KR100190699B1 - 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터 - Google Patents

Abstract

게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터에 관한 것으로, 피측정신호를 입력받아 직류성분을 제거하는 신호 결합부와, 상기 신호결합부에서 출력되는 신호를 구형파로 변환하는 레벨조정부와, 상기 레벨조정부에서 출력되는 구형파 신호의 주파수를 카운트하는 제1동기 카운터부와, 상기 제1동기 카운터부에서 출력되는 카운트 값과 사전에 정해진 값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 출력과 상기 제1동기 카운터부의 카운트 시작신호를 입력으로 하는 플립플롭과, 상기 비교부의 출력과 상기 카운트 시작신호를 지연시키는 제1 및 제2 지연소자들과, 상기 지연소자들의 출력을 오아 연산하여 상기 플립플롭의 클록신호로 인가하는 오아 게이트와, 기준 클록신호를 발생시키는 기준 클록 발생부와, 상기 플립플롭의 축적과 기준 클록 발생부의 출력을 앤드하는 앤드 게이트와, 상기 앤드 게이트의 출력을 카운트하는 제2동기 카운터부와, 상기 동기 카운터부의 카운트 값과 상기 사전에 정해진 값의 비에 상기 기준클록의 주파수를 곱하여 피측정신호의 주파수로 하는 제어부와, 상기 제어부의 입출력신호를 인터페이스하는 인터페이스부로 구성된다.

Description

게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터

본 발명은 주파수 카운터에 관한 것으로, 특히 사전에 정해진 값만큼 피측정신호를 카운트하고 그값을 카운트하는 동안 게이트신호가 발생하도록 하여 그 게이트신호가 발생하는 동안 기준클록의 갯수를 카운트하여 사전에 정해진 값과 게이트 신호의 발생동안 기준클록의 개수의 비를 구하여 그 비에 기준클록의 주파수를 곱하여 피측정신호의 주파수를 구하는 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터에 관한 것이다.

종래의 주파수 카운터는 피측정신호 주기의 수십배되는 게이트 신호를 발생시키고, 그 게이트 신호와 피측정신호를 앤드(AND)하여 게이트 신호 내에 존재하는 피측정신호의 갯수를 카운트하여 주파수를 측정한다.

종래의 주파수 카운터의 구성을 보이는 블록도가 제1도에 도시된다.

피측정신호는 입력단자(10)을 통하여 신호 결합부(11)에 입력된다. 신호 결합부(11)는 입력된 피측정신호의 직류성분을 제거하여 레벨조정부(12)로 출력한다. 레벨조정부(11)는 직류성분이 제거된 피측정신호를 구형파로 만들어 앤드게이트(U1)에 출력한다. 앤드 게이트(U1)에는 게이트신호가 입력되는데, 이 게이트신호는 기준클록 발생부(16)에서 출력되는 기준 클록신호를 분주회로(14)에 의해 소정값으로 분주하여 발생시킨다. 상기 게이트신호와 레벨조정부(12)에서 출력되는 구형파신호는 앤드 게이트(U1)에서 앤드 연산되어 동기 카운터부(13)으로 입력된다. 게이트 신호와 구형파 신호가 앤드 연산되면 게이트 신호가 1 상태일때, 구형파 신호가 발생되는 신호가 되므로, 동기 카운터부(13)는 게이트 신호가 1 상태일때 그 안에 있는 구형파의 갯수를 측정하여 다음식으로 피측정신호의 주파수를 카운터하게 된다.

측정주파수 = 동기카운터의 값 × (기준클록주파수×분주율)

