JPS6295487A - Time width measuring instrument - Google Patents
Time width measuring instrumentInfo
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- JPS6295487A JPS6295487A JP23587485A JP23587485A JPS6295487A JP S6295487 A JPS6295487 A JP S6295487A JP 23587485 A JP23587485 A JP 23587485A JP 23587485 A JP23587485 A JP 23587485A JP S6295487 A JPS6295487 A JP S6295487A
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Abstract
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、時間幅計測装置に関するものである。[Detailed description of the invention] B. “Purpose of the invention” [Industrial application field] The present invention relates to a time width measuring device.
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幅計測i置
に関するものである。More specifically, the present invention relates to a time width measuring device that can accurately measure even so-called fractional time that is less than the period of the reference clock signal.
(従来の技術)
信号の周波数や周期等の測定をする装置として、ユニバ
ーサル・カウンタが広(使用されている。(Prior Art) Universal counters are widely used as devices for measuring the frequency, period, etc. of a signal.
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、測定対象である信号の成る時点から成
る時点までの時間幅を測定する装置が使われている。In addition to such counters, devices such as LSI testers, for example, use devices that measure the time width from a point in time to a point in time when a signal to be measured is formed.
電気通信分野の発展に伴い、近年、取扱われる信号の周
波数が高くなり、また、信号の時間幅を高精度(高分解
能)で計測することが要求されるようになってきた。BACKGROUND OF THE INVENTION With the development of the telecommunications field, the frequencies of signals handled have increased in recent years, and it has become necessary to measure the time width of signals with high precision (high resolution).
一般に、時間幅を高精麿で測定するには、次のような原
理が採用されている。被測定時間幅Txで開放となるよ
うなゲー1〜に、周期Toのクロック信号を通し、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。Generally, the following principle is used to measure time width with high accuracy. A clock signal with a period To is passed through the gates 1 to 1 which are open in the measured time width Tx, and the number N of the clocks passing through is counted. And NTo
is the time width. Although this method improves resolution as the clock frequency increases, there is actually a limit to the speed of the circuit elements. That is, this means cannot measure with a resolution higher than the clock cycle.
上記の方法では、m密に言うと、Tx=NT。In the above method, in m-density, Tx=NT.
とはならず、TX=8NToである。これは、通常、T
x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4図に示す。第4図において、ΔT1
はTx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、ΔT2はTX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
端数の時間である。そして、クロック信号C0とCnの
間の期間ゲートを開放[第4図の(ニ)参照コして、通
過するクロックの数をカウントする。その期間における
クロックの数をNとすると[第4図の(ホ)]時間幅T
xは(1)式で表わされる。TX=8NTo. This is usually T
This is because x is not divisible by TO and there are small fractional times. This is shown in FIG. In Figure 4, ΔT1
is the fractional time from the rising edge of Tx to the clock CO generated immediately thereafter, and ΔT2 is the fractional time from the falling edge of TX to the clock Cn generated immediately thereafter. Then, the gate is opened for a period between clock signals C0 and Cn (see (d) in FIG. 4), and the number of clocks passing through is counted. If the number of clocks in that period is N, then [(e) in Figure 4] time width T
x is expressed by equation (1).
Tx=NTo + Δ T+ −Δ T 2
(1)従って、端数の時間Δ
T+ とΔT2を測定すれば、クロックの周期10以上
の分解能で時間幅Txの測定が可能となることが(1)
式から分る。Tx=NTo + ΔT+ −ΔT 2
(1) Therefore, the fractional time Δ
By measuring T+ and ΔT2, it is possible to measure the time width Tx with a resolution of 10 or more clock cycles (1)
It can be seen from the formula.
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
してタイムバーニア(time VerniQr)方式
がある。このタイムバーニア方式は、ノギスの原理を時
間軸について応用したもので、第5図を用いて説明する
。この方式は、周期Toの主クロックのほかに、端数時
間6丁の開始時点で発生する周期To = (To −
>To )のバーニア・クロックが必要である。両クロ
ックの位相が一致する時点までのクロック数Nを計数す
ると、Δ T=N (To −To )として
ΔTが求まる。分解能は両クロックの周期差(To ′
To )で与えられる。There is a time VerniQr method as a known means that can measure this fractional time. This time vernier method is an application of the caliper principle to the time axis, and will be explained using FIG. 5. In this method, in addition to the main clock with period To, the period To = (To −
>To ) vernier clock is required. By counting the number of clocks N until the phases of both clocks match, ΔT can be found as ΔT=N (To −To). The resolution is the period difference between both clocks (To ′
To).
(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、第5図のように主クロッ
クとバーニアクロックとが一致するまで時間がかかり、
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。(Problems to be Solved by the Invention) However, with the above means, as shown in FIG. 5, it takes time for the main clock and the vernier clock to match.
