JPH0661856A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH0661856A
JPH0661856A JP4235358A JP23535892A JPH0661856A JP H0661856 A JPH0661856 A JP H0661856A JP 4235358 A JP4235358 A JP 4235358A JP 23535892 A JP23535892 A JP 23535892A JP H0661856 A JPH0661856 A JP H0661856A
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JP
Japan
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signal
output
frequency
clock
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP4235358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Chokai
洋一 鳥海
Shinichi Mizuno
真一 水野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP4235358A priority Critical patent/JPH0661856A/en
Publication of JPH0661856A publication Critical patent/JPH0661856A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To calculate accurate phase data always by using an A/D converter circuit to sample an analog signal for a period of a data sampling clock and A/D-converting the sampled analog signal for a period of a data output clock so as to obtain a digital signal. CONSTITUTION:When an analog interference wave (frequency f0 is 2v/lambda) is outputted from a photodetector 1a of a laser interferrometer 1, the interference wave is outputted to an A/D conversion circuit 2 and a comparator 3. Then an analog interference wave from the comparator 3 and a reference clock signal being a rectangular wave whose phase is synchronously with the interference wave are inputted to a PLL circuit 4 and its output is fed to NAND gates 5, 6, from which a data output clock (e.g. f=2f0) and a data sample pulse (e.g. f=2f0) are respectively fed to the A/D conversion circuit 2. Then the circuit 2 converts the analog interference wave into a digital signal for each prescribed phase. Thus, the accurate phase data are always calculated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ干渉計から出力
されるアナログの干渉波をデジタルの干渉波に変換する
A/D変換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter for converting an analog interference wave output from a laser interferometer into a digital interference wave.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、物体までの距離を非接触で検
出するための干渉計が知られている。この干渉計におい
ては、レーザ光の一部を物体光として物体に照射すると
ともに、残余のレーザ光を参照光とし、物体により反射
された物体光と参照光との位相差から物体の位置を求め
ている。この位相差を検出するために、物体光および参
照光をそれぞれ反射して、光検出器に導く、コーナキュ
ーブと呼ばれるミラー等からなる参照面が用いられ、こ
の参照面を振動または並進運動させて、光信号を変調す
ることにより、その変調信号から物体光の位相を検出す
るようにしている。しかしながら、このような干渉計
は、参照面の移動速度、位置が変動すると、正しい変調
信号が得られず、正確な位置の測定ができないという欠
点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an interferometer for detecting a distance to an object without contact has been known. In this interferometer, a part of the laser light is applied to the object as object light, the remaining laser light is used as reference light, and the position of the object is determined from the phase difference between the object light reflected by the object and the reference light. ing. In order to detect this phase difference, a reference surface composed of a mirror called a corner cube, which reflects the object light and the reference light, respectively, and guides them to the photodetector is used, and the reference surface is vibrated or translated. By modulating the optical signal, the phase of the object light is detected from the modulated signal. However, such an interferometer has a drawback that a correct modulation signal cannot be obtained when the moving speed and the position of the reference surface change, and the position cannot be accurately measured.

【0003】そこで、本発明の出願人は、参照面の移動
速度や位置の変動があった場合でも、これに影響されず
に正しい位置を検出することができる干渉計を出願して
いる。この先願の干渉計は、レーザ光を物体光と参照光
とに分離し、被測定物体に固定されたコーナキューブに
物体光を照射して該コーナキューブにより反射された物
体光反射波を2つの光路に分離する一方、アクチュエー
タの駆動により振動される光学ブロックの2つのコーナ
キューブに参照光を照射して、該2つのコーナキューブ
による反射光から2つの参照光反射波を得て、一方の物
体光反射波と参照光反射波とを合成すると共に、他方の
物体光反射波と参照光反射波とを合成して、それぞれの
合成光を光電変換してその出力を演算するものである。
Therefore, the applicant of the present invention has applied for an interferometer capable of detecting a correct position without being affected by fluctuations in the moving speed or the position of the reference surface, even if the moving speed or position changes. The interferometer of this prior application splits laser light into object light and reference light, irradiates a corner cube fixed to an object to be measured with the object light, and creates two reflected object light reflected waves by the corner cube. The reference light is applied to two corner cubes of the optical block which are separated into the optical paths and which are vibrated by driving an actuator, and two reference light reflected waves are obtained from the reflected light from the two corner cubes to obtain one object. The light reflected wave and the reference light reflected wave are combined together, the other object light reflected wave and the reference light reflected wave are combined together, and the respective combined lights are photoelectrically converted to calculate the output.