이러한 종래의 주파수 카운터는 게이트 신호의 주파수보다 작은 주파수의 신호는 측정 불가능하다. 그래서 사용자가 피측정신호의 주파수를 대략 추정하여 그 주파수에 맞추어 게이트 신호의 주파수를 가변시키지만, 게이트 신호와 피측정신호의 주파수비율에 따라 발생하는 오차가 게이트 신호의 주파수에 따라 변한다는 문제가 있었다. 게이트 신호의 주파수를 작업자가 손으로 직접 조정하므로 정확하지 않고 시간이 많이 소요되며 번거롭다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 주파수 카운터의 게이트 신호를 자동으로 조정하여 작업자가 손수 조정해야 하는 번거로움을 없애고, 게이트 신호 내에 존재하는 피측정 신호의 수와 기준클록의 수를 측정하여 두 신호의 비로 피측정 신호의 주파수를 측정하여 주파수의 변화에도 측정오차가 일정한 주파수카운터를 제공하는 게이트신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수카운터를 제공하는 것이다. 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 피측정신호를 입력받아 직류성분을 제거하는 신호결합부와, 상기 신호결합부에서 출력되는 신호를 구형파로 변환하는 레벨조정부와, 상기 레벨조정부에서 출력되는 구형파 신호의 주파수를 카운트하는 제1동기 카운터부와, 상기 제1동기 카운터부에서 출력되는 카운트 값과 사전에 정해진 값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 출력과 상기 제1동기 카운터부의 카운트 시작신호를 입력으로 하는 플립플롭과, 상기 비교부의 출력과 상기 카운트 시작신호를 지연시키는 제1 및 제2 지연소자들과, 상기 지연소자들의 출력을 오아 연산하여 상기 플립플롭의 클록신호로 인가하는 오아 게이트와, 기준 클록신호를 발생시키는 기준 클록 발생부와, 상기 플립플롭의 출력과 기준 클록 발생부의 출력을 앤드하는 앤드게이트와, 상기 앤드 게이트의 출력을 카운트하는 제2동기 카운터부와, 상기 동기 카운터부의 카운트 값과 상기 사전에 정해진 값의 비에 상기 기준클록의 주파수를 곱하여 피측정신호의 주파수로 하는 제어부와, 상기 제어부의 입출력신호를 인터페이스하는 인터페이스부로 구성되어, 사전에 정해진 값만큼 피측정신호를 카운트하고 그값을 카운트하는 동안 게이트신호가 발생하도록 하여 그 게이트신호가 발생하는 동안 기준클록의 갯수를 카운트하여 사전에 정해진 값과 게이트 신호의 발생동안 기준클록의 개수의 비를 구하여 그 비에 기준클록의 주파수를 곱하여 피측정신호의 주파수를 구한다.

제 1도는 종래의 주파수 카운터의 구성을 보이는 블럭도이다.

제 2도는 본 발명에 의한 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 구성을 보이는 블록도이다.

제 3도는 본 발명에 의한 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터의 각 부에 발생되는 신호의 타이밍 차트이다.

제 4도는 본 발명에 적용되는 레벨조정부의 일실시예이다.

제 5도는 본 발명에 의해 측정된 주파수에 따른 오차율을 보이는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 신호결합부 22 : 레벨조정부

23 : 제1동기 카운터부 24 : 비교부

25 : JK 플립플롭 26 : 오아 게이트

27,28 : 자연소자 29 : 기준클록 발생부

30 : 앤드게이트 31 : 제2동기 카운터부

32 : 인터페이스부 33 : 제어부

이하 본 발명을 도면을 참고로하여 상세히 설명한다.

제2도에 본 발명에 의한 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터의 구성을 보이는 블록도가 도시된다.

본 발명에 의한 장치는 피측정신호를 입력받아 직류성분을 제거하는 신호결합부(21)와, 상기 신호결합부(21)에서 출력되는 신호를 구형파로 변환하는 레벨조정부(22)와, 상기 레벨조정부(22)에서 출력되는 구형파 신호의 주파수를 카운트하는 제1동기 카운터부(23)와, 상기 제1동기 카운터부(23)에서 출력되는 카운터 값과 제어부(33)에서 출력되는 신호를 비교하는 비교부(24)와, 상기 비교부(24)의 출력과 상기 제어부(33)의 출력을 입력으로 하는 플립플롭(25)과, 상기 비교부(33)의 출력과 상기 제어부(33)의 출력을 지연시키는 제 1 및 제 2지연소자들(27, 28)과, 상기 지연소자들의 출력을 오아 연산하여 상기 플립플롭의 클록신호로 인가하는 오아 케이트(26)와, 기준 클록신호를 발생시키는 기준 클록 발생부(29)와, 출력을 앤드하는 앤드 게이트(30)와, 상기 앤드 게이트(30)의 출력을 카운트하는 제2동기 카운터부(31)와, 상기 동기 카운터부(31)의 카운트 값을 입력받아 표시하는 제어부(33)와, 상기 제어부(33)의 입출력신호를 인터페이스하는 인터페이스부(32)로 구성된다.

이하 본 발명의 작용, 효과를 설명한다.

