JPH0695118B2

JPH0695118B2 - カウンタ装置

Info

Publication number: JPH0695118B2
Application number: JP61118349A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ブイ・ミラー
Original assignee: 横河・ヒユ−レツト・パツカ−ド株式会社
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPS61278766A; EP0204310A3; EP0204310A2; US4695791A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はカウンタ装置に係り、特に被測定周波数に応じ
て、周波数モードと、周期モードとに自動的に切換わる
自動レンジ機能を備えたカウンタ装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

信号周波数を測定するには、一般に２つのモードがあ
る。所定期間中に起る信号サイクル数をカウントする
か、信号の所定サイクル数の間に起る基準発振器からの
サイクルの数をカウントするかである。前者が周波数モ
ード、後者が周期モードである。周期モードでは、信号
の周波数は、信号の所定数のサイクルを、該所定数のサ
イクル期間に発生した基準発振器のサイクル数で割り、
そして基準発振器の周波数を掛けることによって決定さ
れる。周波数測定の分解能はカウントされるサイクルの
数に依存する。測定のための十分な時間がある場合は、
どちらのモードでも所望の分解能を得ることができる。
しかしながら、測定が短時間内になされなければならな
い場合は、周波数モードでは所定値以上の周波数に対し
て高い分解能が得られ、周期モードでは該所定値以下の
周波数に対して高い分解能が得られる。また、被測定最
大周波数がカウンタ回路によつて扱うことができる最大
周波数より高い場合は分周器を該カウンタ回路の前に接
続する。しかし信号周波数がこの最大周波数と等しいと
きは、分周器は高い分解能を得るために分路すべきであ
る。周期モードで動作される場合、大部分の装置におい
て、被測定信号の被測定サイクル数（この間に基準発振
器からのサイクルがカウントされる）をいろいろの数に
選択できる。１つの数のサイクルだけしか利用できない
場合は、測定の分解能は被測定信号の周波数が低くなる
につれて増大するが、測定に要する時間も増大する。た
とえば、10MHz基準発振器のサイクルが被測定信号の100
0サイクルの間カウントされる場合、100kHzの信号周波
数を測定するには0.01秒かかり、10⁵カウントが生ずる
が、信号周波数が100サイクルの場合は、その測定をな
すのに10秒かかる。さらに、後者の場合、この時間（10
秒）内に起る基準発振器サイクルの数は10⁸で、カウン
タをオーバフローさせることがある。したがつて、基準
発振器からのサイクルがその間にカウントされる被測定
信号のサイクルの数を減少できるのが都合がよい。

分周器をカウンタ回路の内外に配置すること、周波数モ
ードまたは周期モードを選択すること、および周期モー
ドでの被測定サイクル数（この間に基準発振器の出力が
カウントされる）を選択することは手動的に行なうこと
ができる。しかしながら、被測定周波数が大体でも知ら
れていなければ、上記要素の妥当な組合せを得るにはか
なりの実験を要する（被測定周波数が知られている場合
は、該組合せは前もつて設定できる）。多くの応用にお
いて、その都度この実験を行なうのに十分な時間はな
い。

〔発明の目的〕

したがつて本発明の目的は、周波数が未知の場合でも、
周波数モードまたは周期モードを自動的に選択すると共
に、さらに各モードにおいてカウントサイクル、カウン
ト時間を自動的に選択するカウンタ装置を提供すること
である。

〔発明の概要〕

本発明は広範囲の周波数内の任意のところにある波の未
知周波数を高い分解能で短時間で測定できる装置を提供
する。本発明の実施例では測定に1.5秒以上必要としな
い。短い試験期間の間に生じた被測定信号のサイクル数
が、周波数モードまたは周期モードによつて決定され
る。そしてそのようにして得られた数を表わす複数桁の
グループがそれぞれ別のレジスタに置かれる。ここで説
明する本発明の実施例では、試験期間として0.1秒の周
波数モードが用いられる。次に、各桁は最上位桁から順
に検査され、信号周波数がその範囲内にある周波数範囲
を決定する。この範囲が周波数モードを用いるべき範囲
なら、試験期間より長い予定測定期間の間に生じる被測
定信号のサイクルがカウントされる。そして該範囲が周
期モードを用いるべきものなら、被測定信号の所定数の
サイクルの間に生じる基準発振器から発するサイクルが
カウントされる。また、周波数モードが選択された場合
は、分周器のバイパスまたは非バイパスが制御され、周
期モードが選択された場合は、基準発振器出力がその間
にカウントされる被測定信号のサイクル数が選択され
る。