【0004】この際、参照光反射波はドップラー効果に
より、アクチュエータの振動速度に比例して周波数シフ
トする(Δf=2v/λ、vはアクチュエータの振動速
度、λはレーザ光の波長)。従って、コーナキューブ及
び光学ブロックの反射光を合成して得られた合成光には
干渉縞が形成され、これを光電変換したものは、ヘテロ
ダイン現象による干渉波(f0 =Δf=2v/λ)とな
る。
At this time, the reference light reflected wave is frequency-shifted in proportion to the vibration speed of the actuator due to the Doppler effect (Δf = 2v / λ, v is the vibration speed of the actuator, and λ is the wavelength of the laser light). Therefore, interference fringes are formed in the combined light obtained by combining the reflected lights of the corner cube and the optical block, and the photoelectric conversion of the interference fringes produces an interference wave (f 0 = Δf = 2v / λ) due to the heterodyne phenomenon. Becomes

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この干渉波の周波数は
アクチュエータの振動速度に比例するが、この干渉波を
A/D変換するに当たって、水晶発振器などから発振さ
れる任意の周期のデータサンプリングクロックおよびデ
ータ出力クロックでA/D変換すると、干渉波が非同期
のランダムな位相ごとにサンプリングされてデジタル化
されてしまう。そして、このランダムな位相ごとにサン
プリングされたデジタル信号を計算機に入力すると、正
確な位相データの算出ができず、高精度なレーザ干渉計
の実現が困難となる。
The frequency of this interference wave is proportional to the vibration speed of the actuator, but in A / D converting this interference wave, a data sampling clock of an arbitrary cycle oscillated from a crystal oscillator or the like and When A / D conversion is performed with the data output clock, the interference wave is sampled for each asynchronous random phase and digitized. When the digital signal sampled for each random phase is input to the computer, accurate phase data cannot be calculated, and it becomes difficult to realize a highly accurate laser interferometer.

【0006】本発明は上述の問題に鑑みなされたもので
あり、アクチュエータの振動速度が変化し、干渉波の周
波数に変動が現れても、常に正確な位相データの算出が
でき、たとえばレーザ干渉計に適用した場合に高精度な
レーザ干渉計を実現できるA/D変換器を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. Even if the vibration speed of the actuator changes and the frequency of the interference wave changes, accurate phase data can always be calculated. For example, a laser interferometer. An object of the present invention is to provide an A / D converter that can realize a highly accurate laser interferometer when applied to.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換する
A/D変換器であって、前記アナログ信号に基づいて該
アナログ信号の周波数と同一周波数の参照用クロック信
号を生成する参照クロック生成手段と、前記参照用クロ
ック信号に基づいてデータサンプリングクロックおよび
データ出力クロックを生成するPLL手段と、前記デー
タサンプリングクロックに基づいて前記アナログ信号を
サンプリングし、該サンプリングされたアナログ信号を
前記データ出力クロックに基づいてデジタル信号に変換
するA/D変換回路とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal, wherein the frequency of the analog signal is based on the analog signal. Reference clock generation means for generating a reference clock signal of the same frequency, PLL means for generating a data sampling clock and a data output clock based on the reference clock signal, and sampling the analog signal based on the data sampling clock And an A / D conversion circuit for converting the sampled analog signal into a digital signal based on the data output clock.

