JPH0495797A - 擬似ランダムクロック時間測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、基準クロックを用いて時間幅を測定する時間
測定装置に関し、詳しくは測定データのランダム化に関
するものである。

〈従来の技術〉 従来より、パルス幅変調方式のアナログ・デジタル変換
器等におけるように、パルス幅時間を基準タロツクを用
いて測定する時間測定装置がある。

この種の装置では、第４図に示すようにパルス幅時間（
被測定信号）Ｔでゲートされた基準クロックのクロック
数を計数することによって時間幅Ｔを測定するようにな
っている。

ところで、このような装置での時間計測では原理上上１
クロック分の時間誤差が生ずる。つまり、この種の測定
方式では分解能はＴ。（Ｔｏは基準クロックの周期）と
いうことになる。

この測定方式でも被測定信号が繰り返し信号である場合
には、測定回数を増やし、測定値の平均をとることによ
り見かけ上背解能を上げることができる。しかし、被測
定信号が繰り返し信号であっても、それが基準クロック
と同期している場合には、測定回数をいくら増やしても
分解能は上がらない。

すなわち、第４図において被測定信号と基準クロックの
位相φ。が測定回ごとに変わらない場合には測定値は毎
回一定値を示し、依然として±１クロックの誤差がその
まま残ることになり、平均化処理による分解能の向上は
望めない。

これを解決するなめに、本願出願人が出願した実願平０
１−１５１７１７では、基準クロックの１周期分をＮ等
分した位相差のクロックを用意し、各測定ごとにそのク
ロックを順次切換え、各測定において測定されたクロッ
ク数（時間幅に対応）を平均することにより被測定信号
の時間幅を±１クロック以下の分解能で測定するように
している。

第５図はその時間測定装置の実施例図である。

１は基準クロックを発生する基準クロック発生部、２は
基準タロツク発生部１からの基準クロックを適宜時間遅
延して出力するプログラマブルディレィラインであり、
デイレイ時間の異なる複数個のデイレイライン２　．２
　　、　、．２Ｎを並列接１　　　２　　　。

枕し、これに基準クロックを同時に与え、その出力（時
間遅延された基準クロック）を外部信号に応じて択一的
に選択して出力することができるものである。Ｎ個の各
デイレイラインは、基準クロックの１周期分をＮ等分し
た遅延時間に設定され、これによりＮ通りの位相の違っ
た（位相差が２π／Ｎの）基準クロックが得られる。

３は基準クロックと被測定信号のゲートをとるゲート、
４はゲートされたクロック（ゲーテッドクロックという
）を計数する計数カウンタである。

５は演算・コントロール部であり、計数カウンタ４の計
数値と基準クロックの周期から被測定信号の時間幅Ｔを
計算すると共に、測定ごとに制御信号を発生する。

６は前記制御信号が出力されるごとにカウントアツプす
るカウンタである。このカウンタの出力値はプログラマ
ブルディレィライン２のデイレイライン選択信号として
用いられる。

このような構成において、基準クロック発生部１より出
力される基準クロックはプログラマブルディレィライン
２の各デイレイラインにより２π／Ｎの位相差を持つＮ
通りのクロックが出力されるが、いずれのデイレイライ
ンからの出力タロツクを利用するかはカウンタ６の値に
より制御される。

選択出力されたクロックは被測定信号によりゲートされ
るゲート３を通して計数カウンタ４に入力され計測され
る。計測値（被測定信号がＨＩＧＨレベルの間にゲート
３を通過したクロック数：以下測定データという）は演
算・コントロール部５に導かれ、ここで時間幅に換算さ
れ、その値は後の演算のために一時的に保存される。

これで第１回目の測定が終わり、次に第２回目の測定が
開始される。第２回目での測定に際しカウンタ６の値が
＋１され、第２のデイレイの出力が選択される。その選
択されたクロックはゲート３を通って計数カウンタ４に
より計数される。この場合の測定データも同様に演算・
コントロール部５に入力され、上記と同機の演算処理が
行なわれる。このようにしてＮ回の測定を行なう。

Ｎ回の測定が終了すると、演算・コントロール部５では
求められたＮ個の時間幅についてその平均を求める。こ
のようにして求めた値（時間幅）は±１クロック以下の
分解能となっており、容易に±１タロツク以下の分解能
で時間幅を測定することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のような測定装置で繰り返し測定し
た場合、第６図に示すように測定データは８回の測定を
１周期として同じ値を繰り返すことになり、データに測
定時間情報を付加して解析するような場合には、その結
果に周期性が現れるという問題があった。このような、
測定データに測定時間順位を付けて解析するような場合
には、得られる測定データに周期性がないことが望まれ
る。

