JPS62145187A - 時間計測装置 - Google Patents

時間計測装置

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JPS62145187A
JPS62145187A JP28628785A JP28628785A JPS62145187A JP S62145187 A JPS62145187 A JP S62145187A JP 28628785 A JP28628785 A JP 28628785A JP 28628785 A JP28628785 A JP 28628785A JP S62145187 A JPS62145187 A JP S62145187A
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浅香 孝雄
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Yokogawa Electric Corp
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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】 イ、「発明の目的」 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時間■副装置に関するものである。
更に詳述すると、基準クロック信号の周期以下の所謂端
数時間をも正確に測定することができる時間計測装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
信号の周波数や周jlJ等の測定をする装置として、ユ
ニバーサル・カウンタが広く使用されている。
また、このようなカウンタに限らず、例えばLSIテス
タ等の装置には、測定対果である信号の成る時点から成
る時点までの時間を測定する装置が使われている。
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Tχで開放となるよう
なゲートに、周11J T oのクロックイ8@を通し
、そのクロックの通過個数Nをカウントする。そして、
NToを時間幅とするものである。この方法は、クロッ
クの周波数を上げるほど分解能が向上するが、実際には
回路素子の速度に限界がある。即ち、この手段は、クロ
ックの周期以上の分解能で測定することはできない。
上記の方法では、厳密に言うと、Tχ=N’r。
とはならず、TχzNToである。これは、通常、Tχ
がTo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6図に示す。第6図において、ΔT1は
Tχの立上がりエツジから、その直後に発生するクロッ
クCoまでの端数の時間であり、Δ1゛2は]−xの立
下りエツジから、その直後に発生するクロックCnまで
の端数の時171である。そして、クロック信号C0と
CTLの間の期間ゲートを開放し第6図の(ニ)参照1
して、通過するクロックの数をカウントする。その11
間にJ5けるクロックの故をNとするとし第6図の(ホ
)]時間幅Tχは(1)式で表わされる。
Tx=N1’o+ΔT1−Δ1−2       (1
)従って、端数の時間ΔT+ とΔT2を測定すれば、
クロックの周期To以上の分解能で時間幅Tχの測定が
可能となることが(1)式から分る。
この端数時間6丁を測定することができる公知の手段と
して第7図に示すタイム・エキスパンション方式がある
。この方式は積分器を使用し、コンデンサに蓄えられる
電荷もしくは電圧を仲介として端数時間を拡大し、それ
をクロックで測る方式である。第7図は電圧を仲介とし
た場合を示す図である。これは積分器を2個用い、一方
の積分器は6丁の間、電流11でコンデンサCIを充電
し、その後この出力電圧を保持する。次に、他方の積分
器が動作を];u始し、?!流I2でコンデンサC2を
充電する。第7図のようにΔTεをとると、ΔTE−・
ΔT(2) となり、拡大比率は、    で与えられる。
(発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上のような手段は、端数時間の測定において
、積分器のバイアス電流やオフセット電圧の彰冑を除去
するために、基準クロックを導入してその補正の演陣を
行なう必要がある。更に、時間幅測定のスタート・スト