【0008】また本発明は、前記PLL手段は、位相検
出器と、該位相検出器の出力信号からDC成分を抽出す
るDCフィルタと、該DCフィルタで抽出された前記位
相検出器の出力信号のDC成分を積分する積分器と、該
積分器の出力電圧により発振する電圧制御発振器と、該
電圧制御発振器の出力信号を1/M倍した、互いに周波
数が異なる複数の信号を出力するN分周器(M≦N,
M,Nは整数)とを備え、前記位相検出器は、前記参照
用クロック信号と、前記N分周器の出力信号の1つであ
り前記参照用クロック信号と同一周波数の帰還クロック
信号とを比較検出するものとした。さらに、本発明は、
前記Nは16であり、前記N分周器の出力信号は、前記
参照用クロック信号の周波数の1倍、2倍、4倍、及び
8倍の周波数であるものとした。
In the present invention, the PLL means includes a phase detector, a DC filter for extracting a DC component from an output signal of the phase detector, and an output signal of the phase detector extracted by the DC filter. An integrator that integrates a DC component, a voltage-controlled oscillator that oscillates according to the output voltage of the integrator, and a frequency-divided N that outputs a plurality of signals with different frequencies that are 1 / M times the output signal of the voltage-controlled oscillator. Vessel (M ≦ N,
M and N are integers), and the phase detector outputs the reference clock signal and a feedback clock signal that is one of the output signals of the N frequency divider and has the same frequency as the reference clock signal. It was decided to detect by comparison. Further, the present invention provides
The N is 16, and the output signal of the N frequency divider has a frequency that is 1, 2, 4, or 8 times the frequency of the reference clock signal.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、A/D変換回路によるアナロ
グ信号のサンプリングやデジタル信号への変換が、前記
アナログ信号乃至これと同一周波数の参照クロック生成
手段に基づいてPLL手段で生成されたデータサンプリ
ングクロックおよびデータ出力クロックのクロック周期
に基づいて行われるため、前記アナログ信号の周波数に
変動が起きても、常に前記アナログ信号の周期に同期し
て前記アナログ信号のA/D変換を行うことができる。
このため、例えば、レーザ干渉計に適用した場合に高精
度なレーザ干渉計を実現することができる。
According to the present invention, sampling of an analog signal by the A / D conversion circuit or conversion into a digital signal is generated by the PLL means based on the analog signal or the reference clock generating means of the same frequency as the analog signal. Since it is performed based on the clock cycle of the sampling clock and the data output clock, even if the frequency of the analog signal fluctuates, A / D conversion of the analog signal can always be performed in synchronization with the cycle of the analog signal. it can.
Therefore, for example, when applied to a laser interferometer, a highly accurate laser interferometer can be realized.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の一実施例によるA/D変換器の構成
を示すブロック図である。図1において1はレーザ干渉
計であり、このレーザ干渉計1には、被測定物体に照射
して反射された物体光反射波と参照光反射波との合成光
を検出する光検出器1aが設けられている。光検出器1
aで検出される合成光は、例えば次のようなものであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an A / D converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser interferometer. It is provided. Photo detector 1
The combined light detected in a is, for example, as follows.

【0011】まず、光源から出力されたレーザ光を偏光
ビームスプリッタにより物体光と参照光とに分離し、こ
のうち物体光を、被測定物体に固定されたコーナキュー
ブに照射して、該コーナキューブにより反射された物体
光反射波を得る。一方、参照光を、アクチュエータの駆
動により振動される光学ブロックに照射して、該光学ブ
ロックにより反射された参照光反射波を得る。そして、
前記物体光反射波と参照光反射波とを合成して合成光を
得、この合成光を前記レーザ干渉計1の光検出器1aで
検出する。
First, a laser beam output from a light source is separated into an object light and a reference light by a polarization beam splitter, and the object light is radiated to a corner cube fixed to an object to be measured, and the corner cube is radiated. The object light reflected wave reflected by is obtained. On the other hand, the reference light is applied to the optical block that is vibrated by driving the actuator, and the reference light reflected wave reflected by the optical block is obtained. And
The object light reflected wave and the reference light reflected wave are combined to obtain combined light, and the combined light is detected by the photodetector 1 a of the laser interferometer 1.

【0012】この参照光反射波は、アクチュエータの駆
動により振動される光学ブロックで反射された光である
ため、ドップラー効果が作用して、前記アクチュエータ
の振動速度に比例して周波数シフトする(Δf=2v/
λ、vはアクチュエータの振動速度、λはレーザ光の波
長)。従って、レーザ干渉計1の光検出器1aで前記合
成光が受光されて電気信号に変換されると、アナログの
干渉波(周波数f0 =2v/λ)が得られる。
Since the reflected wave of the reference light is the light reflected by the optical block which is vibrated by driving the actuator, the Doppler effect acts and the frequency shifts in proportion to the vibration speed of the actuator (Δf = 2v /
(λ, v are the vibration speed of the actuator, and λ is the wavelength of the laser beam). Therefore, when the photodetector 1a of the laser interferometer 1 receives the combined light and converts it into an electric signal, an analog interference wave (frequency f 0 = 2v / λ) is obtained.