〔実施例の説明〕

第１図は本発明の一実施例によるカウンタ装置のブロツ
ク図、第２図は第１図の装置の動作を示した流れ図であ
る。第１図において、その周波数を測定する信号Ｗがス
イツチSWに接続された入力端子Ｉに印加される。SWがａ
側に接続されると、被測定信号は分周器Ｄを経由してカ
ウンタチツプ33に与えられ、SWがｂ側に接続されると、
該信号はカウンタチツプ33に直接に与えられる。本発明
の実施例では、カウンタ回路33としてカウンタチツプ72
26Aが用いられている。

マイクロプロセツサμP35（本実施例では8049型）はラ
インＥおよびマルチプレクサM₁，M₂を介してデジタルコ
マンドをカウンタチツプ33に送り、該チツプ33はμP35
に接続されるデータラインＦ上に周波数または周期を表
わすビツトを置く。周期または周波数を表わす前記ビツ
トはそれ自身で直接有用であるが、上記信号の周波数ま
たは周期を導出するようにプログラムできるマイクロプ
ロセツサ35にデータラインＦを接続するものとして示さ
れている。データラインＦ上のビツトが実際の測定に関
連し、試験期間に関連しない時期を、μP35が知るため
には、該μP35にラインＥ上のコマンドを供給する。基
準発振器Ｏは10MHzパルスをカウンタチツプ33の入力に
供給する。

上記入力Ｉに供給される信号周波数は、カウンタチツプ
33によつて処理できる10MHzの周波数よりずつと大きい
かもしれないので、最初は、信号が分周器Ｄに与えられ
るようにスイツチSWをａ側に接続する。したがつて、10
0MHz以上の周波数が測定できる。スイツチSWはマイクロ
プロセツサμP35によつて制御される。μP35が、試験期
間中に、信号周波数が10MHz以下であることを示すビツ
トをカウンタチツプ33から受けるとき、μP35はスイツ
チSWをｂ側に接続し、分周器Ｄをバイパスさせる。

第２図において、ブロツク内の文字Ｆは周波数モードが
働いていることを示し、Ｄは被測定信号が分周器Ｄを経
由して供給されることを示し、“カウントW"は信号Ｗの
サイクルがカウントされることを示す。ブロツク内の文
字Ｐは周期モードが働いていることを示し、“カウント
O"は基準発振器Ｏからのサイクルがカウントされること
を示す。カウント周期の長さも示されている。ボツクス
内の文字Ｇはゲートが開いている時間を示す。

入力Ｉに印加される信号Ｗの周波数測定に先立つて、μ
P8049（35）はスイツチSWをａ側に接続し、カウンタチ
ツプ33にコマンドを送る。それによりチツプ33中のゲー
トを0.1秒の試験期間の間付勢しそして該ゲートを通過
する信号Ｗのサイクルをカウントするようにする。こう
して、カウンテイングはＦで指示された周波数モードで
なされる。データ線Ｆに現われるカウントの桁は、最上
位グループをＡなどとして４つのグループＡ、Ｂ、Ｃお
よびＤに分割される。各グループはμP35の別々のレジ
スタにロードされる。本実施例では、各グループは一対
の桁からなる。たとえば数字が1.01MHzである場合、カ
ウンタの出力は、分周器Ｄが回路内にあり、ゲートが0.
1秒間だけ開いているから、実際に1.01MHzとなる。個々
のレジスタ内に置かれる桁グループは下記のように示さ
れる。コンマは101MHzとなるところにあり、右側の２つ
の桁は現われない。