There is a problem that high-speed repeated measurements and real-time measurements cannot be performed.
本発明の目的は、高速の繰返し測定、リアルタイムの測
定、高分解能の測定ができる時間幅計測装置を1!i!
供することである。The purpose of the present invention is to provide a time width measuring device that can perform high-speed repetitive measurements, real-time measurements, and high-resolution measurements. i!
It is to provide.
口、「発明の構成」
(問題点を解決するための手段)
本11明は、上記問題点を解決するために、被測定時間
幅の始点と終点に対応したスタートパルスとストップパ
ルスと、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g
t @するカウンタとを備え、 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、
スタートパルスとストップパルスに同期し、一定のパル
ス幅を有したストローブ信号を出力する手段と、
このストローブ信号のパルス幅の期間は発振を佇止し、
ストローブ信号のパルスが消失した後は、クロック信号
の周期で発振動作を行なう発振手段と、
発振手段の出力信号とクロック信号との位相差を検出す
る位相検出器と、
からなる端数時間測定回路を備え、
この端数時間測定回路からの位相差信号を塁に演算して
端数時間を算出し、被測定時間幅をシ1測するようにし
たものである。``Structure of the Invention'' (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the eleventh invention provides a start pulse and a stop pulse corresponding to the start and end points of the time width to be measured, and a game. A control circuit that can output a gating clock signal, and a control circuit that can output a gating clock signal.
In a device that is equipped with a counter that measures t and measures a measured time width from the output of the counter and a so-called fractional time,
means for outputting a strobe signal having a constant pulse width in synchronization with a start pulse and a stop pulse; oscillation is stopped during the pulse width period of the strobe signal;
After the strobe signal pulse disappears, a fractional time measuring circuit consisting of an oscillation means that performs oscillation operation at the period of the clock signal, and a phase detector that detects the phase difference between the output signal of the oscillation means and the clock signal is activated. The phase difference signal from the fractional time measuring circuit is calculated based on the fractional time, and the time width to be measured is measured.
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1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2図は本発明に係る口、
1間幅計測装置のブロック図を示しlζものであり、第
3図はタイムヂャートである。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fractional time measuring circuit, which is a main part of the present invention. Moreover, FIG. 2 shows a mouth according to the present invention,
1 is a block diagram of a width measuring device, and FIG. 3 is a time chart.
まず、第2図を用いて本発明に係る時間幅計測装置の全
体を説明する。同図において、1は入ツノアンプであり
、入力端子p1から導入した被測定の時間幅を持つ信号
を波形整形して、第3図(イ)に示すような矩形波に整
形する。3は制御回路であり、被測定の時間幅Txを持
つ入力アンプ1からの信号とクロック信号とを導入し、
被測定時間幅Txの始点と終点に対応したスタートパル
スS1とストップパルスS2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。5はカウンタであ
り、制御回路3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。First, the entire time width measuring device according to the present invention will be explained using FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes an input horn amplifier, which shapes the waveform of a signal having a time width to be measured introduced from an input terminal p1 into a rectangular wave as shown in FIG. 3(A). 3 is a control circuit which introduces the signal from the input amplifier 1 having the time width Tx to be measured and the clock signal;
It is possible to output a start pulse S1, a stop pulse S2, and a gating clock signal S4 corresponding to the start point and end point of the measured time width Tx. A counter 5 measures the number of times the gating clock signal S4 introduced from the control circuit 3 crosses this level.
7はクロック発生器であり、周期Toの時間基準となる
クロック信号を発生する。8,9は端数時間測定回路で
あり、スタートパルスs1、ストップパルスS2及びク
ロック信号を導入し、端数時間の算出の基礎となる位相
差の信号を出力する機口しを有したものである。8.9
はどちらも同じ構成をしており、端数時間測定回路8は
スタートパルスS1の時に生ずる第1の端数時間ΔT、
の算出の基になる位相差の信号を出力し、端数時間測定
回路9はストップパルスS2の時に生ずる第2の端数時
間Δ丁2の算出の基になる位相差の信号を出力するもの
である。この端数時間測定回路8,9の構成は、第1図
に詳しく描いである。11はマイクロプロセッサであり
、カウンタ5と端数時間測定回路8,9から信号を導入
し、時間幅を弾出するための演算を行なうものである。7 is a clock generator, which generates a clock signal serving as a time reference with a period To. Reference numerals 8 and 9 denote fractional time measuring circuits, which have a mechanism for introducing a start pulse s1, a stop pulse S2, and a clock signal, and outputting a phase difference signal that is the basis for calculating fractional time. 8.9
Both have the same configuration, and the fractional time measuring circuit 8 measures the first fractional time ΔT, which occurs at the time of the start pulse S1,
The fractional time measuring circuit 9 outputs a phase difference signal that is the basis for calculating the second fractional time Δd2 that occurs at the time of the stop pulse S2. . The configuration of the fractional time measuring circuits 8, 9 is illustrated in detail in FIG. A microprocessor 11 receives signals from the counter 5 and the fractional time measurement circuits 8 and 9, and performs calculations to determine the time width.