本発明の目的は、このような点に鑑みてなされたもので
、測定時間情報をもつデータに測定時間に対するデータ
のランダム性を持たせることのできる時間測定装置を提
供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 このような目的を達成するために、本発明は、パルス幅
変調された被測定信号によりゲートをかけた基準タロツ
クを計数することにより、被測定信号のパルス幅時間を
測定する時間測定装置であって、 基準クロックを発生する基準クロック発生部と、外部か
ら与えられるコントロール信号に応じて、基準クロック
の１周期分をＮ等分した時間の整数倍の遅延時間で前記
基準クロックを遅延して出力するプログラマブルディレ
ィラインと、このプログラマブルディレィラインからの
出力クロックを被測定信号でゲートするゲートと、この
ゲートを通過したクロックの数を計数する計数カウンタ
と、 前記プログラマブルディレィラインに与えるコントロー
ル信号を、外部より与えられる初期値に従ってＭ系列で
発生するＭ系列信号発生器と、外部信号をカウントして
前記Ｍ系列１周期ごとの初期値を発生するカウンタと、 前記計数カウンタで測定データを得る各測定ごとに前記
Ｍ系列信号発生器に出力更新のための信号を発生すると
共に、前記計数カウンタの測定データを基に被測定信号
の時間幅を演算し、各演算値の平均を求める演算・コン
トローラ部と、この演算・コントローラ部の出力信号を
分周し、Ｍ系列１周期分のタイミングを作るための信号
を発生し前記カウンタに与える分周器 を具備したことを特徴とする。

く作用〉 本発明では、プログラマブルディレィライン２において
、基準クロックの１周期分をＮ等分した時間の整数倍と
なるような遅延時間で基準タロツクを遅延して出力する
。そして、各測定ごとにその遅延クロックを切換えて測
定し時間幅を求める。

これらの時間幅測定において、各測定において得られた
時間幅を平均することにより、±１クロック以下の分解
能での時間幅測定ができる。

この際の遅延クロックはＭ系列信号発生器の出力に応じ
て選択される。したがって各遅延量の発生順序はＭ系列
のランダム信号に従ってランダムである。更に、分周器
７とカウンタ６により、Ｍ系列による８回の選択ごとに
（Ｍ系列の１周期ごとに）Ｍ系列信号の初期値が変えら
れるようになっているなめ、繰り返しの測定データにシ
ステマティックな周期性がなくなり、分解能向上を維持
したまま、周期性のない測定データを得ることができる
。

〈実施例〉 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る擬似ランダムクロック時間測定装
置の一実施例を示す構成図である。第１図において、第
５図と同等部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。第１図の構成で第５図と異なる部分は分周器７とイ
ンバータ８とＭ系列信号発生器っである。

Ｍ系列信号発生器９はプログラマブルディレィライン２
へのコントロール信号（出力切換え信号）をＭ系列のラ
ンダム信号で発生するものであり、演算・コントロール
部５より更新命令が来るごとに出力が更新されるように
なっている。なお、Ｍ系列のランダム値はこの場合１か
らＮまでの範囲であり、しかもＭ系列の初期値はＭ系列
１周期ごとにカウンタ６より与えられる。

分周器７は、Ｍ系列１周期分のタイミングを作るための
ものであり、演算・コントロール部５より出力される更
新命令をＮ分周する。したがって、Ｍ系列信号発生器９
よりＮ回うンダム信号が出力されるごとに１回信号が出
力される。この分周器７の出力は、カウンタ６にクロッ
ク信号として与えられると共に、インバータ８を介して
Ｍ系列信号発生器９にロード信号（カウンタ６の出力を
初期値としてロードするための信号）として与えられる
。

このような構成における動作を次に説明する。

なお、ゲート３で被測定信号によりゲートされたクロッ
ク（プログラマブルディレィライン２の出力タロック二
以下遅延クロックという）をカウンタ４で計測し、次に
演算・コントロール部５で時間幅に換算する処理は、第
５図の場合と同様であるので説明を省略し、以下では本
発明の特徴的な動作のみ説明する。

