controlled oscillator)
であり、反転器aと遅延器bとで、第1図のよう
にループを形成している。そして、例えば、可変
容量ダイオードc2を設け、この容量を外部から印
加された電圧信号s6で変化させることにより、
この電圧に応じた周波数で発振するようにしてい
る。このVCO22はストローブ信号stが“ロー”
なら発振し、“ハイ”なら発振を停止するように
動作する。そして、“ハイ”→“ロー”に変化し
た時に発振がスタートするように動作する。 22 is VCO (voltage controlled oscillator)
The inverter a and the delay device b form a loop as shown in FIG. For example, by providing a variable capacitance diode c2 and changing this capacitance with a voltage signal s6 applied from the outside,
It is designed to oscillate at a frequency that corresponds to this voltage. In this VCO22, the strobe signal st is “low”
If it is "high", it will oscillate, and if it is "high", it will stop oscillating. Then, it operates so that oscillation starts when it changes from "high" to "low".
23は位相検出器であり、VCO22の出力信
号s5とクロツク信号srとを導入し、この2つの
信号の位相差に応じた信号を出力するものであ
る。この位相検出器23の出力は選択回路24に
導かれる。 A phase detector 23 receives the output signal s5 of the VCO 22 and the clock signal sr, and outputs a signal corresponding to the phase difference between these two signals. The output of this phase detector 23 is guided to a selection circuit 24.
選択回路24は、フリツプフロツプ27からの
信号s7により制御される。この信号s7が、例
えば、“ロー”なら位相検出器23からの信号を
そのまま次段へ出力し、“ハイ”なら、この信号
s7が印加された時の位相検出器23の出力状態
をホールドして次段へ出力するものである。選択
回路24の出力はループフイルタ25に導入さ
れ、このループフイルタ25の出力信号s6は
VCO22の可変容量ダイオードc2を制御する。
このループフイルタ25はVCO22と結合して
PLL回路を構成し、このPLL回路のため適当な
時定数を持つている。位相検出器23の出力は
AD変換器26により高速にデジタル信号に変換
され、第2図におけるマイクロプロセツサ11に
て後述する演算を施される。フリツプフロツプ2
7は端子p5に印加された信号s8によりセツ
ト、リセツトされる。 Selection circuit 24 is controlled by signal s7 from flip-flop 27. For example, if this signal s7 is "low", the signal from the phase detector 23 is output as is to the next stage, and if it is "high", the output state of the phase detector 23 when this signal s7 is applied is held. It is then output to the next stage. The output of the selection circuit 24 is introduced into a loop filter 25, and the output signal s6 of this loop filter 25 is
Controls variable capacitance diode c2 of VCO22.
This loop filter 25 is combined with the VCO 22.
It constitutes a PLL circuit and has an appropriate time constant for this PLL circuit. The output of the phase detector 23 is
The AD converter 26 converts the signal into a digital signal at high speed, and the microprocessor 11 in FIG. 2 performs calculations to be described later. flipflop 2
7 is set and reset by the signal s8 applied to the terminal p5.
以上のように構成された第1図、第2図の回路
の動作を説明する。 The operation of the circuits of FIGS. 1 and 2 configured as described above will be explained.