101MHzの場合、信号Ｗの周波数の決定は次のようにして
行なわれる。決定ブロツク４はグループＡの桁が２つと
も０であるかどうかの検査を示す。この場合はそうでは
ないので、ブロツク６によつて示されるように、カウン
タチツプ33を周波数モードに入れ、分周器Ｄを回路内に
残し、信号Ｗのサイクルを１秒間通してカウントする。
なお１秒以外の測定期間も用いることができる。このカ
ウントが終わると、第１図のデータ線Ｆ上の桁（数字）
は信号Ｗの周波数に対応する。ラインＥ上のコマンドに
注意することによつて、マイクロプロセツサ35はこれら
の桁数値が信号Ｗの周波数に対するもので、前述試験期
間の間に生じたカウントではないことを知る。カウンタ
チツプ33が回路内に分周器Ｄを伴なう状態で扱うことの
できる名目上の最大周波数が100MHzであつたとしても、
チツプ33によつてはそれより幾分高くなつてもよい。し
たがつて、100MHz以上の信号Ｗの周波数がブロツク６に
よつて決定できる。

グループＡの桁数値が２つとも０である場合、それは信
号Ｗの周波数が100MHz以下であり、よつてグループＢの
各桁が決定ブロツク８によつて示されるように検査され
る。グループＢの桁数値が両方ともゼロの場合、μP35
は以下に述べる決定ブロツク10に進む。グループＢの桁
数値が両方ともゼロでない場合は、それは信号周波数が
1MHz以上であることを意味する。そして信号Ｗはブロツ
ク４による肯定応答（Ｙ）のため100MHz未満であること
が既に知られている。したがつて、信号Ｗの周波数は1M
Hz〜99MHzである。

信号Ｗの周波数が10MHz以下となつた場合、スイツチSW
はｂ側に切換えられて分周器Ｄを分路しなければならな
い。これは、グループＢの両方の桁数値によつて表わさ
れる数が９以下であるかどうかを決定する決定ブロツク
12においてなされる。９以下でないなら、信号Ｗの周波
数は10MHzまたはそれ以上であることがわかる。たとえ
ば、周波数が11MHzならば、各グループの桁数値は以下
のようになる。

即ち、グループＢの桁数値は11であり、９以下ではな
い。この場合、分周器Ｄは回路内に置かれたままで、カ
ウンタ33は周波数モードになり、ブロツク14によつて示
されるように１秒の間、分周器Ｄの出力をカウントす
る。

一方、周波数が8MHzなら、Ｂの桁数値が８である次の状
態となる。

これは９未満だから、μP35はスイツチSWをｂ側の位置
において分周器Ｄを分路する。しかし、これは前述試験
期間の間に数えられた信号Ｗのカウントには影響しな
い。分周器Ｄを除去したままで、カウンタチツプ33はブ
ロツク16によつて示されるように１秒間信号Ｗのサイク
ルをカウントする。

試験期間中のカウントにおけるグループＢの桁数値が両
方ともゼロの場合、決定ブロツク10がグループＣの桁を
検査する。両方ともゼロでない場合は、前述の場合と同
様な分析で信号Ｗの周波数が10kHz〜1MHzであることが
わかる。

μP35がカウンタチツプ33を周波数モードから周期モー
ドへ変化させるべきクロスオーバ周波数が本実施例で10
0kHzである。したがつて、この場合10kHz〜1MHzの範囲
にあるので、Ｃの桁数値を更に分析する必要がある。決
定ブロツク18は桁数値が９以下であるかどうかも検査す
る。９以下でない場合は、信号Ｗの周波数は100kHz以上
であるから、カウンタチツプ33はブロツク20によつて示
されるように１秒の間信号Ｗのサイクルをカウントする
周波数モードに置かれる。次の例はグループＣの桁数値
が10で９以上であるちようど101kHzの場合である。

しかし、信号Ｗの周波数が99kHzの場合、桁グループは
下記のようになり、グループＣの桁数値は９である。

この場合、決定ブロツク18の答は肯定応答（Ｙ）で、μ
P35はカウンタチツプ33に命令して周期モードに切換え
させる。発振器Ｏからのサイクルがブロツク22によつて
示されるように信号Ｗの1000サイクルの間カウントされ
る。注意を要するのは、カウンタチツプ33のゲートが、
周波数が10kHzの場合は0.1秒間、100kHz未満の場合は0.
01秒間開いていることである。