第1図において、21は立上がり検出回路であり、入力
端子p3に印加されたスタートパルスs1又はストップ
パルスS2の立上がりエツジを検出し、第3図(ニ)に
示す一定なパルス幅τQのストローブ信号stを出力す
るものである。In FIG. 1, 21 is a rising edge detection circuit, which detects the rising edge of the start pulse s1 or stop pulse S2 applied to the input terminal p3, and generates a strobe signal with a constant pulse width τQ shown in FIG. 3(d). This outputs st.
22はV CO(voltage controlle
d oscillator )であり、反転器aと遅
延器すとで、第1図のようにループを形成している。そ
して、例えば、可変容冶ダイオードC2を設け、この容
品を外部から印加された電圧信号S6で変化させること
により、この電圧に応じた周波数で発振するようにして
いる。このV CO22はストローブ信号stが°″ロ
ー°なら発振し、パハイ°°なら発振を停止するように
動作する。そして、“ハイ°゛→″゛ロー″に変化した
時に発振がスタートするように動作する。22 is VCO (voltage control)
d oscillator), and the inverter a and the delay device form a loop as shown in FIG. For example, a variable capacitance diode C2 is provided, and this container is changed by a voltage signal S6 applied from the outside, so that it oscillates at a frequency corresponding to this voltage. This V CO22 operates so that it oscillates when the strobe signal st is ``low'' and stops oscillating when it is high.Then, oscillation is started when the strobe signal st changes from ``high'' to ``low''. Operate.
23は位相検出器であり、V CO22の出力信号s5
とクロック信号srとを導入し、この2つの信号の位相
差に応じた信号を出力するものである。この位相検出器
23の出力は選択回路24に導かれる。23 is a phase detector, which outputs the output signal s5 of V CO22.
and clock signal sr are introduced, and a signal corresponding to the phase difference between these two signals is output. The output of this phase detector 23 is guided to a selection circuit 24.
選択回路24は、フリップフロップ27からの信号S7
により制御される。この信号s7が、例えば、”ロー″
なら位相検出器23からの信号をそのまま次段へ出力し
、パハイ″なら、この信号s7が印加された時の位相検
出器23の出力状態をホールドして次段へ出力するもの
である。選択回路24の出力はループフィルタ25に導
入され、このループフィルタ25の出力信号s6はV
CO22の可変容量ダイオードC2を制御する。このル
ープフィルタ25はVCO22と結合してPLL回路を
構成し、このP l−[−回路のため適当な時定数を持
っている。位相検出器23の出力はAD変換器2Gによ
り高速にデジタル信号に変換され、第2図におけるマイ
クロプロセッサ11にて後述する演算を施される。フリ
ップフロップ27は端子p5に印加された信号s8によ
りセット、リセットされる。The selection circuit 24 receives the signal S7 from the flip-flop 27.
controlled by If this signal s7 is, for example, "low"
If this is the case, the signal from the phase detector 23 is output as is to the next stage, and if the signal s7 is applied, the output state of the phase detector 23 when this signal s7 is applied is held and output to the next stage.Selection The output of the circuit 24 is introduced into a loop filter 25, and the output signal s6 of this loop filter 25 is V
Controls the variable capacitance diode C2 of CO22. This loop filter 25 is combined with the VCO 22 to form a PLL circuit, and has an appropriate time constant for this Pl-[- circuit. The output of the phase detector 23 is converted into a digital signal at high speed by the AD converter 2G, and the microprocessor 11 in FIG. 2 performs calculations to be described later. The flip-flop 27 is set and reset by a signal s8 applied to the terminal p5.
以上のように構成された第1図、第2図の回路の動作を
説明する。The operation of the circuits of FIGS. 1 and 2 configured as described above will be explained.
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1で波形整形され、第3図の(イ)のよ
うな信号となって、制御回路3に導入される。制御回路
3では、第3図(イ)の信号の立上がりエツジと立下り
エツジとで、それぞれ第3図(ロ)、(ハ)に示すよう
にスタートパルスS1とストップパルスS2を出力する
。また、制違0回路3では、クロック発生器7からクロ
ック信号を導入し、スタートパルスs1.ストップパル
スS2が発生した後に生ずるクロック信号C9とCnの
期間、開放となるゲート回路く図示せず)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は、第3図の(チ)で表わされる。A signal having the time width to be measured, which is applied to the input terminal p1, is waveform-shaped by the input amplifier 1, becomes a signal as shown in (a) in FIG. 3, and is introduced into the control circuit 3. The control circuit 3 outputs a start pulse S1 and a stop pulse S2 as shown in FIGS. 3(b) and 3(c) at the rising edge and falling edge of the signal in FIG. 3(a), respectively. Further, in the restriction 0 circuit 3, a clock signal is introduced from the clock generator 7, and a start pulse s1. The gate circuit (not shown) is open during the period of clock signals C9 and Cn generated after the stop pulse S2 is generated, and the gating clock signal S4 passing through this gate circuit is as shown in FIG. H).
