JPH055514Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 「考案の目的」 〔産業上の利用分野〕 本考案は、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。

〔従来の技術〕

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T_Aの
期間で開放となるようなゲートに、周期t_p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、Nt_pを時間幅とするもので
ある。

この方法は厳密に言うと、T_A＝Nt_pとはなら
ず、T_ANt_pである。これは通常、T_Aがt_p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３図に示す。第３図において、ｃのt_xは
T_Aの立上がりエツジから、その直後に発生する
クロツクC_pまでのスタート端数時間であり、ｄの
t_yはT_Aの立下りエツジから、その直後に発生す
るクロツクC_oまでのストツプ端数時間である。
そして、クロツク信号C_pとC_oの間の期間ゲート
を開放［第３図のｅ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３図のｆ］時間幅T_Aは
(1)式で表わされる。

T_A＝Nt_p＋t_x−t_y (1) 従つて、端数の時間t_xとt_yを測定すれば、クロ
ツクの周期t_p以上の分解能で時間幅T_Aの測定が可
能となることが(1)式から分る。

この端数時間t_x，t_yを測定することができる手
段として、本出願人は特願昭60−286287号「時間
計測装置」の出願（以下、この特願昭60−286287
号を『先願』と記す）をした。この出願の装置
は、端数時間のパルス幅を持つ信号に応じて電圧
を変化させる時間・電圧変換器（例えば、積分
器）と、これの出力電圧をデジタル信号に変換す
るAD変換器とを備え、このデジタル信号に演算
を加えることで被測定時間T_Aを計測する装置で
ある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、このような手段は、時間・電圧変換器
やAD変換器でのバイアス電流やオフセツト電圧
及び回路素子の変動による測定誤差を防ぐため、
端数時間を測定した後にパルス幅が既知の信号を
入力し、この測定値を用いて補正処理を行なつて
いる。従つて、従来の手段は既知パルスを測定す
る工程が必要であり、この点において、時間計測
のスピードアツプに改善の余地がある。

本考案の目的は、パルス幅が既知の信号を測定
して補正処理を行なつても、この工程が時間計測
装置のスピードアツプの妨げとならない手段を提
供することである。

ロ 「考案の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は、上記問題点を解決するために 被測定時間幅信号Saとクロツク信号を導入し、
この信号Saの前縁とその後のクロツク信号まで
の幅を持つスタート端数パルスtxと、前記信号
Saの後縁とその後のクロツク信号までの幅を持
つストツプ端数パルスtyを出力する端数パルス発
生器と、 パルス幅が既知で、且つパルス幅が異なる２つ
の信号to，2toを出力する既知パルス発生器と、 前記４つの信号tx，ty，to，2toのうちの１つ
を選択する第１と第２のスイツチ手段３ａ，３ｂ
と、 第１と第２のスイツチ手段にそれぞれ接続さ
れ、スイツチ手段を経て導入した信号のパルス幅
に応じて電圧が変化する信号を出力する２つの端
数時間測定回路と、 第１スイツチ手段がスタート端数パルスtxを待
機した状態の期間、第２スイツチ手段が既知パル
スを選択するようにし、スタート端数パルスの発
生後、第２スイツチ手段がストツプ端数パルスty
を待機する状態とし、この状態の期間第１スイツ
チ手段が既知パルスを選択するように前記２つの
スイツチ手段を制御する制御回路と、 の手段を備えたものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本考案を詳しく説明する。

第１図は本考案に係る時間計測装置の要部の構
成例を示した図、第２図は第１図のタイムチヤー
トである。

第１図において、１は端数パルス発生器であ
り、被測定時間幅信号saとクロツク信号とを導入
し、スタート端数パルスt_xとストツプ端数パルス
t_yを出力する。この端数パルス発生器１は公知の
手段を用いることができる。本願では、この端数
パルス発生器１自身の構成を特徴とするわけでな
いため、この具体的構成の説明は省略する。

２は既知パルス発生器であり、クロツク信号を
導入し、後述する制御回路の指令により、パルス
幅が既知であり、そのパルス幅が整数倍の関係に
ある２種類の信号（例えば、t_p，2t_p）を出力す
る。この既知パルス発生器２は、端数時間測定に
おけるバイアス電流、オフセツト電圧などの影響
を除去するためのものであり、ここではクロツク
信号のパルス幅t_pを既知のパルス幅としている。
この既知パルス発生器２は公知の手段を用いるこ
とができる。本願では、この既知パルス発生器２
自身の構成を特徴とするわけでないため、この具
体的構成の説明は省略する。