10kHz以下の信号Ｗの周波数に対しては、決定ブロツク1
0の応答は、下記の5kHzの例から分るように、グループ
Ｃの両方の桁数値が０となるから肯定応答（Ｙ）であ
る。

この場合はμP35は決定ブロツク24に進む。

決定ブロツク24はグループＤの桁数値が９以下であるか
どうかを決定する。NOならば、μP35はカウンタチツプ3
3に命令して基準発振器Ｏからのサイクルを信号Ｗの100
0サイクルの間カウントさせる（ブロツク26）。信号Ｗ
の周波数が10kHzより幾分小さい場合、カウンタチツプ3
3のゲートが0.1秒間開いており、信号Ｗの周波数が1kHz
の場合、ゲートは１秒間開いている。5kHzの上記例から
分るように、グループＤの桁によつて形成される数が50
で、９以上であるから、基準発振器Ｏのサイクルは、5k
Hzの1000個分の間カウントされ、チツプ33のゲートは0.
2秒間開いていることになる。

たとえば、信号Ｗの周波数が800サイクルの場合、桁数
値は次のようになり、グループＤの数は９未満となるか
ら決定ブロツク24の応答は肯定となり、μP35は決定ブ
ロツク28に進む。

決定ブロツク28はグループＤの桁数値が表わす数が１以
下であるかどうかを検査する。NOならば信号Ｗの周波数
は100〜1kHzで、μP35はカウンタチツプ33を周期モード
に置くようにする。したがつて基準発振器Ｏから発する
サイクルをブロツク30によつて示されるように信号Ｗの
100サイクルの期間中カウントさせる。信号Ｗが100サイ
クルであれば、カウンタチツプ33のゲートは１秒間開い
ているが、信号Ｗの周波数が1kであればゲートは0.1秒
間開いている。

しかし、グループＤによつて表わされる桁数値が１以下
の場合、信号Ｗの周波数は10〜100Hzの範囲にある。μP
35はカウンタチツプ33を周期モードにさせる。ブロツク
32によつて示されるように、チツプ33のゲートは信号Ｗ
の10サイクルの間開いている。信号Ｗが10サイクルの場
合、ゲートは１秒間開いており、100サイクルの場合、
0.1秒間開いている。

上記した実施例においては、各グループは２桁より構成
されているが、別の桁数からなるグループも本発明にし
たがつて用いることができる。

被測定信号のサイクルの数は、周期モードを用いた試験
期間からでも導出できる。この場合は、その試験期間は
被測定信号の周波数に依存する。基準発振器からのサイ
クルを計数する期間を決定するためには、被測定信号の
うち、有効な最低サイクル数を用いるべきである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、その周波数が広範囲に変化する被測定
信号の周波数を高分解能、短時間で測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるカウンタ装置のブロツ
ク図、第２図は第１図の装置の動作を説明した流れ図で
ある。 SW:スイツチ、D:分周器、O:基準発振器、 33:カウンタ回路、 33:マイクロプロセツサ、 M₁，M₂：マルチプレクサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験期間中ゲートを付勢して、該ゲートに
印加される被測定信号の、前記期間中に該ゲートを通過
するサイクル数を計数する手段と、前記計数結果を示す数の一連の桁を複数のグループにグ
ループ化する手段と、前記グループ化されたグループ内の数を検査して前記被
測定信号が属する周波数範囲を決定する手段と、前記決定された周波数範囲に基づいて周波数モードまた
は周期モードを選択する手段と、前記選択されたモードを用いて前記被測定信号の周波数
を測定する手段と、を備えて成り、周波数モードまたは周期モードに自動的
に切り替えて被測定信号の周波数を測定することを特徴
とするカウンタ装置。
【請求項２】前記周期モードにおいては、前記被測定信
号の、測定に関与するサイクル数が、前記決定された周
波数範囲に基づいて自動的に変更されることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載のカウンタ装置。