このゲーティングクロック信号S4はカウンタ5で計数
(カウント数N)され、その(やマイクロプロセッサ1
1にて、(1)式で示すN T oの演算が施される。This gating clock signal S4 is counted by the counter 5 (count number N), and the gating clock signal S4 is counted by the counter 5 (count number N)
1, the calculation of N T o shown in equation (1) is performed.
一方、端数時間測定回路8では、スタートパルスS1を
導入し、以下の動作により端数時間ΔT1の算出の基に
なる位相差の信号を出力する。On the other hand, the fractional time measuring circuit 8 introduces the start pulse S1 and outputs a phase difference signal, which is the basis for calculating the fractional time ΔT1, by the following operation.
以下第1図を主に参照しなから、端数時間の口出の暴に
なる位相差の信号が得られる動作を説明する。Hereinafter, with reference mainly to FIG. 1, an explanation will be given of the operation for obtaining a signal with a phase difference that is irregular at a fractional time.
VCO22は、遅延器すにより成る周波数で発振してい
る。(q相検出型23は、導入した2つの1a号(クロ
ック信号srとVCO22からの信号s5)の位相差に
応じた信号を出力している。一方、フリップフロップ2
7からの信号S7が°″ローであるとすると、選択回路
24は位相検出器23からの信号を次段へ伝える。そし
て、この位相差に応じた信号はループフィルタ25を介
して電圧信号S6となり、可変容量ダイオードC2を!
l制御する。そして、この位相差がゼロとなるように帰
還がかかつているため、VCO22が発1辰する信号S
5の位相とクロック信号srとは、同位相になっている
。The VCO 22 oscillates at a frequency determined by the delay device. (The q-phase detection type 23 outputs a signal according to the phase difference between the two introduced No. 1a (clock signal sr and signal s5 from the VCO 22). On the other hand, the flip-flop 2
7 is low, the selection circuit 24 transmits the signal from the phase detector 23 to the next stage.The signal corresponding to this phase difference is passed through the loop filter 25 to the voltage signal S6. So, variable capacitance diode C2!
l control. Since feedback is applied so that this phase difference becomes zero, the signal S generated by the VCO 22 is
5 and the clock signal sr are in the same phase.
このような状態で、スタートパルスs1が印加されると
、立上がり検出回路21は第3図(ニ)の姶く、一定の
パルス幅τ0のストローブ信号stを出力する。その結
果、VCO22はこのパルス幅τ0の期間、R撮を停止
する。そして、このストローブ信号stが消失すると、
これに同期してVCO22は再び発振を開始する。When the start pulse s1 is applied in such a state, the rising edge detection circuit 21 outputs a strobe signal st having a constant pulse width τ0, which is different from that shown in FIG. 3(d). As a result, the VCO 22 stops R imaging during the period of this pulse width τ0. Then, when this strobe signal st disappears,
In synchronization with this, the VCO 22 starts oscillating again.
なお、ストローブ信号stの発生に同期して、フリップ
フロップ27は反転するので、信号S7は゛ハイ”とな
っている。従って、選択回路24は、発振が停止する直
前の信@S5とクロック信号srとの位相差の値をホー
ルドして出力する。このホールド値は、原理的にVCO
22の出力信号S5とクロック信号srとが、同位相で
あった時の値であるため、ストローブ信号stが消失し
た後に再び発振するVCO22の出力信号は、クロック
信号srと同じ周波数である5即ち、VC○22におけ
る再発振した出力信号S5の位相は、クロック信号sr
と第3図に示すδ嘗の位相差となる。ここで、第3図の
(ホ)と(ト)から、位相シフト量δ嘗は、(2)式で
表わされる。Note that the flip-flop 27 is inverted in synchronization with the generation of the strobe signal st, so the signal S7 is "high".Therefore, the selection circuit 24 selects the signal @S5 and the clock signal sr immediately before the oscillation stops. Holds and outputs the value of the phase difference between the VCO and the VCO.
Since the output signal S5 of VCO 22 and the clock signal sr are in the same phase, the output signal of the VCO 22 that oscillates again after the strobe signal st disappears has the same frequency as the clock signal sr. , the phase of the re-oscillated output signal S5 at VC○22 is equal to the clock signal sr
This results in a phase difference of δ shown in FIG. Here, from (e) and (g) in FIG. 3, the phase shift amount δ is expressed by equation (2).