入力端子p1に印加された被測定の時間幅を有
する信号は、入力アンプ1で波形整形され、第3
図のイのような信号となつて、制御回路3に導入
される。制御回路3では、第3図イの信号の立上
がりエツジと立下りエツジとで、それぞれ第3図
ロ,ハに示すようにスタートパルスs1とストツ
パパルスs2を出力する。また、制御回路3で
は、クロツク発生器7からクロツク信号を導入
し、スタートパルスs1、ストツプパルスs2が
発生した後に生ずるクロツク信号C0とCnの期間、
開放となるゲート回路(図示せず)を有してお
り、このゲート回路を通過するゲーテイングクロ
ツク信号s4は、第3図のチで表わされる。この
ゲーテイングクロツク信号s4はカウンタ5で計
数(カウント数N)され、その後マイクロプロセ
ツサ11にて、(1)式で示すNT0の演算が施され
る。 The signal having the time width to be measured applied to the input terminal p1 is waveform-shaped by the input amplifier 1, and then
The signal is introduced into the control circuit 3 as a signal as shown in A in the figure. The control circuit 3 outputs a start pulse s1 and a stop pulse s2 as shown in FIG. 3B and C, respectively, at the rising edge and falling edge of the signal in FIG. 3A. In addition, the control circuit 3 introduces a clock signal from the clock generator 7, and the periods of the clock signals C0 and Cn that occur after the start pulse s1 and stop pulse s2 are generated,
It has a gate circuit (not shown) which is open, and the gating clock signal s4 passing through this gate circuit is represented by H in FIG. This gating clock signal s4 is counted by the counter 5 (count number N), and then the microprocessor 11 performs the calculation of NT 0 as shown in equation (1).
一方、端数時間測定回路8では、スタートパル
スs1を導入し、以下の動作により端数時間ΔT1
の算出の基になる位相差の信号を出力する。 On the other hand, in the fractional time measuring circuit 8, the start pulse s1 is introduced, and the fractional time ΔT 1 is determined by the following operation.
Outputs a phase difference signal that is the basis for calculation.
以下第1図を主に参照しながら、端数時間の算
出の基になる位相差の信号が得られる動作を説明
する。 The operation for obtaining the phase difference signal that is the basis for calculating the fractional time will be described below, mainly with reference to FIG.
VCO22は、遅延器bにより或る周波数で発
振している。位相検出器23は、導入した2つの
信号(クロツク信号srとVCO22からの信号s
5)の位相差に応じた信号を出力している。一
方、フリツプフロツプ27からの信号s7が“ロ
ー”であるとすると、選択回路24は位相検出器
23からの信号を次段へ伝える。そして、この位
相差に応じた信号はループフイルタ25を介して
電圧信号s6となり、可変容量ダイオードc2を制
御する。そして、この位相差がゼロとなるように
帰還がかかつているため、VCO22が発振する
信号s5の位相とクロツク信号srとは、同位相に
なつている。 The VCO 22 is oscillated at a certain frequency by a delay device b. The phase detector 23 receives two introduced signals (clock signal sr and signal s from the VCO 22).
5) outputs a signal according to the phase difference. On the other hand, if the signal s7 from the flip-flop 27 is "low", the selection circuit 24 transmits the signal from the phase detector 23 to the next stage. Then, a signal corresponding to this phase difference becomes a voltage signal s6 via the loop filter 25, and controls the variable capacitance diode c2 . Since feedback is applied so that this phase difference becomes zero, the phase of the signal s5 oscillated by the VCO 22 and the clock signal sr are in the same phase.
このような状態で、スタートパルスs1が印加
されると、立上がり検出回路21は第3図ニの如
く、一定のパルス幅τ0のストローブ信号stを出力
する。その結果、VCO22はこのパルス幅τ0の
期間、発振を停止する。そして、このストローブ
信号stが消失すると、これに同期してVCO22
は再び発振を開始する。 When the start pulse s1 is applied in this state, the rising edge detection circuit 21 outputs a strobe signal st having a constant pulse width τ 0 as shown in FIG. 3D. As a result, the VCO 22 stops oscillating during the period of this pulse width τ 0 . Then, when this strobe signal st disappears, VCO22 synchronizes with this.
starts oscillating again.