３ａ，３ｂはマルチプレクサであり、前記４つ
の信号t_x，t_y，t_p，2t_pの中から１つを選択して、
次段へ転送するものである。このマルチプレクサ
３ａ，３ｂは後述する制御回路により、どの信号
を選択するかを制御される。このマルチプレクサ
は、例えばアナログ・マルチプレクサやリレー等
で構成される。

４ａ，４ｂは端数時間測定回路であり、マルチ
プレクサ３ａ，３ｂを介して導入した各信号のパ
ルス幅にしたがつて、電圧が変化するものであ
る。そして、このアナログ（電圧）信号をデジタ
ル信号に変換して次段に出力する。この端数時間
測定回路は公知の手段を用いることができる。ま
た、測定精度が良く、応答の速い端数時間測定回
路としては、例えば、本出願人がした昭和61年６
月６日の特許出願「時間計測装置」の明細書に記
載した回路を用いることができる。本願では、こ
の端数時間測定回路の構成を特徴とするわけでな
いため、この具体的構成の説明は省略する。

５はプロセツサであり、導入した端数時間測定
回路４ａ，４ｂの出力信号に演算を加えて被測定
時間幅T_Aを算出するものである。

６は制御回路であり、プロセツサ５からの信号
と被測定時間幅信号saとを導入し、既知パルス発
生器２から出力する既知パルスのタイミングと、
マルチプレクサ３ａ，３ｂにおける選択信号を制
御するものである。

以上のように構成された第１図の時間計測装置
の動作を第２図を参照しながら説明する。端数パ
ルス発生器１にクロツク信号scと、第２図ａのよ
うな被測定時間幅信号saが加えられると、端数パ
ルス発生器１は、第３図のところで説明したよう
に、被測定時間幅信号saの立上がりエツジに同期
してスタート端数パルスt_xを出力し、更に被測定
時間幅信号saの立下りエツジに同期して、ストツ
プ端数パルスを出力する。なお、スタート端数パ
ルスとストツプ端数パルスのパルス幅は、それぞ
れt_x，t_yとする。

一方、既知パルス発生器２は、一定の時間間隔
で第２図ｄ，ｅに示すようにパルス幅t_pと2t_pの２
種類の信号を出力する。

マルチプレクサ３ａ，３ｂでは、導入した４つ
の信号t_x，t_y，t_p，2t_pの選択を次のように行なつ
ている。制御回路６からの信号ｓ１，ｓ２が、例
えば、“00”の場合は、第１図に示したようにマ
ルチプレクサの接点“00”の信号を選択する。そ
してマルチプレクサ３ａ，３ｂは、第２図ｆ〜ｉ
で示すように交互に端数パルスt_x，t_yと既知パル
スt_p，2t_pを選択する。

即ち、ｐ１時点では、信号ｓ１は“10”であ
り、信号ｓ２は“00”である。従つて、マルチプ
レクサ３ａは既知パルスt_pの入力を待ち、マルチ
プレクサ３ｂはスタート端数パルスt_xの入力を待
つている。そして、マルチプレクサ３ａが既知パ
ルスt_pを受けると、この既知パルスt_pは端数時間
測定回路４ａに読込まれ、このパルス幅t_pにより
端数時間測定回路４ａ内の電圧が変化して、更に
これをAD変換したデジタル出力信号の値も変化
する。以下、このデジタル信号はプロセツサ５に
読込まれ、所定の演算が施される。これらの動作
は、迅速に行なわれ、既知パルスt_pを読込んだの
で、プロセツサ５から制御回路６へ、マルチプレ
クサ３ａの接点を“11”とする旨の命令を出す
（ｐ２時点）。一方、マルチプレクサ３ｂはスター
ト端数パルスt_xが未だ入力しないので、依然とし
て接点“00”を維持している。

このような状態で、マルチプレクサ３ａには既
知パルス2t_pが入力し、マルチプレクサ３ｂには
スタート端数パルスt_xが入力する。これらのパル
スt_x，2t_pによる電圧は、上述と同様にしてプロセ
ツサ５に読込まれ、ｐ３時点では、マルチプレク
サ３ａは接点“01”となつてストツプ端数パルス
t_yを待ち、マルチプレクサ３ｂは接点“10”とな
り、既知パルスt_pを待つ。

以下、同様な動作を繰返す。

このように本願では、２つの端数時間測定回路
備え、この２つの端数時間測定回路の一方を端数
パルス測定用に、他方のそれを既知パルス測定用
に交互に切替えて使用している。

従つて、被測定時間幅信号saがどのようなタイ
ミングで印加されても、必ずどちらか一方の端数
時間測定回路が待機状態となつているので、確実
に端数パルスを測定することができる。

