JPH07229979A - 多相クロック時間計測回路 - Google Patents

多相クロック時間計測回路

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JPH07229979A
JPH07229979A JP2091894A JP2091894A JPH07229979A JP H07229979 A JPH07229979 A JP H07229979A JP 2091894 A JP2091894 A JP 2091894A JP 2091894 A JP2091894 A JP 2091894A JP H07229979 A JPH07229979 A JP H07229979A
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pulse
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gate
counter
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Kazuya Katano
和也 片野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】被測定パルスとクロックのエッジが近接した場
合でもクロックのミスカウントのない多相クロック時間
計測回路を実現する。 【構成】多相クロック時間計測回路において、被測定パ
ルスの立ち上がりのタイミングを検出する手段の中の第
1のクロックとこの第1のクロックと最も位相差の大き
いクロックとが与えられる2つのフリップフロップの出
力および前記第1のクロックを受けて、前記被測定パル
スが立ち上がった後、反転された前記第1のクロックを
出力する追加パルス発生手段と、この追加パルス発生手
段の出力と前記パルス幅計測用クロックパルス発生手段
の出力との論理和信号をカウンタに与えるオアゲートを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多相のクロック信号を
用いた時間計測回路の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、多相クロックを用いてそのク
ロックの周期以上の分解能で被測定パルスの時間幅を測
定する時間計測回路はよく知られている。図3は4相ク
ロック方式の時間計測回路の一例を示す要部構成図であ
る。図において、1は被測定パルスXCを第1のクロッ
クCLK0で同期化させるためのエッジトリガ型のフリ
ップフロップ(以下FFと略す)である。2はFF1の
反転出力と反転されたクロックCLK0の論理積をとる
ゲートであり、被測定パルスXCがHIGHレベルの間
だけ、反転クロックCLK0をカウンタ3に与える。な
お、FF1およびゲート2から成る部分をパルス幅計測
用クロックパルス発生手段と呼ぶ。
【0003】3はカウンタである。このカウンタは一般
的なデジタルカウンタが使用され、被測定パルスXCを
クロックCLK0でカウントする。4〜7はエッジトリ
ガ型のフリップフロップであり、D入力端にそれぞれ第
1のクロックCLK0,第2のCLK1,第3のCLK
2,第4のCLK3が加えられていて、クロック端子に
は共通に被測定パルスXCが接続されている。8は第1
のエンコーダであり、FF4〜7の出力をバイナリデー
タにエンコードするものである。このバイナリデータか
ら被測定パルスの立ち上がりのタイミングを知ることが
できる。
【0004】14〜17はFF4〜7と同様のFFであ
り、各D入力端にそれぞれ第1のクロックCLK0,第
2のCLK1,第3のCLK2,第4のCLK3が同様
に加えられている。FF14〜17のクロック端子には
インバータ19を経由の被測定パルスXCが接続されて
いる。18は第2のエンコーダであり、FF14〜17
の出力をバイナリデータにエンコードする。このバイナ
リデータから被測定パルスの立ち下がりのタイミングを
知ることができる。
【0005】図4のタイムチャートを参照して動作を説
明すれば次の通りである。第1のクロック(基準クロッ
クという)CLK0と第2のクロックCLK1の位相差
をφ0 、第2のクロックCLK1と第3のクロックCL
K2の位相差をφ1 、第3のクロックCLK2と第4の
クロックCLK3の位相差をφ2 、第4のクロックCL
K3と第1のクロックCLK0の位相差をφ3 とする。
【0006】被測定パルスXCのエッジがどの位相で発
生するかをFF4〜7で捕える。図4の場合、FF4と