なお、ストローブ信号stの発生に同期して、フ
リツプフロツプ27は反転するので、信号s7は
“ハイ”となつている。従つて、選択回路24は、
発振が停止する直前の信号s5とクロツク信号sr
との位相差の値をホールドして出力する。このホ
ールド値は、原理的にVCO22の出力信号s5
とクロツク信号srとが、同位相であつた時の値で
あるため、ストローブ信号stが消失した後に再び
発振するVCO22の出力信号は、クロツク信号
srと同じ周波数である。即ち、VCO22におけ
る再発振した出力信号s5の位相は、クロツク信
号srと第3図に示すδ1の位相差となる。ここで、
第3図のホとトから、位相シフト量δ1は、(2)式で
表わされる。 Incidentally, since the flip-flop 27 is inverted in synchronization with the generation of the strobe signal st, the signal s7 is at "high" level. Therefore, the selection circuit 24
Signal s5 and clock signal sr just before oscillation stops
Holds and outputs the value of the phase difference. This hold value is, in principle, the output signal s5 of the VCO22.
Since this is the value when strobe signal st and clock signal sr are in the same phase, the output signal of VCO 22, which oscillates again after strobe signal st disappears, is equal to the clock signal sr.
It has the same frequency as sr. That is, the phase of the re-oscillated output signal s5 in the VCO 22 has a phase difference of δ 1 shown in FIG. 3 from the clock signal sr. here,
From the photo in FIG. 3, the phase shift amount δ 1 is expressed by equation (2).
δ1=τ1+τ0+T0/2−T0 (2)
ここで、
T0:クロツク信号srの周期
τ1:スタートパルスの発生時と、それ以前のク
ロツク信号の立上がりとの時間差
τ1=T0−ΔT1であるから、第1の端数時間ΔT1
は、(2)式を書換えて(3)式で表わすことができる。 δ 1 = τ 1 + τ 0 +T 0 /2−T 0 (2) where, T 0 : Period of clock signal sr τ 1 : Time difference between the start pulse generation and the previous rise of the clock signal τ 1 = T 0 - ΔT 1 , so the first fractional time ΔT 1
can be expressed as equation (3) by rewriting equation (2).
ΔT1=τ0−δ1+T0/2 (3)
この位相シフト量δ1は、位相検出器23の出力
値であり、これはAD変換器26にて、高速にデ
ジタル値に変換され、信号s9となつて、マイク
ロプロセツサ11に送られる。 ΔT 1 =τ 0 −δ 1 +T 0 /2 (3) This phase shift amount δ 1 is the output value of the phase detector 23, which is quickly converted into a digital value by the AD converter 26, The signal is sent to the microprocessor 11 as a signal s9.
ここで、(3)式において、ストローブ信号のパル
ス幅τ0とクロツク信号の周期T0は、予め既知の
ものであり、δ1の値は信号s9から分るので、マ
イクロプロセツサ11にて、(3)式の演算を行なう
ことにより、第1の端数時間ΔT1を算出すること
ができる。 Here, in equation (3), the pulse width τ 0 of the strobe signal and the period T 0 of the clock signal are known in advance, and the value of δ 1 is known from the signal s9. , (3), the first fractional time ΔT 1 can be calculated.
次に被測定時間幅を表わす信号が立下り、スト
ツプパルスs2が第3図のようなタイミングで発
生すると、s2は、端数時間測定回路9へ印加さ
れる。この場合、VCO22の出力信号s5の位
相シフト量δ2は、第3図のヘとトから(4)式で表わ
される。 Next, when the signal representing the time width to be measured falls and a stop pulse s2 is generated at the timing shown in FIG. 3, s2 is applied to the fractional time measuring circuit 9. In this case, the phase shift amount δ 2 of the output signal s5 of the VCO 22 is expressed by equation (4) from the beginning of FIG.
δ2=τ2+τ0−T0 (4)
τ2:ストツプパルスの発生時と、それ以前のク
ロツク信号の立上がりとの時間差
従つて、第2の端数時間ΔT2は(5)式で表わされ
る。 δ 2 = τ 2 + τ 0 −T 0 (4) τ 2 : Time difference between the generation of the stop pulse and the previous rise of the clock signal Therefore, the second fractional time ΔT 2 is expressed by equation (5). .