δ1=τ1+τo+To/2 TO(2)ここで、
To :クロック信号srの周期
τ1 ニスタートパルスの発生時と、それ以前のクロッ
ク信号の立上がりとの時間差
τ、−T0−八T、 であるから、第1の端数時間ΔT
1は、(2)式を言換えて(3)式で表わすことができ
る。δ1=τ1+τo+To/2 TO(2) Here, To: Period of clock signal sr τ1 The time difference between the generation of the Nistart pulse and the rise of the previous clock signal τ, −T0−8T, Therefore, First fractional time ΔT
1 can be expressed by Equation (3) by restating Equation (2).
ΔT+=τ0−δ++TO/2(3)
この位相シフト端δ1は、位相検出器23の出力111
1であり、これはAD変換器26にて、高速にデジタル
1直に変換され、信号S9となって、マイクロプロセッ
サ11に送られる。ΔT+=τ0−δ++TO/2 (3) This phase shift end δ1 is the output 111 of the phase detector 23.
1, which is quickly converted into digital 1 by the AD converter 26 and sent to the microprocessor 11 as a signal S9.
ここで、(3)式において、ストローブ信号のパルス幅
τ0とクロック信号の周期TOは、予め既知のものであ
り、δ、の(lαは信号S9から分るので、マイクロプ
ロセッサ11にて、(3)式の演鋒を行なうことにより
、第1の端数時間ΔT1を算出することができる。Here, in equation (3), the pulse width τ0 of the strobe signal and the period TO of the clock signal are known in advance, and (lα of δ is known from the signal S9, so the microprocessor 11 calculates ( 3) The first fractional time ΔT1 can be calculated by calculating the equation.
次に被測定時間幅を表わす信号が立下り、ストップパル
スS2が第3図のようなタイミングで発生すると、S2
は、端数時間測定回路9へ印加される。Next, when the signal representing the time width to be measured falls and the stop pulse S2 is generated at the timing shown in FIG.
is applied to the fractional time measuring circuit 9.
この場合、V CO22の出力信号S5の位相シフト聞
δ2は、第3図のくべ)と(ト)から(4)式で表わさ
れる。In this case, the phase shift distance δ2 of the output signal S5 of the VCO 22 is expressed by equation (4) from (k) and (g) in FIG.
δ2=τ2+τ。−T O(4)
τ2 ニストップパルスの発生時と、それ以前のクロッ
ク信号の立上がりとの時間差
従って、第2の端敢時間へ丁2は(5)式で表わされる
。δ2=τ2+τ. -TO(4) τ2 The time difference between the generation of the Nistop pulse and the rise of the previous clock signal. Therefore, the second short period of time is expressed by equation (5).
ΔT2=−τ。−δ2(5)
この場合も、上述と同様に位相差δ2の値が(3号S9
から分るので、マイクロプロセラIL11にて、(5)
式の演稈を行なうことにより、第2の端数時間ΔT2を
口出することができる。ΔT2=−τ. -δ2 (5) In this case, as well as above, the value of phase difference δ2 is (No. 3 S9
As you can see, in MicroProcera IL11, (5)
By deriving the formula, the second fractional time ΔT2 can be determined.
なお、端数時間を算出する式が、(3)と(5)式の2
通りに分かれるが、これは、スタートパルスS1、スト
ップパルスS2が発生したタイミングが、クロック信号
の″ハイ”レベルの時か、゛″ローパレベル時かで異な
ってくる。Note that the formula for calculating fractional time is (3) and (5).
This differs depending on whether the timing at which the start pulse S1 and stop pulse S2 are generated is when the clock signal is at the "high" level or when the clock signal is at the "lower" level.
即ち、クロック信号srが゛′ハイパレベルの時にスタ
ートパルスS1又はストップパルスS2が発生した場合
は、端数時間は(3)式で(輿樟する。逆に′″ロー°
ルベル時に発生した場合は、端数時間は(5)式で演算
をする。That is, if the start pulse S1 or the stop pulse S2 is generated when the clock signal sr is at the ``hyper level'', the fractional time is calculated by equation (3).
If the occurrence occurs during a ruble time, the fractional time is calculated using equation (5).
従って、マイクロプロセッサ11はスタートパルスS1
、ストップパルスS2が発生した時におけるクロック信
号の“ハイ”゛ロー″のレベル情報を端数時間測定回路
8,9から導入しておけば、容易に(3)式、(5)式
の選択を行なうことができ、正しく端数時間を鐸出する
ことができる。Therefore, the microprocessor 11 outputs the start pulse S1
, if the "high" or "low" level information of the clock signal when the stop pulse S2 is generated is introduced from the fractional time measurement circuits 8 and 9, the selection of equations (3) and (5) can be easily made. You will be able to calculate fractional hours correctly.