5のQ出力がHIGHレベルとなり、FF6と7のQ出
力はLOWレベルのままである。エンコーダ8はこのF
F4〜7の出力(4ビット)をエンコードして、2ビッ
トの信号、例えば「1」(2進数で01)を出力する。
他方FF1は被測定パルスXCがHIGHレベルとなっ
た後のクロックCLK0の最初の立ち上がりエッジで反
転出力がLOWレベルとなる。これによりゲート2はク
ロックCLK0の反転信号をカウンタ3に供給する。カ
ウンタ3は、図4の場合、被測定パルスが立ち下がるま
でに5クロックカウントすることになる。
【0007】被測定パルスXCの立ち下がりのタイミン
グはFF14〜17にラッチされ、図4の場合はFF1
5,16の出力がHIGHレベルに変化する。エンコー
ダ18はこの信号(4ビット)をエンコードし、2ビッ
トの信号、例えば「2」(2進数で10)を出力する。
【0008】被測定パルスXCのパルス幅Tは、図4か
らも明らかなように、 T=Ta +T1 -Tb の式で求められる。ただし、Ta はクロックの周期T0
とエンコーダ8の出力値に基づいて求められ、T1 はク
ロックの周期T0 とカウンタ3の値の積から求められ、
Tb はクロックの周期T0 とエンコーダ18の出力値に
基づいて求められる。なお、パルス幅Tの測定分解能は
分割される位相差に依存するので、位相の異なるクロッ
クの数を増やせば分解能も上がる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような方式によれ
ば、高速の被測定パルスの入力に対し、その信号自身で
データをラッチするので、とりこぼしなく時間幅Tを測
定することができる。しかしながら、次のような問題が
ある。FF1は被測定パルスXCを第1のクロックCL
K0でラッチして同期化しているため、図5に示すよう
に被測定パルスXCの立ち上がりエッジが第1のクロッ
クCLK0のエッジの直前であり、しかもFF1のセッ
トアップ時間よりも短い時間内にある場合は、本来tx
のタイミングでFF1の反転出力がHIGHレベルにな
るはずであるにもかかわらず、クロック1周期分遅れた
xxの時点ではじめてHIGHレベルとなる。このため
カウンタ3では1クロック分ミスカウントし、誤差を生
ずるという問題があった。
【0010】なお、FF4〜7およびFF14〜17に
ついてもセットアップ時間の問題はあるが、この場合は
必ずいずれかのFFでラッチされる。このときの誤差は
1位相差分に収まる。このような誤差は、非同期の信号
を扱う上では避けられない誤差であって、ここでは特に
問題としない。
【0011】本発明の目的は、このような点に鑑みて、
被測定パルスとクロックのエッジが近接した場合でもク
ロックのミスカウントのない多相クロック時間計測回路
を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、多相クロックをそれぞれフリップ
フロップに与えて被測定パルスの立ち上がりおよび立ち
下がりのタイミングを検出する手段と、被測定パルスが
立ち上がってからたち下がるまでの間に、反転された前
記第1のクロックが出力されるように構成されたパルス
幅計測用クロックパルス発生手段と、このクロックパル
スをカウントするカウンタを備え、前記カウンタのカウ
ント値と前記タイミングを検出する手段の出力から被測
定パルスのパルス幅を求め得るように構成された多相ク
ロック時間計測回路において、前記タイミングを検出す
る手段の中の第1のクロックとこの第1のクロックと最
も位相差の大きいクロックとが与えられる2つのフリッ
プフロップの出力および前記第1のクロックを受けて、
前記被測定パルスが立ち上がった後、反転された前記第
1のクロックを出力する追加パルス発生手段と、この追
加パルス発生手段の出力と前記パルス幅計測用クロック
パルス発生手段の出力との論理和信号を前記カウンタに
与えるオアゲートを具備したことを特徴とする。
【0013】
【作用】追加パルス発生手段は、フリップフロップ1の
セットアップ・ホールド時間が満たされずパルス幅計測
用クロックパルス発生手段から反転された第1のクロッ
クパルスが正しく発生しなかった場合でも、反転された
第1のクロックパルスを正しく出力する。これにより、
カウンタでのクロック計数誤差を無くすことができる。
【0014】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明に係る多相クロック時間計測回路の一実施
例を示す構成図である。なお、図において、図3と同等
部分には同一符号を付し、その部分の説明は省略する。
図1の図3と異なる部分は、20〜23の回路部分であ