ΔT2=τ0−δ2 (5)
この場合も、上述と同様に位相差δ2の値が信号
s9から分るので、マイクロプロセツサ11に
て、(5)式の演算を行なうことにより、第2の端数
時間ΔT2を算出することができる。 ΔT 2 =τ 0 −δ 2 (5) In this case as well, since the value of the phase difference δ 2 is known from the signal s9 as described above, by performing the calculation of equation (5) in the microprocessor 11, , a second fractional time ΔT 2 can be calculated.
なお、端数時間を算出する式が、(3)と(5)式の2
通りに分かれるが、これは、スタートパルスs
1、ストツプパルスs2が発生したタイミング
が、クロツク信号の“ハイ”レベルの時か、“ロ
ー”レベルの時かで異なつてくる。 Note that the formula for calculating fractional time is (3) and (5).
The start pulse s
1. The timing at which the stop pulse s2 is generated differs depending on whether the clock signal is at a "high" level or a "low" level.
即ち、クロツク信号srが“ハイ”レベルの時に
スタートパルスs1又はストツプパルスs2が発
生した場合は、端数時間は(3)式で演算する。逆に
“ロー”レベルの時に発生した場合は、端数時間
は(5)式で演算をする。 That is, if the start pulse s1 or the stop pulse s2 is generated when the clock signal sr is at the "high" level, the fractional time is calculated using equation (3). Conversely, if the occurrence occurs when the level is "low", the fractional time is calculated using equation (5).
従つて、マイクロプロセツサ11はスタートパ
ルスs1、ストツプパルスs2が発生した時にお
けるクロツク信号の“ハイ”“ロー”のレベル情
報を端数時間測定回路8,9から導入しておけ
ば、容易に(3)式、(5)式の選択を行なうことがで
き、正しく端数時間を算出することができる。 Therefore, the microprocessor 11 can easily calculate (3 ) and (5) can be selected, and fractional time can be calculated correctly.
なお、このレベル情報を検知する回路及びこの
情報をマイクロプロセツサ11に伝達する経路
は、ごく常識的な手段で達成できるので第1図、
第2図ではその記載を省略してある。 Note that the circuit for detecting this level information and the path for transmitting this information to the microprocessor 11 can be achieved by common sense means, so as shown in FIG.
In FIG. 2, the description thereof is omitted.
以上の結果、マイクロプロセツサ11では、(1)
式による演算を更に施して測定対象の時間幅Tx
を算出することができる。 As a result of the above, in microprocessor 11, (1)
The time width Tx of the measurement target is further calculated by the formula
can be calculated.
なお、スタートパルスs1及びストツプパルス
s2の後、次の端数時間の測定に備えて、VCO
22における信号s5をクロツク信号srと同位相
にしておかなければならない。そのため、端子p
5にリセツト信号s8を印加し(例えば、マイク
ロプロセツサ11から出力する)、フリツプフロ
ツプ27をリセツトし、信号s7を“ロー”に
し、位相検出器23からの信号を次段へ伝えるよ
うにする。 In addition, after the start pulse s1 and stop pulse s2, in preparation for the measurement of the next fractional time, the VCO
The signal s5 at 22 must be in phase with the clock signal sr. Therefore, the terminal p
A reset signal s8 is applied to the phase detector 5 (eg, output from the microprocessor 11) to reset the flip-flop 27 and make the signal s7 "low" so that the signal from the phase detector 23 is transmitted to the next stage.
なお、上述にてフリツプフロツプ27からの信
号s7を変えた結果、急にホールドを解除する
と、周波数が大きくくずれて、これが徐々に戻る
可能性がある。ここでは、周波数を変えずに位相
を戻すだけでよいから、第6図のように、スイツ
チ33を設け、通常は接点h側に接続しておく。
そして上記したように位相を戻す時だけ、接点g
に接続する。接点gの場合は、位相差に比例した
(1/αにした)ものが加算されていて、高速に
位相差を補正することができる。そして、位相差
がなくなつたことは、一致検出器32でチエツク
し、一致したらスイツチ33の接点をh側にす
る。続いてリセツト信号s8で選択回路24のホ
ールドを解除する。このようにすることで、上記
の問題を解決することができる。 It should be noted that, as a result of changing the signal s7 from the flip-flop 27 as described above, if the hold is suddenly released, there is a possibility that the frequency will be greatly distorted and this will gradually return. Here, it is only necessary to return the phase without changing the frequency, so as shown in FIG. 6, a switch 33 is provided and normally connected to the contact h side.