なお、このレベル情報を検知する回路及びこの情報をマ
イクロプロセッサ11に伝達する経路は、ごく常識的な
手段で達成できるので第1図、第2図ではその記載を害
略しである。Note that the circuit for detecting this level information and the route for transmitting this information to the microprocessor 11 can be achieved by common sense means, so their description is omitted in FIGS. 1 and 2.
以上の結果、マイクロプロセッサ11では、(1)式に
よる演暉を更に施して測定対像の時間幅Txを算出する
ことができる。As a result of the above, the microprocessor 11 can calculate the time width Tx of the measurement target image by further calculating the equation (1).
なお、スタートパルスS1及びストップパルスS2の後
、次の端数時間の測定に備えて、VCO22における(
m 号S 5をクロック信号S「と同位相にしておかな
ければならない。そのため、端子p5にリセット信号S
8を印加しく例えば、マイクロプロセッサ11から出力
する)、フリップフロップ27をリセットし、信号S7
を°゛ロー″し、位相検出器23力日ジの信号を次段へ
伝えるようにする。これにより、PLL回路が再形成さ
れ、VCO22の出力信号S5とクロック信号とは同位
相になる。In addition, after the start pulse S1 and stop pulse S2, in preparation for the measurement of the next fractional time, the (
The reset signal S5 must be in the same phase as the clock signal S. Therefore, the reset signal S5 must be connected to the terminal p5.
8 (for example, output from the microprocessor 11), resets the flip-flop 27 and outputs the signal S7.
The output signal S5 of the VCO 22 and the clock signal are brought to the same phase as the output signal S5 of the VCO 22 and the clock signal.
なお、)二’r杢にてフリップフロップ27かIうの1
8号S7を変えた結果、急にホールドを解除すると、周
波数が大きくくずれて、これが徐々に戻る可能性がある
。ここでは、周波数を変えずに位相を房ずだけでよいか
ら、第6図のように、スイッf−33を設け、通常は接
点り側に接続しておく。そして上記したように位相を戻
す時だけ、接点9に接続する。接点9の場合は、位相差
に比例した(1/αにした)ものが加痺されていて、高
速に位相差を補正することができる。そして、位相差が
なくなったことは、一致検出器32でチェックし、一致
したらスイッチ33の接点をh側にする。続いてリセッ
ト信号S8で選択回路24のホールドを解除する。In addition,) Flip-flop 27 or I Uno 1 in 2'r heather
As a result of changing No. 8 S7, if the hold is suddenly released, the frequency may be significantly distorted, and this may gradually return. Here, since it is sufficient to change the phase without changing the frequency, a switch F-33 is provided as shown in FIG. 6, and is normally connected to the contact side. Then, as described above, the contact 9 is connected only when the phase is to be returned. In the case of the contact point 9, a portion proportional to the phase difference (1/α) is energized, and the phase difference can be corrected at high speed. Then, the coincidence detector 32 checks that the phase difference has disappeared, and if they match, the contact of the switch 33 is set to the h side. Subsequently, the hold of the selection circuit 24 is released by the reset signal S8.
このようにすることで、上記の問題を解決することがで
きる。By doing so, the above problem can be solved.
また、AD変換を複数回行なって、その結果を統計処理
すれば、位相差δ7.δ2の測定精度を向上させること
ができる。Furthermore, if AD conversion is performed multiple times and the results are statistically processed, the phase difference δ7. The measurement accuracy of δ2 can be improved.
また、AD変換器2Gの前にローパスフィルタ(図示せ
ず)を設けることによりノイズをカットすることができ
る。Moreover, noise can be cut by providing a low-pass filter (not shown) in front of the AD converter 2G.
また、位相検出器23において、位相差をパルス幅とし
て検出し、それを例えばRCフィルタを用いて電圧値へ
変換するように構成すると、出力が安定するまで時定数
だけ時間がかかる。またリップルも発生し、誤差の原因
となる。そこで、位相検出器23の構成を第7図のよう
にすると以上の欠点を解決することができる。第7図は
第1図の位相検出器23の具体例を示した図であり、同
図の出力信号s12は第1図の選択回路24とAD変換
器2Gに導かれる。また、第8図は第7図回路のタイム
チャートである。第7図において、位相弁別回路41は
、VCO22からの信号s5とクロック信号srどの位
相を判別し、位相差δ(第8図参照)に対応したパルス
幅でスイッチ43の切替えを制御する。Furthermore, if the phase detector 23 is configured to detect the phase difference as a pulse width and convert it into a voltage value using, for example, an RC filter, it will take a time constant until the output becomes stable. Ripples also occur, causing errors. Therefore, by configuring the phase detector 23 as shown in FIG. 7, the above drawbacks can be solved. FIG. 7 is a diagram showing a specific example of the phase detector 23 in FIG. 1, and the output signal s12 in the diagram is guided to the selection circuit 24 and AD converter 2G in FIG. 1. Moreover, FIG. 8 is a time chart of the circuit of FIG. 7. In FIG. 7, a phase discrimination circuit 41 determines the phase of the signal s5 from the VCO 22 and the clock signal sr, and controls switching of the switch 43 with a pulse width corresponding to the phase difference δ (see FIG. 8).
