JPH0455276B2 - - Google Patents

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JPH0455276B2
JPH0455276B2 JP14757086A JP14757086A JPH0455276B2 JP H0455276 B2 JPH0455276 B2 JP H0455276B2 JP 14757086 A JP14757086 A JP 14757086A JP 14757086 A JP14757086 A JP 14757086A JP H0455276 B2 JPH0455276 B2 JP H0455276B2
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JP
Japan
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capacitor
voltage
time
current
diode
Prior art date
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JP14757086A
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Japanese (ja)
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JPS633289A (en
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Takao Asaka
Juji Yamaguchi
Hideto Iwaoka
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Priority to US07/056,140 priority patent/US4772843A/en
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Publication of JPH0455276B2 publication Critical patent/JPH0455276B2/ja
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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、スタート端数時間とストツプ端数時
間に応じて電圧を変化させ、プロセツサにてこの
電圧に基づくデジタル信号に演算を加えることで
被測定時間を計測する装置に関する。
[Detailed description of the invention] A. ``Objective of the invention'' [Industrial application field] The present invention changes a voltage according to a start fractional time and a stop fractional time, and a processor calculates a digital signal based on this voltage. This invention relates to a device that measures measured time by adding .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、時間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の
期間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。
Generally, the following principle is adopted to measure time with high precision. A clock signal with a period t 0 is passed through a gate that is open during the period of time to be measured Tx, and the number N of the clocks passing through is counted. And, Nt 0 is the time width.

この方法は厳密に言うと、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7図に示す。第7図において、cの
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までのスタート端数時間であ
り、dの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Cnまでのストツプ端数時
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7図のf参照]して、通過
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7図のg]時
間幅Txは(1)式で表わされる。
Strictly speaking, this method does not hold Tx=Nt 0 , but rather TxNt 0 . This is because Tx is usually not divisible by t 0 and there are small fractional times. This is shown in FIG. In FIG. 7, ΔT 1 in c is the starting fractional time from the rising edge of Tx to the clock C 0 occurring immediately thereafter, and ΔT 2 in d is the starting fraction time from the falling edge of Tx to the clock C 0 occurring immediately thereafter. This is the stop fractional time to Cn. Then, the gate is opened during the period between the clock signals C0 and C0 (see f in FIG. 7), and the number of clocks passing through is counted. Letting the number of clocks in that period be N, the time width Tx [g in FIG. 7] 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 .

そこで、本出願人は、昭和61年6月6日付けで
この端数時間(ΔT1,ΔT2)を正確にしかも高速
に測定することができる「時間計測装置」を出願
した。この出願を以下『先願』と記す。
Therefore, the present applicant filed an application on June 6, 1985 for a "time measuring device" that can accurately and rapidly measure the fractional time (ΔT 1 , ΔT 2 ). This application is hereinafter referred to as the "prior application."

この『先願』の発明を簡単に説明すると、コン
デンサ3へ電圧スイツチswを介して一定の電圧
V0を予め加え、コンデンサ3の電圧をV0に保つ
ておく。このような状態で、端数時間(ΔT1
ΔT2)の期間動作する電流スイツチ7を介して定
電流I1をコンデンサ3に加え、コンデンサ3にチ
ヤージしていた電荷を放電させる。
To briefly explain the invention of this "prior application", a constant voltage is applied to the capacitor 3 via the voltage switch SW.
Add V 0 in advance and keep the voltage of capacitor 3 at V 0 . In this state, fractional time (ΔT 1 ,
A constant current I 1 is applied to the capacitor 3 via the current switch 7 which operates for a period of ΔT 2 ), thereby discharging the charge stored in the capacitor 3.

コンデンサ3の電圧は、この放電期間に応じて
変化するので、この変化前と変化後の電圧を測定
することで端数時間を計測するものである。
Since the voltage of the capacitor 3 changes according to this discharge period, fractional hours are measured by measuring the voltage before and after this change.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この『先願』の発明は、スタート端数パルスと
ストツプ端数パルスが近接して生じても正確に測
定することができる効果がある。
The invention of this "prior application" has the advantage that even if the start fractional pulse and the stop fractional pulse occur close to each other, they can be accurately measured.

しかし、『先願』はコンデンサ3へ一定な電圧
V0を印加する手段として電圧スイツチswを用い
ていた。電圧スイツチは電流スイツチと比較し
て、一般に次の点で差異がある。
However, the "first application" has a constant voltage to capacitor 3.
A voltage switch SW was used as a means to apply V 0 . Voltage switches generally differ from current switches in the following points:

電流スイツチの方が電圧スイツチより簡単な
構成で実現することができる。即ち、電流スイ
ツチは、例えばトランジスタ2個で簡単に構成
することができる。一方、電圧スイツチは、例
えばMOS・FET(metal oxide
semiconductor・field effect transistor)等で
構成することになりその構成は複雑になる。
A current switch can be implemented with a simpler configuration than a voltage switch. That is, the current switch can be easily constructed with, for example, two transistors. On the other hand, voltage switches are, for example, MOS/FET (metal oxide
The structure becomes complicated because it consists of semiconductors, field effect transistors, etc.