ップにおける端数時間を別々に測定するために、2KX
の端数時間測定回路を必要とするので装置の価格が高く
なる。また、端数時間を拡大して測定するので原理的に
時間がかかり、更に各端数時間の補正潰砕を行ない、そ
して、これらの結果を用いて周期を惇出するためトータ
ルでかなりの時間を要することになる。
従って、端数時間の測定に時間がかかり過ぎるため、高
速の繰返し測定やリアルタイムの測定ができないという
問題がある。
本発明の目的は、高速の繰返し」り定、リアルタイムの
測定、高分解能の測定ができる時間81測装置を提供す
ることである。
口、「発明の構成」 (問題点を解決するための手段) 本発明は、−り記問題点を解決するために、被測定時間
幅に対応した信号とクロックイ3号とを導入し、所謂端
数時間に相当するパルス幅の端数時間パルス信号と、ゲ
ーティングクロック信号とを出力することができる柄部
回路と、このゲーティングクロック信号を計数ツるカウ
ンタと、 演算処理を行なうブロセツ号とを備え、 カウンタの出
力と所謂端数時間とから被測定時間幅を計測する装置に
おいて、 パルス信号を導入し、この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時間−電圧変換器と、 この時間−電圧変換器の出力をデジタル信号に変換する
AD変換器と、 前記プロヒツナの制御により、ストップ端数時間パルス
幅を51利する際の初jfJ値が、館のスタート端数時
間パルス幅を計測した時の電圧と同値でかつ逆極性の電
圧を時間−電圧変換器で発生させるアナログ信号を時間
−電圧変換器へ出力する1) A変換器と、 から<’にる端数B#間測測定回路備えるようにしたも
のである。
(実施例〕 以下、図面を用いて本発明を詳しくU2明Jる。
第1図〜第3図は、本発明の要部である端数時間測定回
路の構成例を示した図である。また、第4図は本発明に
係る時間計測装置のブロック図を示したものであり、第
5図はタイムヂャートである。
まず、第4図を用いて本発明に係るFR間n測装置の全
体を説明する。同図において、10は入力アンプであり
、入力端子p1がら導入した被測定の時7131幅を持
つ信号を波形整形して、第5図(1)に示すような矩形
波に整形する。20は制御回路であり、被測定の時間I
IAT xを持つ入力アンプ10からの信号S1とクロ
ック信号S2とを導入し、所謂端数時111に相当する
パルス幅の端yJ!時間パルス信号S3と、ゲーティン
グクロック信号S4とを出力することができる。30は
カウンタであり、制御回路20から導入したゲーティン
グクロック信号S4が成るレベルをよぎる回数を計測す
る。40はクロック発生器であり、周期t0のvF間基
準となるクロック信号S2を発IJlする。50は端数
時間測定回路であり、端数時間パルス信号及びクロック
イ3号と同じ周期の信号を導入し、端a時間の算出の基
礎となる信号を出力する機能を有したものである。この
端数時間測定回路50の構成は、第1図〜第3図に詳し
く描いである。60はプロセッサ(例えばマイクロプロ
セッサ)であり、カウンタ30と端数時間測定回路50
から信号を導入し、時間幅を算出するための演算を行な
うものである。
第1図において、1は時間−電圧変換器であり、導入し
た信@S3のパルス幅に相当して電圧が変化する18号
を出力するものである。具体的には、例えば、積分器(
図示せず)のようなもので構成され、印加されたパルス
幅信号の期間、積分コンデンナ(図示せず)を定電流で
充電あるいはIJ41電させて、パルス幅(時間)に比
例した電圧信号を出力できるものである。
3は時間−電圧変換器1の出力電圧を次段に伝えるバッ
ファ回路である。
5はバッファ3を介して導入した時間−電圧変換器1の
出力をデジタル信号に変換するAD変換器である。この
AD変換器5は本発明に係る分野にJ5いては、高速性
が要求されるので、通常、フラッシュ形(全並列形)A
D変換器が用いられる。
AD変換器5の出力s6は、端数時間測定回路50の出
力としてプロセッサ6oに加えられる。
7はプロセッサ60からの信号s7に基づいてアナログ
信号を発生させるDΔ変換器である。
9は1〕△変換器7の出力信号を適切なタイミング′C
一時間−電圧変換器1へ加えるスイッチである。
以上のように構成された第1図、第4図の回路の動作を
び2明する。
第4図の入力端子p1に印加された被測定の時間幅を有
する信号は、入力アンプ10で波形整形され、第5図の