その結果、スイッチ43は信号510(第8図参照)を
次段の区間平均回路(積分器45とサンプルホールド回
路47と帰還抵抗Rとで構成)/\比出力る。As a result, the switch 43 outputs the signal 510 (see FIG. 8) to the next stage's interval averaging circuit (composed of an integrator 45, a sample-and-hold circuit 47, and a feedback resistor R)/\\.
このナンブルホールド回路47はクロック信号srの立
上がりエツジに同期した信@sll (第8図参照)
のタイミングで積分器45の出力をサンプリングし、そ
の他の期間は、そのサンプリングした値を保持する。第
8図のタイムチャートで、時刻Coまでは、信号S5と
クロック信号srの位相は一致している。この場合、信
号s10とこの第7図回路の出力信号s12は、共にO
■である。This number hold circuit 47 receives a signal @sll synchronized with the rising edge of the clock signal sr (see FIG. 8).
The output of the integrator 45 is sampled at the timing of , and the sampled value is held during the other periods. In the time chart of FIG. 8, the phases of the signal S5 and the clock signal sr match until time Co. In this case, both the signal s10 and the output signal s12 of the circuit of FIG.
■It is.
次に時刻C1で、信号S5がクロック信号Srに対して
δの位相遅れになると、スイッチ43の出力信号s10
はパルス幅δの信号となる。Next, at time C1, when the signal S5 has a phase delay of δ with respect to the clock signal Sr, the output signal s10 of the switch 43
becomes a signal with a pulse width δ.
A T。AT.
区間平均回路の定数が「=1のとき、出力は入力に高速
に追従することが知られており、第7図回路の出力(+
i号s12は、2サンプルロ(時刻C3)で一定となる
。なお、Aはサンプルホールド回路47の増幅器の増幅
度であり、c t、t MX分器45のコンデンサの容
重であり、Rは帰還抵抗の値であり、TOはクロック信
号の周期である。It is known that when the constant of the interval averaging circuit is 1, the output follows the input at high speed, and the output of the circuit in Figure 7 (+
The i number s12 becomes constant at 2 samples (time C3). Note that A is the amplification degree of the amplifier of the sample and hold circuit 47, the capacitance of the capacitor of the c t,t MX divider 45, R is the value of the feedback resistor, and TO is the period of the clock signal.
このように位相検出器23として、位相弁別回路41と
区間平均回路を組合せ、リップルの無い位相差電圧を短
時間で得るようにすれば、高速で、高精度の△D変換が
可能となる。In this way, by combining the phase discrimination circuit 41 and the interval averaging circuit as the phase detector 23 and obtaining a ripple-free phase difference voltage in a short time, high-speed and highly accurate ΔD conversion becomes possible.
ノー 「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j17ら
れる
σ) 従来の装置は、主クロックとバーニアクロックと
が一致するまでの時間を必要とする。この時間は、将来
、AD変換器の動作速度が現在よりもっと速くなったと
しても、原理的に必要な時間であり、改善の余地はない
。No. ``Effects of the Present Invention'' As described above, according to the present invention, the following effects are achieved.σ) The conventional device requires time for the main clock and the vernier clock to match. Even if the operating speed of the AD converter becomes faster in the future than it is now, this time is a theoretically necessary time and there is no room for improvement.
一方、本発明に係る装置においては、位相検出器23の
出力を直接へ〇変換し、その後、マイクロコンピュータ
等で演鋒するものであるが、AD変換器は、現在、並ダ
リ型AD変換器等、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。On the other hand, in the device according to the present invention, the output of the phase detector 23 is directly converted into 〇 and then operated by a microcomputer, etc., but the AD converter is currently a parallel-Dari type AD converter. There are very high-speed methods such as, for example, and for this reason, the present invention can operate at higher speeds than conventional means based on its operating principle.
従って、高速でかつリアルタイムで時間幅の計測を行な
うことができる。Therefore, the time width can be measured at high speed and in real time.
■ 位相検出器23の出力を必要に応じて複数回目測す
ることができるので、これを統計処理することにより、
精度の高い端数時間を測定することができる。■ Since the output of the phase detector 23 can be visually measured multiple times as necessary, by statistically processing this,
Fractional time can be measured with high precision.