る。20は基準クロックCLK0に対して最も位相の遅
れたクロックCLK3に係る位相差φ3 を検出するゲー
ト回路、21は遅延回路、22,23はゲートである。
【0015】ゲート20ではFF4の反転出力とFF7
のQ出力と被測定パルスXCのアンドがとられ、その出
力が遅延回路21に入力される。22は遅延回路21の
出力がHIGHレベルのとき第1のクロックCLK0を
通過させるゲートである。なお、ゲート回路20、遅延
回路21、ゲート22から成る部分をここでは追加パル
ス発生手段と呼ぶ。23は論理和回路(以下オア回路と
いう)であり、ゲート2とゲート22の出力のオアをと
り、その出力をカウンタ3に入力する。
【0016】以下図2のタイムチャートを参照して動作
を説明する。図5と同様に、被測定パルスXCの立ち上
がりがクロックCLK0の直前にあり、しかもFF1の
セットアップ時間内である場合について説明する。被測
定パルスXCの立ち上がりのタイミングは、FF1の第
1のクロックCLK0によるセットアップに満たないの
で、FF1の反転出力は図2の(3) に示すようにLOW
レベルのままである。FF1の反転出力は従来と同様に
第1のクロックCLK0の次の立ち上がりで立ち下が
る。
【0017】他方FF7のQ出力は、図2の(4) に示す
ように被測定パルスXCの立ち上がりでHIGHレベル
となる。このときFF4からゲート20に入力される信
号はHIGHレベルであるので、ゲート20の出力は図
2の(5) のように立ち上がる。この出力は遅延回路21
を経由して図2の(6) に示すようにΔt時間だけ遅れた
信号となる。遅延回路21の出力がHIGHレベルにな
っている間、ゲート22からは第1のクロックCLK0
の反転信号が送出され、図2の(7) に示すような信号が
オアゲート23に入力される。これにより、オアゲート
23からはゲート2の出力にかかわらず図2の(8) に示
すようなクロック信号が発生し、カウンタ3に加えられ
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、F
F1が1クロック遅れて立ち上がっても、追加パルス発
生手段によって図2の(7) に示すようなパルスPが発生
するため、カウンタ3でのミスカウントを確実に避ける
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多相クロック時間計測回路の一実
施例を示す構成図である。
【図2】動作を説明するためのタイムチャートである。
【図3】従来の多相クロック時間計測回路の一例を示す
構成図である。
【図4】図3の回路の動作説明用のタイムチャートであ
る。
【図5】エラー発生を説明するための各部の波形図であ
る。
【符号の説明】
1,4〜7,14〜17 フリップフロップ 2,20,22,23 ゲート 8 第1のエンコーダ 18 第2のエンコーダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多相クロックをそれぞれフリップフロップ
    に与えて被測定パルスの立ち上がりおよび立ち下がりの
    タイミングを検出する手段と、 前記多相クロックの中の基準となる第1のクロックで前
    記被測定パルスのハイレベルを検出するフリップフロッ
    プと、そのフリップフロップの出力と第1のクロックと
    を入力とするゲートから成り、被測定パルスが立ち上が
    ってからたち下がるまでの間に、反転された前記第1の
    クロックが出力されるように構成されたパルス幅計測用
    クロックパルス発生手段と、 このクロックパルスをカウントするカウンタを備え、前
    記カウンタのカウント値と前記タイミングを検出する手
    段の出力から被測定パルスのパルス幅を求め得るように
    構成された多相クロック時間計測回路において、 前記タイミングを検出する手段の中の第1のクロックと
    この第1のクロックと最も位相差の大きいクロックとが
    与えられる2つのフリップフロップの出力および前記第
    1のクロックを受けて、前記被測定パルスが立ち上がっ
    た後、反転された前記第1のクロックを出力する追加パ
    ルス発生手段と、 この追加パルス発生手段の出力と前記パルス幅計測用ク
    ロックパルス発生手段の出力との論理和信号を前記カウ
    ンタに与えるオアゲートを具備したことを特徴とする多
    相クロック時間計測回路。
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