(1)のような信号となって、制御回路20に導入され
る。制御回路20では、第5図(1)の(、f 、Qの
立上がりエツジと立下りエツジとで、それぞれ第5図の
01ilに示すようにスタート端数時間パルス(パルス
幅ΔT+ )とストップ端数時間パルス(パルス幅ΔT
2 )を出カブる。また、ル1ノ御回路20では、クロ
ック発生器40からクロック信@s2を導入し、第6図
で説明したように、被測定信号(第6図(イ))の立上
がりエツジと立下りエツジの後に1するクロックGi@
Co l!:CTL ノ+!+Jrz、開放となるゲー
ト回路(図示せず)を有しており、このゲート回路を通
過するゲーティングクロック信号S4をカウンタ30に
出力する。
このゲーティングクロックイt @ S4はカウンタ3
oで51数(カウント数N)され、ぞの後プロセッサ6
0にて、(1)式で示ザNToの演算が施される。
一方、端数時間測定回路50では、第5図<Iff)に
示す端数時間パルスを導入し、以下の#71作により端
数時間ΔT1と八T2の差に比例した信号を出力する。
時間−電圧変換器1は、第5図OV)に示ずように、ス
タート端数時間パルスが印加される前は、その電圧値が
Ovであるとする。スタート端数時間パルスが印加され
ると、そのパルス幅(ΔTI)の11間、例えば積分動
作を行い、パルス終了時の電圧値は−υ、となる。
次にこの電圧(−υ1)は、AD変換器5によりデジタ
ル値に変換され、信号S6としてプロセッサ60に読込
まれる。プロセッサ60では、このスタート端数時間パ
ルス幅(ΔT、)に応じた電圧(U+)と逆極性の電圧
(V、)が時間−電圧変換器1の出力に発生するように
信号S7をDA変換器7へ出力する。その結果、DA変
換器7で生じた電圧(v+ )は、スイッチ9を介して
時間−電圧変換器1へ加えられる。従って、時間−電圧
変換器1では、その出力を第5図(酌のように電圧(−
υ1)から(vl)へ変える。
このような状態で、次にストップ端数時間パルスが端子
p1へ印加される。時間−電圧変換器1では、例えば積
分コンデンソを定電流■で放電し、結局2つの端数時間
の差(ΔT+−ΔT2 )に比例した電圧υ1−υ2−
IJχを得る。
これらの処理の後、基準パルスとして、クロック周期t
0に同期した2t、、toのパルス幅を持つパルスを制
御回路20で発生させ、第1図の端数時間測定回路50
へ加え、上述と同様な処理を行い電圧vyを得る。
以上の電圧υI+ljχ、vyはAD変換器5でデジタ
ル値に変換されブロヒッサ60に読込まれ、次の演算を
施される。
1B=バイアス電流 Δυ0 :オフセット電圧 従って、 Vχ−v+ 172 −c (I  j a )ΔT1+Δv0(c (I 
 us )ΔT2+Δvo)=7f−(11a )  
(ΔT−+−ΔT2)(4)同様に υy =c  (I   i s  )  (2t。 
 io)ゆえに を求めることかできる。更に、プロセッナ60では、カ
ウンタ30からの信号とともに、(1)式で示す演等を
行なって被測定時間幅Tχを求めることができる。以上
のように、本発明の構成によれば、バイアス電流i B
 + オフセット電圧Δ1) O+積分定電流I、積分
コンデンサCの影響を除去することができる。
なお、DA変換器7とスイッチ9を用いて電圧(υ、)
を発生する際に、正確にこの値になっていないと誤差の
原因となる。そこで、処理の開始時にDA変換器7に出
力し、その値を再びAD変換濡5でデジタル信号に変換
し、その値を読むことでオフセット値を知り、補正をす
ることができる。
第2図は本発明の要部である端数時間測定回路50の別
の構成例を示したものである。同図において、第1図と
異なる所は、RAM8を新たに段1プ、このRAM8へ
電圧(υ1)を発生させる手順をテーブル化してストア
さ往るようにした点である。
即ち、第2図では、上記した補正処理を含めてテーブル
化し、これをストアさじることにより、電圧(υ1)を
発生させることができ、変換処理を高速化することがで
きる。
第3図は本発明の要部である端数時間測定回路50の別
の構成例を示したものである。同図において、第1図と
異なる所は、AD変換器5の代りにコンパレータ4を設
け、これで時間−電圧変換器1からの信号とDA変換e
 7 hS lうの信号とを比較し、プロセッサ6’O
により逐次比較方式でデジタル値へ変換するようにした
ちのである。このように構成すると、ΔD変換に時間を
要するが安価な構成となる。