電流スイツチの方が電圧スイツチよりスイツ
チング・スピードが速い。その理由は、電圧ス
イツチの場合、MOS・FETを完全にオンとす
るため、そのゲート端子へ高い電圧信号をスイ
ツチングして印加する必要があるが、高い電圧
信号を高速にスイツチングすることは困難だか
らである。一方、電流スイツチの方は、このよ
うなことがない。
Current switches have faster switching speed than voltage switches. The reason for this is that in the case of a voltage switch, in order to completely turn on the MOS/FET, it is necessary to switch and apply a high voltage signal to its gate terminal, but it is difficult to switch a high voltage signal at high speed. It is. On the other hand, this does not happen with current switches.

本願の目的は、コンデンサへ初期値電圧を与え
るスイツチング手段として、電流スイツチを用
い、『先願』より更に高速で時間計測を行なうこ
とができ、しかも簡単な構成の時間計測装置を提
供することである。
The purpose of the present application is to provide a time measuring device that uses a current switch as a switching means to apply an initial value voltage to a capacitor, can measure time at a higher speed than the "prior application", and has a simple configuration. be.

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 端数時間の期間、積分用のコンデンサ17に定
電流i2を加え、初期値電圧Vdを起点として変化
したコンデンサ17の電圧に基づくデジタル信号
にプロセツサ8で演算を加えることで被測定時間
を計測する装置において、 前記コンデンサ17に並列接続されるクランプ
用のダイオード18と、 前記端数時間の期間以外の期間に動作する電流
スイツチ14と、 この電流スイツチ14を介して前記コンデンサ
17とダイオード18の並列回路に電流i1を加
え、この時オンに動作したダイオードの飽和電圧
によりコンデンサ17に初期値電圧Vdを与える
定電流源13と、 の手段を備えたものである。
B "Structure of the Invention" [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention applies a constant current i2 to the integrating capacitor 17 for a fractional time period, and the initial value voltage Vd A device that measures a measured time by adding arithmetic operations to a digital signal based on the voltage of a capacitor 17 that changes starting from A current switch 14 operates during a period other than this period, and a current i 1 is applied to the parallel circuit of the capacitor 17 and diode 18 through this current switch 14, and the capacitor 17 is initialized by the saturation voltage of the diode that is turned on at this time. It is equipped with a constant current source 13 that provides a value voltage Vd, and the following means.

〔実施例〕〔Example〕

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、本発明の要部構成例を示す図、第2
図は第1図のスイツチ部の動作を説明するための
図、第3図は第1図のスイツチ部の具体的構成例
を示す図、第4図と第5図は本発明に係る時間計
測装置の全体構成を示すブロツク図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the main part configuration of the present invention, and FIG.
The figure is a diagram for explaining the operation of the switch section in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of the switch section in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are for time measurement according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the device.

まず、第4図を用いて本発明に係る装置の全体
を説明する。同図において、1,2は入力回路で
あり、導入した被測定の信号s1,s2を波形整
形するものである。被測定の信号s1,s2に
は、ノズル等が重畳しているので、波形整形する
ことで、以降の回路で被測定の信号を容易に取扱
うことができるようにしたものである。第4図に
おいては、2つの信号s1,s2の時間差を計測
する場合の構成である。
First, the entire apparatus according to the present invention will be explained using FIG. 4. In the figure, 1 and 2 are input circuits, which shape the waveforms of introduced signals s1 and s2 to be measured. Since the signals to be measured s1 and s2 are superimposed by a nozzle, etc., the signals to be measured can be easily handled in subsequent circuits by shaping the waveforms. FIG. 4 shows a configuration for measuring the time difference between two signals s1 and s2.

3はクロツク発生器であり、一定なパルス幅t0
の信号[第7図b参照]を出力するものである。
3 is a clock generator, which has a constant pulse width t 0
The signal [see FIG. 7b] is output.