【0013】このアナログの干渉波は図1に示すよう
に、A/D変換回路2に入力されるとともに比較器3に
も入力される。比較器3では、入力されたアナログの干
渉波のレベルが所定のレベルと比較され、その比較結果
に応じた信号が参照用クロック信号(周波数f=f0
として出力される。参照用クロック信号は、PLL(Ph
ase Lock Loop )回路4に設けられた位相検出器4aの
一方の入力端子Rに入力され、位相検出器4aの他方の
入力端子Vには、後述するN分周器4b(Nは整数)か
ら出力される帰還クロック信号(周波数f=f0 )が入
力される。位相検出器4aでは、参照用クロック信号と
帰還クロック信号との位相比較が行われ、その偏差を示
す信号がDCフィルタ4cに出力される。
This analog interference wave is input to the A / D conversion circuit 2 and also to the comparator 3, as shown in FIG. In the comparator 3, the level of the input analog interference wave is compared with a predetermined level, and a signal corresponding to the comparison result is a reference clock signal (frequency f = f 0 ).
Is output as. The reference clock signal is PLL (Ph
ase Lock Loop) is input to one input terminal R of the phase detector 4a provided in the circuit 4, and the other input terminal V of the phase detector 4a is supplied from an N divider 4b (N is an integer) described later. The output feedback clock signal (frequency f = f 0 ) is input. The phase detector 4a compares the phases of the reference clock signal and the feedback clock signal, and outputs a signal indicating the deviation thereof to the DC filter 4c.

【0014】DCフィルタ4cでは、位相検出器4aか
ら出力される偏差信号のDC成分が抽出され、この抽出
された偏差信号のDC成分が演算増幅器4dとコンデン
サ4eによる積分回路4fを経て、電圧制御発振器(以
下、VCOという)4gに印加される。これに伴い、積
分回路4fの出力電圧に制御されるところの周波数f=
Nf0でVCO4gが発振し、この発振信号が前記N分
周器4bに出力される。
In the DC filter 4c, the DC component of the deviation signal output from the phase detector 4a is extracted, and the DC component of the extracted deviation signal is subjected to voltage control via the operational amplifier 4d and the integrating circuit 4f by the capacitor 4e. It is applied to an oscillator (hereinafter referred to as VCO) 4g. Accordingly, the frequency f = where the output voltage of the integrating circuit 4f is controlled is f =
The VCO 4g oscillates at Nf 0 , and this oscillation signal is output to the N frequency divider 4b.

【0015】N分周器4bでは、VCO4gの出力する
発振信号がN/M倍(M≦N,Mは整数)に分周され
る。なお、本実施例では、N分周器4bによりVCO4
gの出力する発振信号が2,4,8,16倍に分周され
る。従って、N分周器4bからは、f=(N/2)f0
(2分周出力)、f=(N/4)f0 (4分周出力)、
f=(N/8)f0(8分周出力)、f=(N/16)
0 (16分周出力)の4つの周波数のクロックが出力
される。また、以後の説明の便宜上、ここからは、前記
Nの値をN=16とする。ただし、この値は単なる一例
で、実際のNの値は任意の自然数に設定することができ
る。
The N frequency divider 4b divides the oscillation signal output from the VCO 4g by N / M times (M≤N, M is an integer). It should be noted that in the present embodiment, the VCO 4 is divided by the N frequency divider 4b.
The oscillation signal output by g is divided by 2, 4, 8 and 16 times. Therefore, f = (N / 2) f 0 from the N frequency divider 4b.
(Divided output by 2), f = (N / 4) f 0 (divided output by 4),
f = (N / 8) f 0 (8 frequency division output), f = (N / 16)
Clocks of four frequencies of f 0 (16 frequency division output) are output. Further, for convenience of the following description, the value of N is set to N = 16 from here on. However, this value is merely an example, and the actual value of N can be set to an arbitrary natural number.

【0016】さて、N分周器4bから出力されるクロッ
クのうち、周波数がf=(N/8)f0 =2f0 、f=
(N/4)f0 =4f0 、f=(N/2)f0 =8f0
であるクロックは、それぞれ3入力のNANDゲート5
の第1〜第3入力端にそれぞれ入力されるとともに、3
入力のNANDゲート6の第1〜第3入力端に入力され
る。さらに、N分周器4bから出力されるクロックのう
ち、周波数がf=(N/16)f0 =f0 であるクロッ
クは、位相検出器4aの他方の入力端子Vに帰還クロッ
ク信号としてフィードバックされる。
Now, of the clocks output from the N frequency divider 4b, the frequencies are f = (N / 8) f 0 = 2f 0 , f =
(N / 4) f 0 = 4f 0 , f = (N / 2) f 0 = 8f 0
Is a 3-input NAND gate 5
Is input to the first to third input terminals of
It is input to the first to third input terminals of the input NAND gate 6. Further, among the clocks output from the N frequency divider 4b, the clock whose frequency is f = (N / 16) f 0 = f 0 is fed back to the other input terminal V of the phase detector 4a as a feedback clock signal. To be done.