なお、上述では端数パルスや既知パルスをマル
チプレクサ３ａ，３ｂが入力し、端数時間測定回
路４ａ，４ｂで測定完了してから、マルチプレク
サ３ａ，３ｂの切替を行なうと説明したが、これ
に限定せず、例えば、これらのパルスがマルチプ
レクサ３ａ，３ｂを通過したら直ちに次の接点に
切替えるようにしても良い。

また、端数パルスt_x，t_yの入力間隔が広い場合
は、既知パルスt_p，2t_pを何回も繰返して測定する
ことになるが、補正演算を行なうために使用する
データは、例えば端数パルスが入力する直前の既
知パルスのデータを用いることができる。また、
これに限定せず、直前のデータだけでなく、ソフ
トウエア的にフイルタ等をかける処理を行なつた
値で補正演算をしても良い。

また、プロセツサ５における被測定時間の算出
と、補正演算の例は、『先願』の明細書に詳しく
記載されているので、ここでは簡単な説明にとど
める。

スタート端数パルスの期間t_x、端数時間測定回
路で或る電流Ｉを積分するとこの積分電圧υ₁は(2)
式で表わされる。

υ₁＝１／Ｃ∫^tx _p（Ｉ−i_B）dt＋Δυ₀ ＝１／Ｃ（Ｉ−i_B）・t_x＋Δυ₀ (2) i_B：バイアス電流 Δυ₀：オフセツト電圧 Ｃ：積分コンデンサの容量 また、ストツプ端数パルスの期間t_y、端数時間
測定回路で電流Ｉを積分した時の積分電圧をυ₂と
し、このυ₂と前記υ₁の差の電圧をυ_Dとすると、υ_D
は、(3)式で表わされる。

υ_D＝υ₁−υ₂ ＝１／Ｃ（Ｉ−i_B）（t_x−t_y） (3) また、同様に２つの既知パルスt_p，2t_pをそれぞ
れ端数時間測定回路に導入して積分電圧を得て、
上述と同様な演算を行ない、２つの積分電圧の差
の電圧をυ_Eとすれば、このυ_Eは(4)式表わされる。

υ_E＝１／Ｃ（Ｉ−i_B）（2t_p−t_p） ＝１／Ｃ（Ｉ−i_B）t_p (4) υ_D／υ_E＝t_x−t_y／t_p ゆえに、プロセツサ５で(5)式の演算をすれば、
バイアス電流i_Bとオフセツト電圧Δυ₀の影響を取
除くことができる。

t_x−t_y＝t_p・υ_D／υ_E (5) このように(1)式における（t_x−t_y）の項を求め
ることができ、更に、プロセツサ５では、カウン
タ（図示せず）を介して導入したゲーテイングク
ロツク信号Ｎ｛第３図のｆ｝を用いて、(1)式の演
算を行ない被測定時間幅T_Aを求めることができ
る。

ハ 「本考案の効果」 本考案によれば、定期的に既知パルスの測定を
行なつているので、端数パルスの測定後に必要と
していた既知パルスの測定が本願では不要とな
り、その分、高速処理が可能となつた。

また、既知パルスの測定を２つの端数時間測定
回路で交互に行なうようにしたことで、既知パル
スを測定するため、端数パルスを測定することが
できないと言う事態は生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る時間計測装置の要部の構
成例を示した図、第２図は本考案に係る装置のタ
イムチヤート、第３図は時間計測の原理を示す図
である。 １……端数パルス発生器、２……既知パルス発
生器、３ａ，３ｂ……マルチプレクサ、４ａ，４
ｂ……端数時間測定回路、５……プロセツサ、６
……制御回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被測定時間幅信号Saとクロツク信号を導入し、
   この信号Saの前縁とその後のクロツク信号まで
   の幅を持つスタート端数パルスtxと、前記信号
   Saの後縁とその後のクロツク信号までの幅を持
   つストツプ端数パルスtyを出力する端数パルス発
   生器と、 パルス幅が既知で、且つパルス幅が異なる２つ
   の信号to，2toを出力する既知パルス発生器と、 前記４つの信号tx，ty，to，2toのうちの１つ
   を選択する第１と第２のスイツチ手段３ａ，３ｂ
   と、 第１と第２のスイツチ手段にそれぞれ接続さ
   れ、スイツチ手段を経て導入した信号のパルス幅
   に応じて電圧が変化する信号を出力する２つの端
   数時間測定回路と、 第１スイツチ手段がスタート端数パルスtxを待
   機した状態の期間、第２スイツチ手段が既知パル
   スを選択するようにし、スタート端数パルスの発
   生後、第２スイツチ手段がストツプ端数パルスty
   を待機する状態とし、この状態の期間第１スイツ
   チ手段が既知パルスを選択するように前記２つの
   スイツチ手段を制御する制御回路と、 を備えたことを特徴とする時間計測装置。