4はゲート回路であり、その内部に端数パルス
発生器4aを内蔵している。このゲート回路4
は、入力回路1,2とクロツク発生器3から信号
を導入し、第7図で説明したスタート端数パルス
s3[第7図c参照]とストツプ端数パルスs4
[第7図d参照]とゲーテイングクロツク信号sg
[第7図g参照]を出力する。また、このゲート
回路4はその内部で、第7図aに示すような被測
定時間幅信号sxを発生させ、端数パルス発生器
4aに印加している。このゲート回路4及び端数
パルス発生器4aの構成は、ありふれた回路を用
いることができる。本願においては、このゲート
回路4は、特徴とする部分ではないので、具体的
回路を上げて説明することはしない。
Reference numeral 4 denotes a gate circuit, which includes a fractional pulse generator 4a therein. This gate circuit 4
introduces signals from the input circuits 1 and 2 and the clock generator 3, and generates the start fractional pulse s3 [see FIG. 7c] and the stop fractional pulse s4 explained in FIG.
[See Figure 7d] and the gating clock signal sg
[See Figure 7g] is output. Further, this gate circuit 4 internally generates a measured time width signal sx as shown in FIG. 7a, and applies it to the fractional pulse generator 4a. The configuration of the gate circuit 4 and the fractional pulse generator 4a can be a common circuit. In this application, since this gate circuit 4 is not a characteristic part, a specific circuit thereof will not be described.

5はカウンタでありゲーテイングクロツク信号
sgの計数を行なうものである。
5 is a counter and a gating clock signal
This is used to count sg.

6,7は時間・電圧変換器であり、導入したパ
ルス信号s3,s4のパルス幅(即ち、端数時
間)に応じて電圧を変化させ、この電圧をデジタ
ルに交換して出力するものである。この時間・電
圧変換器6,7の構成が本発明の特徴とする部分
であり、この部分の具体的構成例を第1図に示
し、後で詳細に説明する。
Reference numerals 6 and 7 denote time/voltage converters, which change the voltage according to the pulse width (ie, fractional time) of the introduced pulse signals s3 and s4, and convert this voltage into a digital signal for output. The structure of the time/voltage converters 6 and 7 is a feature of the present invention, and a specific example of the structure of this portion is shown in FIG. 1 and will be explained in detail later.

8はプロセツサであり、カウンタ5と時間・電
圧変換器6,7から信号を導入し、(1)式に示す演
算を行なつて、被測定の時間幅Txを算出するも
のである。そのほか、時間・電圧変換器6,7に
おけるバイアス電流やオフセツト電圧に基づく誤
差を補正する演算も行なう。しかし、この補正演
算については、本発明で解決しようとしている技
術とは直接には関係しないので、本明細書では、
この補正演算については説明しない。
8 is a processor which inputs signals from the counter 5 and time/voltage converters 6 and 7, performs the calculation shown in equation (1), and calculates the time width Tx to be measured. In addition, calculations for correcting errors based on bias currents and offset voltages in the time/voltage converters 6 and 7 are also performed. However, since this correction calculation is not directly related to the technology to be solved by the present invention, in this specification,
This correction calculation will not be explained.

なお、第4図では、入力回路を2つと、時間・
電圧変換器を2つ備えた構成例を上げたがこれら
は1つずつでも良い。この場合の構成例を第5図
に示す。第5図のように入力回路1が1個の場合
は、被測定の信号が第7図aに示すように被測定
の時間幅Txを最初から有した信号であり、この
時間幅Txを測定する場合である。このときは、
ゲート回路4は、直ちに被測定時間幅信号sxを
得て、この信号sxを端数パルス発生器4aに導
入することができる。
In addition, in Fig. 4, there are two input circuits and a time circuit.
Although an example of a configuration including two voltage converters has been given, it is also possible to have one each. An example of the configuration in this case is shown in FIG. When there is only one input circuit 1 as shown in Fig. 5, the signal to be measured is a signal that has a time width Tx to be measured from the beginning as shown in Fig. 7a, and this time width Tx is measured. This is the case. At this time,
The gate circuit 4 can immediately obtain the time width signal sx to be measured and introduce this signal sx into the fractional pulse generator 4a.

また、端数パルス発生器4aは、スタート端数
パルスs3とストツプ端数パルスs4を合成し
て、第7図のeのように2つの端数パルスをシリ
アルな信号として出力することもできる。このよ
うな場合は、時間・電圧変換器は1個で良い。
Further, the fractional pulse generator 4a can also synthesize the start fractional pulse s3 and the stop fractional pulse s4 and output two fractional pulses as a serial signal as shown in e of FIG. In such a case, only one time/voltage converter is sufficient.

以上のような第4図と第5図の構成の得失を述
べると、第4図の構成は、スタート端数パルスs
3とストツプ端数パルスs4のそれぞれに時間・
電圧変換器を専用に設けているので、被測定の時
間幅Txが非常に短い場合(即ち、近接してスタ
ート端数パルスs3とストツプ端数パルスs4が
生じるような測定)も、正確に測定することがで
きる。半面構成が複雑となる。
Describing the advantages and disadvantages of the configurations of FIGS. 4 and 5 as described above, the configuration of FIG.
3 and stop fractional pulse s4, respectively.
Since a dedicated voltage converter is provided, accurate measurements can be made even when the time width Tx to be measured is very short (i.e. measurements where a start fractional pulse s3 and a stop fractional pulse s4 occur close to each other). I can do it. The half configuration becomes complicated.