【0017】なお、NANDゲート6の第2入力端に
は、周波数f=(N/4)f0 =4f0 のクロックをイ
ンバータ7で反転した後のクロックが入力される。従っ
て、NANDゲート5からは、周波数f=2f0 、f=
4f0 、及びf=8f0 の各クロックのNANDを取っ
た、周波数f=2f0 のデータ出力クロックが出力さ
れ、A/D変換回路2の出力クロック端子A/Dに入力
される。また、NANDゲート6からは、周波数f=2
0 、f=4f0 の反転クロック、及びf=8f0 の各
クロックのNANDを取った、周波数f=2f0 のデー
タサンプリングクロックが出力され、A/D変換回路2
のサンプリングクロック端子S/Hに入力される。
The second input terminal of the NAND gate 6 is supplied with the clock after the clock having the frequency f = (N / 4) f 0 = 4f 0 is inverted by the inverter 7. Therefore, from the NAND gate 5, the frequencies f = 2f 0 and f =
A data output clock having a frequency f = 2f 0 obtained by NANDing each clock of 4f 0 and f = 8f 0 is output and input to the output clock terminal A / D of the A / D conversion circuit 2. From the NAND gate 6, the frequency f = 2
A data sampling clock of frequency f = 2f 0 obtained by NANDing the inverted clocks of f 0 and f = 4f 0 and each clock of f = 8f 0 is output, and the A / D conversion circuit 2
Of the sampling clock terminal S / H.

【0018】A/D変換回路2は、NANDゲート6か
ら出力されるデータサンプリングクロックの周波数f=
2f0 の周期で、レーザ干渉計1の光検出器1aから出
力されるアナログの干渉波(周波数f0 =2v/λ)を
サンプリングし、サンプリングされたデジタル信号を、
NANDゲート5から出力されるデータ出力クロックの
周波数f=2f0 の周期でA/D変換して不図示の計算
機に出力する。
In the A / D conversion circuit 2, the frequency f = of the data sampling clock output from the NAND gate 6
At a cycle of 2f 0 , an analog interference wave (frequency f 0 = 2v / λ) output from the photodetector 1a of the laser interferometer 1 is sampled, and the sampled digital signal is
The data output clock output from the NAND gate 5 is A / D converted in a cycle of frequency f = 2f 0 and output to a computer (not shown).

【0019】次に、動作について図2のタイミングチャ
ートを併用して説明する。レーザ干渉計1の光検出器1
aから、図2(a)に示すような波形のアナログの干渉
波(周波数f0 =2v/λ)が出力されると、この干渉
波はA/D変換回路2と比較器3とに出力される。比較
器3においては、光検出器1aからの干渉波が所定レベ
ルと比較され、該比較器3から、図2(b)に示すよう
な、図2(a)のアナログの干渉波と位相が同期した矩
形波の参照用クロック信号が、PLL回路4の位相検出
器4aの一方の入力端子Rに入力される。これに対し、
位相検出器4aの他方の入力端子Vには、N分周器4b
から図2(c)に示すような帰還クロック信号が入力さ
れる。この帰還クロック信号の波形については後に詳説
する。
Next, the operation will be described with reference to the timing chart of FIG. Photodetector 1 of laser interferometer 1
When an analog interference wave (frequency f 0 = 2v / λ) having a waveform as shown in FIG. 2A is output from a, the interference wave is output to the A / D conversion circuit 2 and the comparator 3. To be done. In the comparator 3, the interference wave from the photodetector 1a is compared with a predetermined level, and the comparator 3 compares the interference wave with the analog interference wave in FIG. 2A with a phase as shown in FIG. 2B. The synchronized rectangular wave reference clock signal is input to one input terminal R of the phase detector 4 a of the PLL circuit 4. In contrast,
The other input terminal V of the phase detector 4a is connected to the N frequency divider 4b.
A feedback clock signal as shown in FIG. The waveform of this feedback clock signal will be described in detail later.

【0020】位相検出器4aでは、参照用クロック信号
と帰還クロック信号との位相差が検出され、該位相検出
器4aから出力される参照用クロック信号と帰還クロッ
ク信号との偏差を示す信号のうちDC成分がDCフィル
タ4cで抽出されて、さらに、演算増幅器4d及びコン
デンサ4eからなる積分回路4fで積分されてVCO4
gに印加される。VCO4gは、積分回路4fの積分電
圧の周波数で発振し、その発振信号はN分周器4bに出
力される。
The phase detector 4a detects the phase difference between the reference clock signal and the feedback clock signal, and among the signals indicating the deviation between the reference clock signal and the feedback clock signal output from the phase detector 4a. The DC component is extracted by the DC filter 4c, and is further integrated by the integrating circuit 4f including the operational amplifier 4d and the capacitor 4e to obtain the VCO4.
applied to g. The VCO 4g oscillates at the frequency of the integrated voltage of the integrating circuit 4f, and its oscillation signal is output to the N frequency divider 4b.