Then, as mentioned above, only when returning the phase, contact g
Connect to. In the case of contact g, a value proportional to the phase difference (1/α) is added, and the phase difference can be corrected at high speed. Then, the coincidence detector 32 checks that the phase difference has disappeared, and if they match, the contact of the switch 33 is set to the h side. Subsequently, the hold of the selection circuit 24 is released by the reset signal s8. By doing so, the above problem can be solved.
また、AD変換を複数回行なつて、その結果を
統計処理すれば、位相差δ1,δ2の測定精度を向上
させることができる。 Furthermore, by performing AD conversion multiple times and statistically processing the results, it is possible to improve the measurement accuracy of the phase differences δ 1 and δ 2 .
また、AD変換器26の前にローパスフイルタ
(図示せず)を設けることによりノズルをカツト
することができる。 Further, by providing a low pass filter (not shown) in front of the AD converter 26, the nozzle can be cut off.
また、位相検出器23において、位相差をパルス
幅として検出し、それを例えばRCフイルタを用
いて電圧値へ変換するように構成すると、出力が
安定するまで時定数だけ時間がかかる。またリツ
プルも発生し、誤差の原因となる。そこで、位相
検出器23の構成を第7図のようにすると以上の
欠点を解決することができる。第7図は第1図の
位相検出器23の具体例を示した図であり、同図
の出力信号s12は第1図の選択回路24とAD
変換器26に導かれる。また、第8図は第7図回
路のタイムチヤートである。第7図において、位
相弁別回路41は、VCO22からの信号s5と
クロツク信号srとの位相を判別し、位相差δ(第
8図参照)に対応したパルス幅でスイツチ43の
切替えを制御する。その結果、スイツチ43は信
号s10(第8図参照)を次段の区間平均回路
(積分器45とサンプルホールド回路47と帰還
抵抗Rとで構成)へ出力する。このサンプルホー
ルド回路47はクロツク信号srの立上がりエツジ
に同期した信号s11(第8図参照)のタイミン
グで積分器45の出力をサンプリングし、その他
の期間は、そのサンプリングした値を保持する。
第8図のタイムチヤートで、時刻C0までは、信
号s5とクロツク信号srの位相は一致している。
この場合、信号s10とこの第7図回路の出力信
号s12は、共にOvである。Furthermore, if the phase detector 23 is configured to detect the phase difference as a pulse width and convert it into a voltage value using, for example, an RC filter, it will take a time constant until the output becomes stable. Ripples also occur, causing errors. Therefore, by configuring the phase detector 23 as shown in FIG. 7, the above drawbacks can be solved. FIG. 7 is a diagram showing a specific example of the phase detector 23 in FIG.
is guided to a transducer 26. Moreover, FIG. 8 is a time chart of the circuit of FIG. 7. In FIG. 7, a phase discrimination circuit 41 discriminates the phase of the signal s5 from the VCO 22 and the clock signal sr, and controls switching of the switch 43 with a pulse width corresponding to the phase difference δ (see FIG. 8). As a result, the switch 43 outputs the signal s10 (see FIG. 8) to the next-stage section averaging circuit (comprised of an integrator 45, a sample-and-hold circuit 47, and a feedback resistor R). This sample and hold circuit 47 samples the output of the integrator 45 at the timing of the signal s11 (see FIG. 8) synchronized with the rising edge of the clock signal sr, and holds the sampled value during other periods.
In the time chart of FIG. 8, the phases of the signal s5 and the clock signal sr match until time C0 .
In this case, both the signal s10 and the output signal s12 of the circuit of FIG. 7 are Ov.