一方、第5図は構成が簡単である。しかし、パ
ルス幅を電圧に変換し、更にデジタルに変換する
処理時間は必ず必要であるから、スタート端数パ
ルスとストツプ端数パルスが非常に近接して生じ
た場合は時間・電圧変換器が1個であるため測定
が困難となる。
On the other hand, the structure shown in FIG. 5 is simple. However, processing time is always required to convert the pulse width to voltage and then to digital, so if the start fractional pulse and stop fractional pulse occur very close to each other, only one time/voltage converter is needed. This makes measurement difficult.

第1図に示した本発明の要部である時間・電圧
変換器は、以上に説明した第4図と第5図のどち
らの時間計測装置にも用いることができその効果
を発揮することができる。
The time/voltage converter shown in FIG. 1, which is the main part of the present invention, can be used in both the time measuring devices shown in FIG. 4 and FIG. 5 explained above, and can exhibit its effects. can.

第1図において、p1とp2は入力端子であ
り、p1にはプロセツサ8から待機(WAIT)
信号が加えられる。p2にはスタート端数パル
ス、ストツプ端数パルスが加えられる。
In Figure 1, p1 and p2 are input terminals, and p1 receives a wait (WAIT) signal from the processor 8.
A signal is added. A start fractional pulse and a stop fractional pulse are applied to p2.

11はRSフリツプフロツプ(以下単にFF11
と記す)であり、S端子には待機信号が加えら
れ、R端子には端数パルスが加えられる。またQ
端子の出力s11は後述する電流スイツチを制御
する信号として用いられる。
11 is an RS flip-flop (hereinafter simply FF11)
), a standby signal is applied to the S terminal, and a fractional pulse is applied to the R terminal. Also Q
The output s11 of the terminal is used as a signal for controlling a current switch which will be described later.

12は遅延線であり、端数パルスを導入してこ
れを時間τだけ遅らせるものである。この遅延線
12の出力s12は後述する電流スイツチを制御
する信号s12として用いられる。この遅延線1
2は市販されているものを使用することができ
る。又は、この遅延線12を設けなくとも、第1
図の信号s12が通る配線を長くすれば、この信
号s12を遅らせることができる。即ち、遅延線
12は特別に設けることなく、等価的に遅延線1
2と同じ機能を果すことができるように構成する
ことができる。
A delay line 12 introduces a fractional pulse and delays it by a time τ. The output s12 of this delay line 12 is used as a signal s12 for controlling a current switch, which will be described later. This delay line 1
As for 2, a commercially available product can be used. Or, even if this delay line 12 is not provided, the first
By lengthening the wiring through which the signal s12 in the figure passes, the signal s12 can be delayed. That is, the delay line 12 is not specially provided, but is equivalent to the delay line 1.
It can be configured so that it can perform the same function as 2.

13と16は定電流源であり、定電流源13は
定電流i1を、定電流源16は定電流i2を第1図に
示すような方向に流すものである。この定電流源
13,16は、例えばトランジスタ又は高抵抗に
より容易に構成することができる。
Reference numerals 13 and 16 are constant current sources, and the constant current source 13 causes a constant current i 1 to flow, and the constant current source 16 causes a constant current i 2 to flow in the directions shown in FIG. The constant current sources 13 and 16 can be easily constructed from transistors or high resistances, for example.

14と15は電流スイツチであり、例えば第3
図で示すようにトランジスタにより構成すること
ができる。電流スイツチ14はFF11の出力信
号s11により、オン・オフ制御され、電流スイ
ツチ15は遅延線12の出力信号s12により、
オン・オフ制御される。定電流源13と電流スイ
ツチ14と電流スイツチ15と定電流源16と
は、第1図に示すように直列に接続される。
14 and 15 are current switches, for example, the third
As shown in the figure, it can be constructed using transistors. The current switch 14 is controlled on/off by the output signal s11 of the FF 11, and the current switch 15 is controlled by the output signal s12 of the delay line 12.
Controlled on/off. Constant current source 13, current switch 14, current switch 15, and constant current source 16 are connected in series as shown in FIG.

17は積分用のコンデンサであり、電流スイツ
チ14と15の接続点と、回路アース間に配置さ
れる。このコンデンサ17の端子電圧が端数パル
スのパルス幅に従つて変化する。
Reference numeral 17 denotes an integrating capacitor, which is placed between the connection point between current switches 14 and 15 and the circuit ground. The terminal voltage of this capacitor 17 changes according to the pulse width of the fractional pulse.

18はクランプ用のダイオードであり、コンデ
ンサ17に対し、並列に設けられる。
A clamp diode 18 is provided in parallel to the capacitor 17.