【0021】ここで、参照用クロック信号と帰還クロッ
ク信号との周波数が共にf=f0 であることから、PL
L回路4は一定の位相差でフエーズロックされる。ま
た、VCO4gの発振信号がN分周器4bでN/16倍
(ただしN=16)に分周されて、周波数f=f0 の帰
還クロック信号となって位相検出器4aの他方の入力端
子Vに印加されることから、前記VCO4gの発振信号
の周波数はf=16f0 、一般式ではf=Nf0 とな
る。
Since the frequencies of the reference clock signal and the feedback clock signal are both f = f 0 , PL
The L circuit 4 is phase-locked with a constant phase difference. Further, the oscillation signal of the VCO 4g is divided by N / 16 times (where N = 16) by the N divider 4b to become a feedback clock signal of frequency f = f 0 , and the other input terminal of the phase detector 4a. Since it is applied to V, the frequency of the oscillation signal of the VCO 4g is f = 16f 0 , and f = Nf 0 in the general formula.

【0022】N分周器4bでは、VCO4gから出力さ
れる周波数f=Nf0 の信号を8分周、4分周、2分周
して、図2(d),(e),(f)に示すような、デジ
タル波形の8分周出力f=2f0 、4分周出力f=4f
0 、2分周出力f=8f0 を出力する。これらの8分周
出力f=2f0 、4分周出力f=4f0 、2分周出力f
=8f0 のデジタル信号はNANDゲート5の第1〜第
3入力端子に入力され、それらのNANDを取ることに
より、NANDゲート5の出力端子からは、図2(h)
に示すようなデータ出力クロック(周波数f=2f0
が出力される。
In the N frequency divider 4b, the signal of the frequency f = Nf 0 output from the VCO 4g is divided by 8 and divided by 2 and divided into the signals of FIGS. 2 (d), 2 (e) and 2 (f). As shown in FIG. 4, a digital waveform divided by 8 output f = 2f 0 , 4 divided output f = 4f
0 , the frequency-divided output f = 8f 0 is output. These divided-by-8 outputs f = 2f 0 , divided-by-4 outputs f = 4f 0 , divided-by-2 outputs f
The digital signal of = 8f 0 is input to the first to third input terminals of the NAND gate 5, and by taking the NANDs thereof, the output terminal of the NAND gate 5 outputs the signal shown in FIG.
Data output clock as shown in (frequency f = 2f 0 ).
Is output.

【0023】また、N分周器4bから出力される8分周
出力f=2f0 及び2分周出力f=8f0 のデジタル信
号はNANDゲート6の第1、第3入力端子に入力さ
れ、4分周出力f=4f0 はインバータ7で反転され
て、NANDゲート6の第2入力端子に入力される。こ
のため、NANDゲート6では、それら8分周出力、2
分周出力、4分周出力の反転信号のNANDをとること
により、その出力端子から、図2(g)に示すようなデ
ータサンプルパルス(周波数f=2f0 )が出力され
る。
The digital signals of the divide-by-8 output f = 2f 0 and the divide-by-2 output f = 8f 0 output from the N divider 4b are input to the first and third input terminals of the NAND gate 6, The divide-by-4 output f = 4f 0 is inverted by the inverter 7 and input to the second input terminal of the NAND gate 6. Therefore, the NAND gate 6 outputs those divided by 8 and 2
By taking the NAND of the inverted signal of the frequency-divided output and the frequency-divided output, the data sample pulse (frequency f = 2f 0 ) as shown in FIG. 2G is output from the output terminal.

【0024】なお、前記データ出力パルスとデータサン
プルパルスf=2f0 との間には、図2(g),(h)
の波形を比較しても明らかなように90度の位相差があ
り、データ出力クロックの位相はデータサンプルパルス
の位相よりも90度遅れている。
Between the data output pulse and the data sample pulse f = 2f 0 , as shown in FIGS.
As is apparent from the comparison of the waveforms of, the phase difference of 90 degrees exists, and the phase of the data output clock is delayed by 90 degrees from the phase of the data sample pulse.