次に時刻C1で、信号s5がクロツク信号srに対
してδの位相遅れになると、スイツチ43の出力
信号s10はパルス幅δの信号となる。 Next, at time C1 , when the signal s5 becomes delayed in phase by δ with respect to the clock signal sr, the output signal s10 of the switch 43 becomes a signal with a pulse width δ.
区間平均回路の定数がAT0/CR=1のとき、出力
は入力に高速に追従することが知られており、第
7図回路の出力信号s12は、2サンプル目(時
刻C3)で一定となる。なお、Aはサンプルホー
ルド回路47の増幅器の増幅度であり、Cは積分
器45のコンデンサの容量であり、Rは帰還抵抗
の値であり、T0はクロツク信号の周期である。 It is known that when the constant of the interval averaging circuit is AT 0 /CR=1, the output follows the input at high speed, and the output signal s12 of the circuit in FIG. 7 becomes constant at the second sample (time C 3 ). becomes. Note that A is the amplification degree of the amplifier of the sample-and-hold circuit 47, C is the capacitance of the integrator 45, R is the value of the feedback resistor, and T 0 is the period of the clock signal.
このように位相検出器23として、位相弁別回
路41と区間平均回路を組合せ、リツプルの無い
位相差電圧を短時間で得るようにすれば、高速
で、高精度のAD変換が可能となる。 In this way, by combining the phase discrimination circuit 41 and the interval averaging circuit as the phase detector 23 and obtaining a ripple-free phase difference voltage in a short time, high-speed and highly accurate AD conversion becomes possible.
ハ 「本発明の効果」
以上述べたように、本発明によれば次の効果が
得られる。C. “Effects of the Present Invention” As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
従来の装置は、主クロツクとバーニアクロツ
クとが一致するまでの時間を必要とする。この
時間は、将来、AD変換器の動作速度が現在よ
りもつと速くなつたとしても、原理的に必要な
時間であり、改善の余地はない。 Conventional devices require time for the main clock and vernier clock to coincide. Even if the operating speed of the AD converter becomes faster in the future than it is now, this time is a theoretically necessary time and there is no room for improvement.
一方、本発明に係る装置においては、位相検
出器23の出力を直接AD変換し、その後、マ
イクロコンピユータ等で演算するものである
が、AD変換器は、現在、並列型AD変換器等、
非常に高速のものがあり、このようなことから
本発明は動作原理的に従来手段より高速化でき
るものである。 On the other hand, in the device according to the present invention, the output of the phase detector 23 is directly AD-converted, and then the calculation is performed by a microcomputer or the like.
There are very high-speed methods, and for this reason, the present invention can operate at higher speeds than conventional means based on its operating principle.
従つて、高速でかつリアルタイムで時間幅の
計測を行なうことができる。 Therefore, the time width can be measured at high speed and in real time.
位相検出器23の出力を必要に応じて複数回
計測することができるので、これを統計処理す
ることにより、精度の高い端数時間を測定する
ことができる。 Since the output of the phase detector 23 can be measured multiple times as necessary, by statistically processing the output, it is possible to measure fractional times with high accuracy.
タイムバーニア方式では、主クロツクとバー
ニアクロツクの位相の一致点を検出しているの
で一定の時間が絶対的に必要である。本発明で
は、VCO22の信号s5とクロツク信号srの
位相差を検出しているので、直ちにこの位相差
を出力し、短時間に端数時間を計測することが
できるし、また、時間は少し余分にかかるが、
複数回、位相差を計測し、統計処理して測定精
度を高めることもできる等、応用性が広い。 In the time vernier method, a certain amount of time is absolutely necessary because the point where the phases of the main clock and the vernier clock match is detected. In the present invention, since the phase difference between the signal s5 of the VCO 22 and the clock signal sr is detected, this phase difference can be immediately output and fractional time can be measured in a short time. It takes a while, but
It has a wide range of applications, such as being able to measure the phase difference multiple times and perform statistical processing to improve measurement accuracy.