■ タイムバーニア方式では、主クロックとバーニアク
ロックの位相の一致点を検出しているので一定の時間が
絶対的に必要である。本発明では、V CO22の信号
S5とクロック信号S「の位相差を検出しているので、
直ちにこの位相差を出力し、短時間に端数時間を計測す
ることもできるし、また、R間は少し余分にかかるが、
災数回、位相差を51測し、統計処理して測定精度を高
めることもできる等、応用性が広い。■ The time vernier method detects the point where the phases of the main clock and vernier clock match, so a certain amount of time is absolutely necessary. In the present invention, since the phase difference between the signal S5 of the V CO22 and the clock signal S' is detected,
It is possible to output this phase difference immediately and measure fractional time in a short time, and although it takes a little extra between R,
It has wide applicability, as it can measure phase differences 51 times and perform statistical processing to improve measurement accuracy.
第1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2図は本発明に係る時間幅削測装置のブ
ロック図、第3図はタイムチャート、第4図は一般的な
時間幅の計測原理を示す図、第5図はタイムバーニア方
式の動作を説明するための図、第6図は本発明の別の構
成例を示す図、第7図は位相検出器の具体例を示した図
、第8図は第7図回路のタイムチャートである。
1・・・入力アンプ、3・・・制御回路、5・・・カウ
ンタ、7・・・クロック発生器、8,9・・・端数時間
測定回路、11・・・マーイクロプロセッサ、21・・
・立上がり検出回路、22・・・VCO123・・・位
相検出器、24・・・選択@路、25・・・ループフィ
ルタ、2G・・・AD変換器、27・・・フリップフロ
ップ、30・・・加算器、31・・・減表器、32・・
・一致検出器、33・・・スイッチ。
小1図
2 VCO
第2図
第4図
第S図Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fractional time measuring circuit which is a main part of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a time width reduction measuring device according to the present invention, Fig. 3 is a time chart, and Fig. 4 is a diagram showing the general principle of time width measurement, FIG. 5 is a diagram to explain the operation of the time vernier method, FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing phase detection. FIG. 8 is a time chart of the circuit shown in FIG. 7, which is a diagram showing a specific example of the device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Input amplifier, 3... Control circuit, 5... Counter, 7... Clock generator, 8, 9... Fractional time measuring circuit, 11... Microprocessor, 21...
- Rise detection circuit, 22... VCO123... Phase detector, 24... Selection@path, 25... Loop filter, 2G... AD converter, 27... Flip-flop, 30...・Adder, 31... Subtractor, 32...
- Coincidence detector, 33... switch. Elementary 1 Figure 2 VCO Figure 2 Figure 4 Figure S
Claims (1)
ストップパルスと、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、スタートパルスとストップパルスに同期し、一定の
パルス幅を有したストローブ信号を出力する手段と、 このストローブ信号のパルス幅の期間は発振を停止し、
ストローブ信号のパルスが消失した後は、クロック信号
の周期で発振動作を行なう発振手段と、 発振手段の出力信号とクロック信号との位相差を検出す
る位相検出器と、 からなる端数時間測定回路を備え、 この端数時間測定回路からの位相差信号を基に演算して
端数時間を算出し、被測定時間幅を計測することを特徴
とする時間幅計測装置。[Claims] A control circuit capable of outputting a start pulse, a stop pulse, and a gating clock signal corresponding to the start and end points of the time width to be measured, and a counter that counts the gating clock signal. In a device for measuring a measured time width from a counter output and a so-called fractional time, a means for outputting a strobe signal having a constant pulse width in synchronization with a start pulse and a stop pulse, and a pulse of the strobe signal. The period of width stops oscillation,
After the strobe signal pulse disappears, a fractional time measuring circuit consisting of an oscillation means that performs oscillation operation at the period of the clock signal, and a phase detector that detects the phase difference between the output signal of the oscillation means and the clock signal is activated. A time width measuring device comprising: calculating a fractional time by calculating a fractional time based on a phase difference signal from the fractional time measuring circuit, and measuring a measured time width.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23587485A JPS6295487A (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Time width measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23587485A JPS6295487A (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Time width measuring instrument |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6295487A true JPS6295487A (en) | 1987-05-01 |
JPH0455274B2 JPH0455274B2 (en) | 1992-09-02 |
Family
ID=16992522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23587485A Granted JPS6295487A (en) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | Time width measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6295487A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016133419A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Time measurement device |
JP2018132461A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit device, physical quantity measurement device, electronic apparatus, and mobile body |
JP2019124478A (en) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | アズビル株式会社 | Time measuring circuit |
-
1985
- 1985-10-22 JP JP23587485A patent/JPS6295487A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016133419A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Time measurement device |
WO2016117367A1 (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Time measurement device |
JP2018132461A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | Circuit device, physical quantity measurement device, electronic apparatus, and mobile body |
JP2019124478A (en) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | アズビル株式会社 | Time measuring circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0455274B2 (en) | 1992-09-02 |
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