19はバツフアアンプであり、高入力抵抗の増
幅器で構成される。このバツフアアンプ19はコ
ンデンサ17の端子電圧を増幅し、インピーダン
ス変換して次段に伝えるものである。なお、高入
力抵抗の増幅器は、例えば非反転形演算増幅器等
により容易に構成することができる。
Reference numeral 19 denotes a buffer amplifier, which is composed of an amplifier with high input resistance. This buffer amplifier 19 amplifies the terminal voltage of the capacitor 17, converts the impedance, and transmits it to the next stage. Note that the amplifier with high input resistance can be easily constructed using, for example, a non-inverting operational amplifier.

20はAD変換器であり、バツフアアンプ19
から導入したアナログ信号をデジタル信号に変換
して、プロセツサ8に伝えるものである。なお、
本発明に係る分野では、高速性が要求されるの
で、通常、フラツシユ形(全並列形)AD変換器
が用いられる。
20 is an AD converter, buffer amplifier 19
The analog signal introduced from the processor 8 is converted into a digital signal and transmitted to the processor 8. In addition,
In the field to which the present invention pertains, high speed is required, so a flash type (fully parallel type) AD converter is usually used.

なお、第2図は電流スイツチ14,15とコン
デンサ17の周辺部の動作を説明するための図、
第3図は電流スイツチ14,15の具体的構成例
を示した図、第6図は第1図装置のタイムチヤー
トであり、これらの図を参照しながら第1図の装
置の動作を説明する。
Note that FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the peripheral parts of the current switches 14 and 15 and the capacitor 17.
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the configuration of the current switches 14 and 15, and FIG. 6 is a time chart of the device shown in FIG. 1. The operation of the device shown in FIG. 1 will be explained with reference to these figures. .

(1) 端子p1に待機信号[第6図e参照]が、入
力された後は、FF11はセツトされ、電流ス
イツチ14はオン、電流スイツチ15はオフと
なつている[第6図bとc参照]。従つて、定
電流源13の電流i1は、コンデンサ17を充電
し、その電位がダイオードの順方向電圧Vdに
達すると、第2図に示すようにダイオード18
を流れるので、コンデンサ17の電圧はダイオ
ード18の順方向電圧Vdに保持される[第6
図d参照]。
(1) After the standby signal [see Fig. 6 e] is input to the terminal p1, the FF 11 is set, the current switch 14 is on, and the current switch 15 is off [Fig. 6 b and c]. reference]. Therefore, the current i1 of the constant current source 13 charges the capacitor 17, and when the potential reaches the forward voltage Vd of the diode, the diode 18 is charged as shown in FIG.
, the voltage of the capacitor 17 is held at the forward voltage Vd of the diode 18 [6th
See Figure d].

(2) 端数パルスが端子p2に印加されると直ちに
FF11がリセツトされ、端数パルスの立上が
りエツジで電流スイツチ14はオフとなる[第
6図b参照]。一方、電流スイツチ15は、端
数パルスが遅延線12で遅れるので、端数パル
スの立上がりエツジから時間τだけ遅れてオン
となる[第6図c参照]。この時間τは、電流
スイツチ14が確実にオフになるまでの時間を
保証するものである。即ち、半導体を用いたス
イツチ手段は、直ちにオフとはならず、通常、
第6図bに示すように鈍つた波形でオフなる。
(2) As soon as the fractional pulse is applied to terminal p2
FF 11 is reset and current switch 14 is turned off at the rising edge of the fractional pulse (see Figure 6b). On the other hand, since the fractional pulse is delayed by the delay line 12, the current switch 15 turns on with a delay of time .tau. from the rising edge of the fractional pulse (see FIG. 6c). This time τ guarantees the time until the current switch 14 is reliably turned off. In other words, the switching means using semiconductors does not turn off immediately, but usually
As shown in FIG. 6b, the signal turns off with a dull waveform.

もし、電流スイツチ14が依然としてオンで
ある期間中に、電流スイツチ15がオンとなつ
てしまうと、以下に説明する(2)式が成立せず、
正確な時間・電圧変換を行なうことができなく
なるから遅延時間τは必要なのである。
If the current switch 15 is turned on while the current switch 14 is still on, equation (2) explained below will not hold.
The delay time τ is necessary because accurate time/voltage conversion cannot be performed.

(3) 電流スイツチ14がオフとなつた後、電流ス
イツチ15がオフとなると[第6図c参照]、
コンデンサ17は、スイツチ15を介して定電
流i2で、充電あるいは放電される。この充電あ
るいは放電の動作は、電流スイツチ15がオン
の期間、即ち端数パルスの期間継続するので、
端数時間ΔTの後のコンデンサ17の電圧Vc
は、(2)式で表わされる。
(3) When the current switch 15 is turned off after the current switch 14 is turned off [see Fig. 6c],
The capacitor 17 is charged or discharged via the switch 15 with a constant current i2 . This charging or discharging operation continues while the current switch 15 is on, that is, during the fractional pulse.
Voltage Vc of capacitor 17 after fractional time ΔT
is expressed by equation (2).