【0025】これらのデータ出力クロック、データサン
プリングクロック、および前記2分周出力f=8f0
4分周出力f=4f0 、8分周出力f=2f0 はとも
に、図2(a)に示すアナログの干渉波(周波数f0
2v/λ)と同期している。そして、前記データ出力ク
ロックとデータサンプリングクロックはA/D変換回路
2に送られ、A/D変換回路2でアナログの干渉波f0
=2v/λを一定の位相毎にデジタル変換する。
The data output clock, the data sampling clock, and the frequency-divided output f = 8f 0 ,
Both the divided-by-4 output f = 4f 0 and the divided-by-8 output f = 2f 0 are analog interference waves (frequency f 0 =
2 v / λ). Then, the data output clock and the data sampling clock are sent to the A / D conversion circuit 2, and the analog interference wave f 0 is generated in the A / D conversion circuit 2.
= 2v / λ is digitally converted for each constant phase.

【0026】すなわち、A/D変換回路2は、NAND
ゲート6から出力されるデータサンプリングクロックの
周波数に応じて、アナログの干渉波を常に一定の位相
(π/4+nπ、図2(g)の例で180度)毎にサン
プリングする。同様にして、A/D変換回路2は、NA
NDゲート5から出力されるデータ出力クロックの周波
数に応じて、先にサンプリングされたアナログの干渉波
を図2(i)に示すように、常に一定の周期(2f0
毎にA/D変換し、変換されたデジタル信号を不図示の
計算機に出力する。このようにして、A/D変換回路2
はアナログの干渉波をデジタル化する。
That is, the A / D conversion circuit 2 is a NAND
According to the frequency of the data sampling clock output from the gate 6, the analog interference wave is always sampled at a constant phase (π / 4 + nπ, 180 degrees in the example of FIG. 2G). Similarly, the A / D conversion circuit 2 sets the NA
According to the frequency of the data output clock output from the ND gate 5, the analog interference wave previously sampled is always at a constant period (2f 0 ) as shown in FIG. 2 (i).
A / D conversion is performed for each unit, and the converted digital signal is output to a computer (not shown). In this way, the A / D conversion circuit 2
Digitizes analog interference waves.

【0027】なお、Nが任意の場合のサンプリングの位
相間隔は、2π/(N/8)である。これは、データサ
ンプリングクロックがf=(N/8)f0 であるためで
ある。このNに、前記の例に使用したN=16を代入す
れば、2π/(N/8)=2π/2=π=180°とな
り、図2(a),図2(i)の関係の通りとなる。
The sampling phase interval when N is arbitrary is 2π / (N / 8). This is because the data sampling clock is f = (N / 8) f 0 . By substituting N = 16 used in the above example for this N, 2π / (N / 8) = 2π / 2 = π = 180 °, and the relationship of FIG. 2 (a) and FIG. 2 (i) is obtained. It becomes a street.

【0028】なお、本実施例では、図1のA/D変換回
路2でデジタル化された信号を不図示の計算機に出力す
るものとしたが、出力されたデジタル信号をRAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)に記憶させることもできる。こ
の際、RAMのアドレスカウンタに、PLL回路4のク
ロック出力をカウントさせて、RAMへのデータの書き
込みをアナログの干渉波に同期させれば、A/D変換回
路2のデジタル出力信号とRAMのデータ取り込み速度
を一致させることができる。
In the present embodiment, the signal digitized by the A / D conversion circuit 2 in FIG. 1 is output to a computer (not shown), but the output digital signal is stored in a RAM (random access memory). Can be stored in. At this time, if the address output of the RAM is made to count the clock output of the PLL circuit 4 and the writing of the data to the RAM is synchronized with the analog interference wave, the digital output signal of the A / D conversion circuit 2 and the RAM. The data acquisition rates can be matched.