Ｍ系列信号発生器９により与えられるコントロール信号
によりプログラマブルディレィライン２のデイレイライ
ンがＭ系列の順に選択される。これにより、ゲート３に
入力されるタロツクは例えば第２図のような順序となる
。同図に示すように、φ　９．。

発生するデイレイ値（φ１．φ２３ φ　）は順次大きくなってゆくものではなく、Ｍ系列で
発生するランダムなコントロール信号の順に対応してい
る。

Ｎ回の計測が完了すると、分周器７から出力パルスが発
生し、これによりカウンタ６が更新されると共に、Ｍ系
列信号発生器９にカウンタ６の更新値が初期値として設
定される。そうして新たなＭ系列によるコントロール信
号が発生し、デイレイラインが選択され、デイレイ値φ
　　、φｎ＋２゜ｎ＋１ φ。＋３９２．、によるクロックでの測定が行なわれる
。

したがって、Ｍ系列の１周期ごとにＭ系列の初期値が変
わるので、Ｍ系列を繰り返したときの周期性はなくなり
、各測定データの周期ごとの周期性もなくなる。このよ
うな各測定における測定データと測定時間との関係は例
えば第３図に示すような関係となる。

以上からあきらかなように、このような測定装置によれ
ば、分解能の向上を保ったままシステマティックな特性
や測定データの周期性を排除することができる。

なお、デイ−レイラインの個数が少ない場合でも同様の
効果が期待できる。

また、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく
、種々の変形が適用され得る０例えば、演算・コントロ
ール部５における平均化演算は、必ずしもＮ回の測定後
に一括して行なう必要はなく、測定ごとにその演算を行
なうようにしてもよい。

また、プログラマブルディレィライン２を、Ｎ個のデイ
レイラインではなく１個の可変型のデイレイラインとし
、Ｍ系列信号発生器からの出力信号に応じてデイレイ量
が調節できるように構成したものとしてもよい。

〈発明の効果〉 以上詳紺に説明したように、本発明によれば、擬似ラン
ダムクロックを用いて測定することにより、時間測定の
分解能を確実に土１クロック以下に向上することを維持
しつつ、システマティックな特性や測定データの周期性
を排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る擬似ランダムクロック時間測定装
置の一実施例を示す構成図、第２図はデイレイラインの
出力クロックの位相関係を示す図、第３図は測定データ
と測定時間との関係を示す図、第４図は時間幅と基準ク
ロックの関係を示す図、第５図は従来の時間測定装置の
実施例構成図、第６図は従来の装置により得られる測定
データの周期性を示す図である。 １・・・基準クロック発生部、２・・・プログラマブル
ディレィライン、２　．２　　、　、．２Ｎ・・・デイ
１　　　２　　　ル イライン、３・・・ゲート、４・・・計数カウンタ、５
・・・演算・コントロール部、６・・・カウンタ、７・
・・分周器、８・・・インバータ、９・・・Ｍ系列信号
発生器。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 υ１ｆ２ 第 ん 図 ｉｔｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パルス幅変調された被測定信号によりゲートをかけた基
   準クロックを計数することにより、被測定信号のパルス
   幅時間を測定する時間測定装置であつて、 基準クロックを発生する基準クロック発生部と、外部か
   ら与えられるコントロール信号に応じて、基準クロック
   の１周期分をＮ等分した時間の整数倍の遅延時間で前記
   基準クロックを遅延して出力するプログラマブルディレ
   イラインと、 このプログラマブルディレイラインからの出力クロック
   を被測定信号でゲートするゲートと、このゲートを通過
   したクロックの数を計数する計数カウンタと、 前記プログラマブルディレイラインに与えるコントロー
   ル信号を、外部より与えられる初期値に従つてＭ系列で
   発生するＭ系列信号発生器と、外部信号をカウントして
   前記Ｍ系列１周期ごとの初期値を発生するカウンタと、 前記計数カウンタで測定データを得る各測定ごとに前記
   Ｍ系列信号発生器に出力更新のための信号を発生すると
   共に、前記計数カウンタの測定データを基に被測定信号
   の時間幅を演算し、各演算値の平均を求める演算・コン
   トローラ部と、この演算・コントローラ部の出力信号を
   分周し、Ｍ系列１周期分のタイミングを作るための信号
   を発生し前記カウンタに与える分周器 を具備し、時間測定の分解能の向上を保持したままで、
   測定データの周期性を排除するようにして被測定信号の
   時間幅を測定することができるようにしたことを特徴と
   する擬似ランダムクロック時間測定装置。