Vc=Vd−1/C∫T 0i2・dt =Vd−i2・ΔT/C (2) なお、 Vd:ダイオード18の順方向電圧 C:コンデンサ17の容量 このようにコンデンサ17の電圧は、端数パル
スのパルス幅、即ち、端数時間に応じて変化した
電圧となる。
Vc=Vd-1/C∫ T 0 i 2・dt =Vd-i 2・ΔT/C (2) Where, Vd: Forward voltage of diode 18 C: Capacity of capacitor 17 In this way, the voltage of capacitor 17 is , the voltage changes according to the pulse width of the fractional pulse, that is, the fractional time.

電流スイツチ14,15は第3図に示すような
構成にすると、高速なスイツチング動作を行なう
ことができる。第3図において、電流スイツチ1
4は差動のトランジスタQ1とQ2で構成され、電
流スイツチ15は差動のトランジスタQ3とQ4
構成される。そして、端子p3にはFF11のQ
出力を印加し、端子p4にはFF11の出力を
印加する。一方、端子p6には、信号s12を印
加し、端子p5には信号12を印加する。な
お、この信号12は信号s12の逆極性のパル
ス信号であり、反転回路を介することにより容易
につくり出されるものである。差動のトランジス
タ回路は一般に高速なスイツチング動作を行なう
ことができると知られている。
If the current switches 14 and 15 are configured as shown in FIG. 3, high-speed switching operations can be performed. In Figure 3, current switch 1
4 is composed of differential transistors Q 1 and Q 2 , and current switch 15 is composed of differential transistors Q 3 and Q 4 . And the Q of FF11 is connected to the terminal p3.
The output of the FF11 is applied to the terminal p4. On the other hand, a signal s12 is applied to the terminal p6, and a signal 12 is applied to the terminal p5. Note that this signal 12 is a pulse signal with a polarity opposite to that of the signal s12, and is easily generated through an inverting circuit. It is generally known that differential transistor circuits can perform high-speed switching operations.

(4) 電流スイツチ15は、端数パルスのパルス幅
ΔTの後にオフとなる。一方、電流スイツチ1
4もオフであるため、コンデンサ17の電圧は
ホールド状態となる。この電圧を高入力抵抗の
バツフアアンプ19で受け、この出力をAD変
換器20で読取つた後、待機信号により、FF
11をセツトし、電流スイツチ14をオン、電
流スイツチ15をオフの初期状態に戻す。そし
て、次の測定に備える。即ち、ダイオード18
がオンとなり、コンデンサ17の電圧はダイオ
ードの順方向電圧Vdとなる。
(4) The current switch 15 is turned off after the pulse width ΔT of the fractional pulse. On the other hand, current switch 1
Since capacitor 4 is also off, the voltage of capacitor 17 is in a hold state. This voltage is received by the buffer amplifier 19 with high input resistance, and after reading this output by the AD converter 20, the FF
11, and return the current switch 14 to the initial state of on and current switch 15 to off. Then prepare for the next measurement. That is, diode 18
is turned on, and the voltage of the capacitor 17 becomes the forward voltage Vd of the diode.

第6図において、コンデンサ17が充電あるい
は放電される前と後の差の電圧をΔVとすれば、
(3)式が成立つ。
In FIG. 6, if the difference in voltage before and after the capacitor 17 is charged or discharged is ΔV, then
Equation (3) holds true.

ΔV=Vd−(Vd−i2・ΔT/C) =Vd−i2・ΔT/C (3) このようにコンデンサ17の電圧の変化量ΔV
は、端数時間ΔTに比例する。従つて、AD変換
器20デジタル出力信号をプロセツサ8へ送るこ
とにより、この端数時間ΔTを算出することがで
きる。
ΔV=Vd−(Vd−i 2・ΔT/C) =Vd−i 2・ΔT/C (3) In this way, the amount of change in the voltage of the capacitor 17 ΔV
is proportional to the fractional time ΔT. Therefore, by sending the digital output signal of the AD converter 20 to the processor 8, this fractional time ΔT can be calculated.

第8図は本発明の変型例を示した図である。な
お、電流スイツチ14,15を駆動するFF11
等の構成は第1図と同じであるためその記載は省
略した。第1図と異なる点は、ダイオード18と
電流スイツチ14の代りにFET30による電圧
スイツチを設けた点である。このFET30によ
りコンデンサ17に蓄えられていた電荷を放電し
ようとするものである。この場合コンデンサ17
の電位は、FET30のソースsの電位になるた
め第1図のダイオード18は不要となる。しか
し、FET30をスイツチングするゲート信号s
11には、通常、高電圧を必要とする。
FIG. 8 is a diagram showing a modification of the present invention. Note that the FF 11 that drives the current switches 14 and 15
etc. are the same as those shown in FIG. 1, so their description is omitted. The difference from FIG. 1 is that a voltage switch using an FET 30 is provided in place of the diode 18 and current switch 14. This FET 30 attempts to discharge the charge stored in the capacitor 17. In this case capacitor 17
Since the potential of is the potential of the source s of the FET 30, the diode 18 shown in FIG. 1 becomes unnecessary. However, the gate signal s that switches FET30
11 typically requires high voltage.