第1図は本発明の要部である端数時間測定回路
の構成例を示した図、第2図は本発明に係る時間
幅計測装置のブロツク図、第3図はタイムチヤー
ト、第4図は一般的な時間幅の計測原理を示す
図、第5図はタイムバーニア方式の動作を説明す
るための図、第6図は本発明の別の構成例を示す
図、第7図は位相検出器の具体例を示した図、第
8図は第7図回路のタイムチヤートである。
1……入力アンプ、3……制御回路、5……カ
ウンタ、7……クロツク発生器、8,9……端数
時間測定回路、11……マイクロプロセツサ、2
1……立上がり検出回路、22……VCO、23
……位相検出器、24……選択回路、25……ル
ープフイルタ、26……AD変換器、27……フ
リツプフロツプ、30……加算器、31……減衰
器、32……一致検出器、33……スイツチ。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fractional time measuring circuit which is a main part of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a time width measuring device according to the present invention, FIG. 3 is a time chart, and FIG. Figure 5 is a diagram illustrating the general time width measurement principle, Figure 5 is a diagram explaining the operation of the time vernier method, Figure 6 is a diagram showing another configuration example of the present invention, Figure 7 is a phase detector. FIG. 8 is a time chart of the circuit shown in FIG. 7. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Input amplifier, 3... Control circuit, 5... Counter, 7... Clock generator, 8, 9... Fractional time measuring circuit, 11... Microprocessor, 2
1...Rise detection circuit, 22...VCO, 23
... Phase detector, 24 ... Selection circuit, 25 ... Loop filter, 26 ... AD converter, 27 ... Flip-flop, 30 ... Adder, 31 ... Attenuator, 32 ... Coincidence detector, 33 ...Switch.
Claims (1)
トパルスとストツプパルスと、ゲーテイングクロ
ツク信号とを出力することができる制御回路と、 このゲーテイングクロツク信号を計数するカウ
ンタとを備え、カウンタの出力と所謂端数時間と
から被測定時間幅を計測する装置において、 スタートパルスとストツプパルスに同期し、一
定のパルス幅を有したストローブ信号を出力する
手段と、 このストローブ信号のパルス幅の期間は発振を
停止し、ストローブ信号のパルスが消失した後
は、クロツク信号の周期で発振動作を行なう発振
手段と、 発振手段の出力信号とクロツク信号との位相差
を検出する位相検出器と、 からなる端数時間測定回路を備え、 この端数時間測定回路からの位相差信号を基に
演算して端数時間を算出し、被測定時間幅を計測
することを特徴とする時間幅計測装置。[Claims] 1. A control circuit capable of outputting a start pulse, a stop pulse, and a gating clock signal corresponding to the start and end points of the time width to be measured, and a counter that counts the gating clock signal. In a device for measuring a measured time width from a counter output and a so-called fractional time, a means for outputting a strobe signal having a constant pulse width in synchronization with a start pulse and a stop pulse, and a pulse width of the strobe signal. oscillation is stopped during the period of , and after the pulse of the strobe signal disappears, an oscillation means that performs oscillation operation at the period of the clock signal, and a phase detector that detects the phase difference between the output signal of the oscillation means and the clock signal. What is claimed is: 1. A time width measuring device comprising: a fractional time measuring circuit comprising: , which calculates a fractional time by calculating a fractional time based on a phase difference signal from the fractional time measuring circuit, and measures a measured time width.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23587485A JPS6295487A (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Time width measuring instrument |
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---|---|---|---|
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JPS6295487A JPS6295487A (en) | 1987-05-01 |
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JP23587485A Granted JPS6295487A (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Time width measuring instrument |
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---|---|---|---|---|
JP6369866B2 (en) * | 2015-01-20 | 2018-08-08 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Time measuring device |
JP6891528B2 (en) * | 2017-02-17 | 2021-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit devices, physical quantity measuring devices, electronic devices and mobile objects |
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-
1985
- 1985-10-22 JP JP23587485A patent/JPS6295487A/en active Granted
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