ハ、「本発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば次の効果が得lうれ
る。
■ 従来の装置は、拡大時間を必要とする。この時間は
、将来、A[)変換器の動作速度が現在よりもつと速く
なったとしても、原理的に必要な時間であり、改善の余
地はない。
一方、本発明に係る装置においては、端数時間を電圧に
変換しこれを直接AD変換し、その後、プロセッサ等で
演算するものであるが、AD変換器は、現在、フラッシ
ュ形AD11挨器等、非常に高速のものがあり、このよ
うなことから本発明は動作原理的に従来手段より高速化
できるものである。従って、高速でかつリアルタイムで
時間幅の51測を行なうことができる。
■ 本発明では、スタート端数時間に相当する電圧を次
のストップ端数時間測定の初期値とすることにより、従
来では、2組の端数時間測定回路を必要としていたが、
本発明では、11#Jの#4数時間測定回路で賄うこと
ができる。
■ 従来では端数時間(ΔT1とΔT2)の口出を個別
に行い、ΔT + −ΔT2を求めていたが、本発明で
は、これを(4)式のように1回の処理で行えるので高
速な処理を行なうことができる。また、(6)式のよう
にオフセット電圧の影響も除去することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の要部である端数時間測定回路
の構成例を示した図、第4図は本発明に係る時間計81
1JiiIIWのブロック図、第5図はタイムチャート
、第6図は一般的な時間幅の計測原理を示す図、第7図
はタイム・エキスパンション方式の動作を説明するため
の図である。 1・・・時間−電圧変換器、4・・・コンパレータ、5
・・・AD変換器、7・・・OA変換器、8・・・RA
M、9・・・スイッチ、10・・・入力アンプ、20・
・・制御回路、30・・・カウンタ、40・・・クロッ
ク発生器、50・・・端数時間測定回路、60・・・プ
ロセッナ。 第 1 間 第 2 図 スイッチ 第3図 第 4 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定時間幅に対応した信号とクロック信号とを
    導入し、所謂端数時間に相当するパルス幅の端数時間パ
    ルス信号と、ゲーティングクロック信号とを出力するこ
    とができる制御回路と、 このゲーティングクロック信号を計数するカウンタと、 演算処理を行なうプロセッサとを備え、カ ウンタの出力と所謂端数時間とから被測定時間幅を計測
    する装置において、 パルス信号を導入し、この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時間−電圧変換器と、 この時間−電圧変換器の出力をデジタル信号に変換する
    AD変換器と、 前記プロセッサの制御により、ストップ端数時間パルス
    幅を計測する際の初期値が、前のスタート端数時間パル
    ス幅を計測した時の電圧と同値でかつ逆極性の電圧を時
    間−電圧変換器で発生させるアナログ信号を時間−電圧
    変換器へ出力するDA変換器と、 からなる端数時間測定回路を備えたことを特徴とする時
    間計測装置。
  2. (2)前記時間−電圧変換器にてクロック信号の周期に
    相当する電圧値を得て、この値を用いて前記端数時間に
    相当する電圧値のバイアス電流の補正を行なうようにし
    た特許請求の範囲第1項記載の時間計測装置。
JP28628785A 1985-12-19 1985-12-19 時間計測装置 Granted JPS62145187A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019191067A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 セイコーエプソン株式会社 カウント値生成回路、物理量センサーモジュール及び構造物監視装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019191067A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 セイコーエプソン株式会社 カウント値生成回路、物理量センサーモジュール及び構造物監視装置

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