第9図は本発明の別の構成例を示した図であ
る。なお、電流スイツチ15,41を駆動する
FF11等の構成は第1図と同じであるためその
記載は省略した。また、第10図は第9図のタイ
ムチヤートである。第9図が第1図の構成と異な
る点は、 (1) 定電流源13は常に電流i1を供給しているこ
と。
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the present invention. Note that the current switches 15 and 41 are driven
Since the configuration of FF11 etc. is the same as that shown in FIG. 1, its description is omitted. Moreover, FIG. 10 is a time chart of FIG. 9. The configuration in FIG. 9 differs from the configuration in FIG. 1 as follows: (1) Constant current source 13 always supplies current i1 .

(2) 定電流源13の電流i1と同じ値(i3=i1)を
持つ定電流源42と、電流スイツチ41を新た
に設けること。
(2) A constant current source 42 having the same value as the current i 1 of the constant current source 13 (i 3 =i 1 ) and a current switch 41 are newly provided.

第9図の動作は次の通りである。端数パルスが
印加される前は、電流スイツチ15,41はオフ
である[第10図cとd参照]。コンデンサ17
は定電流源13の働きにより電圧Vdとなつてい
る。
The operation of FIG. 9 is as follows. Before the fractional pulse is applied, current switches 15, 41 are off [see Figures 10c and d]. capacitor 17
is the voltage Vd due to the action of the constant current source 13.

端数パルスが立上がると、この立上がりエツジ
に同期して電流スイツチ41はオンとなる。この
場合、定電流源13と41の電流はi1=i3である
ため、ダイオード18方面に流れていた電流i1
キヤンセルされる。
When the fractional pulse rises, the current switch 41 is turned on in synchronization with this rising edge. In this case, since the currents of the constant current sources 13 and 41 are i 1 =i 3 , the current i 1 flowing toward the diode 18 is canceled.

このような状態において、端数パルスの立上が
りエツジから時間τ遅れて電流スイツチ15がオ
ンとなる。従つて、コンデンサ17は電流i2で放
電あるいは充電されるので、第10図bに示すよ
うに変化する。この動作は第6図で説明したもの
と同じである。
In this state, the current switch 15 is turned on with a delay of time τ from the rising edge of the fractional pulse. Therefore, the capacitor 17 is discharged or charged with the current i 2 and changes as shown in FIG. 10b. This operation is the same as that explained in FIG.

端数時間の後、電流スイツチ15がオフとなつ
ても、依然として電流スイツチ41はオンを維持
し続ける。従つて、コンデンサ17の電圧はホー
ルドされる。
Even though current switch 15 is turned off after a fractional hour, current switch 41 still continues to be on. Therefore, the voltage of capacitor 17 is held.

以下、第1図、第6図で説明した動作と同じで
あるため、動作の説明を省略する。
Hereinafter, since the operation is the same as that explained in FIGS. 1 and 6, the explanation of the operation will be omitted.

第9図のように構成すると、電流スイツチ1
5,41をnpnトランジスタで構成することがで
きるので、より一層の高速化ができるとともに
IC化も容易となる効果が得られる。
When configured as shown in Fig. 9, current switch 1
Since 5 and 41 can be configured with npn transistors, it is possible to achieve even higher speeds and
This has the effect of making IC implementation easier.

なお、第10図の電流スイツチ41の動作は第
1図の電流スイツチ14のオン・オフ動作と全く
逆の関係にある[第6図bと第10図cを参照]。
従つて、例えば、第1図に示す信号s11とし
て、FF11の端子から取出して、この信号で
電流スイツチ41を制御すれば良い。
Note that the operation of the current switch 41 in FIG. 10 has a completely opposite relationship to the on/off operation of the current switch 14 in FIG. 1 [see FIGS. 6b and 10c].
Therefore, for example, the signal s11 shown in FIG. 1 may be extracted from the terminal of the FF 11 and the current switch 41 may be controlled using this signal.