【0029】また、本実施例では、レーザ干渉計1から
出力されるアナログの干渉波をA/D変換するA/D変
換器似ついて説明したが、本発明のA/D変換器はこれ
に限定されず、その他の多種多様のアナログ信号に同期
して変換を行うものにも適用することができる。
In this embodiment, the analog interference wave output from the laser interferometer 1 is described as similar to the A / D converter, but the A / D converter of the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to the above, and can be applied to those that perform conversion in synchronization with other various analog signals.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ジタル信号に変換するアナログ信号に基づいて該アナロ
グ信号の周波数と同一周波数の参照用クロック信号を参
照クロック生成手段で生成し、生成された参照用クロッ
ク信号をPLL手段で位相ロックさせて、アナログ信号
と同期したデータサンプリングクロックおよびデータ出
力クロックを生成し、このデータサンプリングクロック
の周期でA/D変換回路により前記アナログ信号をサン
プリングし、サンプリングされたアナログ信号を前記デ
ータ出力クロックの周期でA/D変換回路によりデジタ
ル信号に変換する構成としたので、前記アナログ信号の
周波数に変動が起きても、常に前記アナログ信号の周期
に同期して前記アナログ信号のA/D変換を行うことが
できる。このため、例えば、レーザ干渉計に適用した場
合に、レーザ干渉計から出力されるアナログの干渉波の
周波数に変動が現れても、常に正確な位相データの算出
ができ、高精度なレーザ干渉計を実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, the reference clock signal having the same frequency as the frequency of the analog signal is generated by the reference clock generating means based on the analog signal converted into the digital signal. The reference clock signal is phase-locked by the PLL means to generate a data sampling clock and a data output clock synchronized with the analog signal, and the analog signal is sampled by the A / D conversion circuit at the cycle of the data sampling clock, Since the sampled analog signal is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit in the cycle of the data output clock, even if the frequency of the analog signal fluctuates, it is always synchronized with the cycle of the analog signal. A / D conversion of the analog signal can be performed. Therefore, for example, when applied to a laser interferometer, even if the frequency of the analog interference wave output from the laser interferometer changes, accurate phase data can always be calculated, and a highly accurate laser interferometer can be calculated. Can be realized.

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

【図1】本発明の一実施例によるA/D変換器のブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram of an A / D converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 A/D変換回路 3 比較器(参照クロック生成手段) 4 PLL回路(PLL手段) 4a 位相検出器 4b N分周器 4c DCフィルタ 4f 積分回路(積分器) 4g 電圧制御発振器 2 A / D conversion circuit 3 Comparator (reference clock generation means) 4 PLL circuit (PLL means) 4a Phase detector 4b N frequency divider 4c DC filter 4f Integration circuit (integrator) 4g Voltage controlled oscillator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03L 7/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H03L 7/06

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ信号をデジタル信号に変換する
A/D変換器であって、 前記アナログ信号に基づいて該アナログ信号の周波数と
同一周波数の参照用クロック信号を生成する参照クロッ
ク生成手段と、 前記参照用クロック信号に基づいてデータサンプリング
クロックおよびデータ出力クロックを生成するPLL手
段と、 前記データサンプリングクロックに基づいて前記アナロ
グ信号をサンプリングし、該サンプリングされたアナロ
グ信号を前記データ出力クロックに基づいてデジタル信
号に変換するA/D変換回路と、 を備えることを特徴とするA/D変換器。
1. An A / D converter for converting an analog signal into a digital signal, wherein the reference clock generating means generates a reference clock signal having the same frequency as the frequency of the analog signal based on the analog signal. PLL means for generating a data sampling clock and a data output clock based on the reference clock signal; sampling the analog signal based on the data sampling clock; and the sampled analog signal based on the data output clock An A / D converter for converting into a digital signal, and an A / D converter.
【請求項2】 前記PLL手段は、位相検出器と、該位
相検出器の出力信号からDC成分を抽出するDCフィル
タと、該DCフィルタで抽出された前記位相検出器の出
力信号のDC成分を積分する積分器と、該積分器の出力
電圧により発振する電圧制御発振器と、該電圧制御発振
器の出力信号を1/M倍した、互いに周波数が異なる複
数の信号を出力するN分周器(M≦N,M,Nは整数)
とを備え、前記位相検出器は、前記参照用クロック信号
と、前記N分周器の出力信号の1つであり前記参照用ク
ロック信号と同一周波数の帰還クロック信号とを比較検
出する請求項1記載のA/D変換器。
2. The PLL means includes a phase detector, a DC filter for extracting a DC component from the output signal of the phase detector, and a DC component of the output signal of the phase detector extracted by the DC filter. An integrator that integrates, a voltage-controlled oscillator that oscillates according to the output voltage of the integrator, and an N frequency divider (M that outputs a plurality of signals having different frequencies, which are obtained by multiplying the output signal of the voltage-controlled oscillator by 1 / M. ≦ N, M, N are integers)
2. The phase detector compares and detects the reference clock signal and a feedback clock signal that is one of the output signals of the N frequency divider and has the same frequency as the reference clock signal. The described A / D converter.
【請求項3】 前記Nは16であり、前記N分周器の出
力信号は、前記参照用クロック信号の周波数の1倍、2
倍、4倍、及び8倍の周波数である請求項2項記載のA
/D変換器。
3. The N is 16, and the output signal of the N frequency divider is 1 times the frequency of the reference clock signal and 2 times the frequency of the reference clock signal.
The frequency according to claim 2, wherein the frequency is four times, four times, and eight times.
/ D converter.
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