ハ 「本発明の効果」 本発明によれば、時間・電圧変換器を電流スイ
ツチと定電流源で構成したために高速動作ができ
る。また、初期値電圧の設定を定電流源とクラン
プ用のダイオードで構成し、端数パルスに応じて
その電流スイツチをオフとするようにしたので、
高速動作が可能であるとともに漏れ電流等による
初期値電圧の変動がなくなり、端数パルスの入力
タイミングによらず安定な測定ができる。
C. Effects of the Present Invention According to the present invention, since the time/voltage converter is configured with a current switch and a constant current source, high-speed operation is possible. In addition, the initial value voltage is set using a constant current source and a clamping diode, and the current switch is turned off depending on the fractional pulse.
In addition to being capable of high-speed operation, fluctuations in initial value voltage due to leakage current, etc. are eliminated, and stable measurements can be made regardless of the input timing of fractional pulses.

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

第1図は本発明の要部構成例を示す図、第2図
は第1図のスイツチ部の動作を説明するための
図、第3図は第1図のスイツチ部の具体的構成例
を示す図、第4図と第5図は本発明に係る時間計
測装置の全体構成を示すブロツク図、第6図は第
1図装置の動作を表わしたタイムチヤート、第7
図は本願の全体の測定原理を表わしたタイムチヤ
ート、第8図は本発明の変型例を示した図、第9
図は本発明の別の実施例を示した図、第10図は
第9図の動作を表わしたタイムチヤートである。 11……RSフリツプフロツプ(FF)、12…
…遅延線、13,16,42……定電流源、1
4,15,41……電流スイツチ、17……コン
デンサ、18……ダイオード、20……AD変換
器。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the main part configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the switch section in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of the switch section in FIG. 1. 4 and 5 are block diagrams showing the overall configuration of the time measuring device according to the present invention, FIG. 6 is a time chart showing the operation of the device shown in FIG. 1, and FIG.
The figure is a time chart showing the overall measurement principle of the present application, Figure 8 is a diagram showing a modification of the present invention, and Figure 9 is a diagram showing a modification of the present invention.
This figure shows another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a time chart showing the operation of FIG. 9. 11...RS flip-flop (FF), 12...
...Delay line, 13, 16, 42... Constant current source, 1
4, 15, 41... Current switch, 17... Capacitor, 18... Diode, 20... AD converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 端数時間の期間、積分用のコンデンサ17に
定電流i2を加え、初期値電圧Vdを起点として変
化したコンデンサ17の電圧に基づくデジタル信
号にプロセツサ8で演算を加えることで被測定時
間を計測する装置において、 前記コンデンサ17に並列接続されるクランプ
用のダイオード18と、 前記端数時間の期間以外の期間に動作する電流
スイツチ14と、 この電流スイツチ14を介して前記コンデンサ
17とダイオード18の並列回路に電流i1を加
え、この時オンに動作したダイオードの飽和電圧
によりコンデンサ17に初期値電圧Vdを与える
定電流源13と、 を備えたことを特徴とする時間計測装置。 2 端数時間の期間、積分用のコンデンサ17に
定電流i2を加え、初期値電圧Vdを起点として変
化したコンデンサ17の電圧に基づくデジタル信
号にプロセツサ8で演算を加えることで被測定時
間を計測する装置において、 前記コンデンサ17に並列接続されるクランプ
用のダイオード18と、 前記コンデンサ17とダイオード18の並列回
路に電流i1を加え、この時オンに動作したダイオ
ードの飽和電圧によりコンデンサ17に初期値電
圧Vdを与える定電流源13と、 この定電流源13がコンデンサ17とダイオー
ド18の並列回路に流す電流i1を打ち消す向きに
電流i3を流す定電流源42と、 この定電流源42の電流i3を前記並列回路に加
える電流スイツチ41と、 を備えたことを特徴とする時間計測装置。
[Claims] 1. Applying a constant current i 2 to the integrating capacitor 17 for a fractional time period, and using the processor 8 to perform calculations on a digital signal based on the voltage of the capacitor 17 that changes starting from the initial value voltage Vd. A device for measuring the time to be measured, which includes: a clamping diode 18 connected in parallel to the capacitor 17; a current switch 14 that operates during periods other than the fractional time period; A constant current source 13 that applies a current i 1 to a parallel circuit of a diode 17 and a diode 18 and gives an initial value voltage Vd to a capacitor 17 by the saturation voltage of the diode that is turned on at this time. Device. 2. During the fractional time period, a constant current i2 is applied to the integrating capacitor 17, and the processor 8 calculates the measured time by adding a calculation to the digital signal based on the voltage of the capacitor 17 that changes from the initial value voltage Vd. In this device, a current i1 is applied to a clamping diode 18 connected in parallel to the capacitor 17 and a parallel circuit of the capacitor 17 and the diode 18, and the capacitor 17 is initialized by the saturation voltage of the diode that is turned on at this time. A constant current source 13 that provides a value voltage Vd, a constant current source 42 that flows a current i3 in a direction that cancels the current i1 that this constant current source 13 flows through the parallel circuit of the capacitor 17 and the diode 18, and this constant current source 42. a current switch 41 that applies a current i 3 of 1 to the parallel circuit;
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