제3도에 본 발명에 의한 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터의 각 부에서 발생하는 신호의 타이밍 차트이다.

제일 윗쪽에 입력단자(20)로부터 이력되는 피측정신호 v(t)가 도시된다. 입력된 피측정신호 v(t)는 직류성분 Vo를 갖고 있기 때문에 신호결합부(21)에서 직류성분은 제거되고, 교류성분만 통과되어 ⓐ에 도시되는 바와같이 교류성분의 신호가 신호결합부(21)에서 출력된다. 신호결합부(21)에서 출력된 신호는 레벨조정부(22)에서 구형파로 변환된다. 정현파 신호를 구형파로 변환하기 위하여 연산증폭기등을 이용하여 제4도와 같이 비교기를 구성하고 그 비교기의 반전단자를 접지에 연결하고, 비반전단자는 피측정신호인 정현파를 입력한다. 그리하여 제로 크로싱에서 +Vcc가 되고, 피측정신호가 양(暘)의 값을 갖는 동안 계속 +Vcc 가 되고, 다시 제로크로싱에서 O V가 되어 피측정신호가 음(陰)의 값을 갖는 동안 0 V 가 되게하여 구형파를 만든다. 이렇게 발생시킨 구형파 신호가 제3도ⓑ 에 도시된다.

상기 구형파 신호는 제1동기 카운터부(23)에 입력되어 그 주파수가 카운트되는데 제어부(33)에서 출력된 카운트 시작신호 ⓒ 를 인터페이스부(32)를 통해 입력받아 인에이블되어 카운트를 하게된다. 그 카운트 값 ⓙ은 n 비트이며, 비교부(24)에 입력되어 제어부(33)에서 출력되어 인터페이스부(32)를 통해 입력되는 n 비트 데이터ⓘ와 비교된다. 그 비교결과 카운트 값 ⓙ가 n 비트 데이터ⓘ와 동일하게 될 때 비교부(24)는 카운터 종료신호 ⓓ를 플립플롭(25)로 출력한다.

한편, 카운트 시작신호 ⓒ는 제 1동기 카운터부(23)에 입력될 때 동시에 플립플롭(25)의 K 입력단자에 입력되어 있으며, 또한 지연소자(28)를 통하여 오아 게이트(26)의 한쪽 입력단자에 입력되어 있다. 여기서 지연소자(27, 28)를 거치는 이유는 J, K 입력보다 클록 펄스 입력이 조금 느려야 게이트 펄스가 발생하기 때문이다. 따라서, 카운트 시작신호 ⓒ가 플립플롭(25)이 J 단자에 입력된 다음 소정 지연시간 후, 오아 게이트(26)로부터 클록신호ⓔ가 입력되어 프립플롭(25)은 그 출력단으로 1신호를 출력하게 된다. 즉, 제1동기 카운터부(23)가 카운터를 시작하면 플립플롭(25)은 그 출력단자Q에서 1신호를 출력하여 게이트신호를 발생시킨다.

카운터 종료신호 ⓓ도 플립플롭(25)의 J 단자에 입력됨과 동시에 지연소자(27)에 입력되어 소정시간 지연된 후, 오아게이트(26)의 나머지 입력단자에 입력되므로, 지연소자(27)에서 카운트 종료신호 ⓓ가 출력될 때, 오아게이트(26)도 클럭신호 ⓔ를 플립플롭(25)으로 출력하여 플립플롭(25)은 그 출력단자 Q에서 0신호를 출력하여 게이트신호가 발생되지 않게 된다.

플립플롭(25)에서 출력되는 게이트 신호 ⓕ 는 엔드 게이트(30)의 한쪽 입력단자에 입력되고, 기준클록 발생부(29)에서 발생되는 기준 클록신호ⓖ는 앤드 게이트(30)의 다른 쪽 입력단자에 입력되므로, 앤드 게이트(30)는 앤드 연산하여 m 개의 펄스 ⓐ를 게이트 신호가 발생하는 동안 출력한다.

앤드 게이트(30)에서 출력되는 m개의 펄스 ⓗ는 제2동기 카운터부(31)에 입력되어 카운트된다. 카운트 결과는 인터페이스부(32)를 통해 제어부(33)에 입력된다. 카운트 결과를 입력받은 제어부(33)는 다음과 같이 피측정신호의 카운트 값을 산출한다.

f_t=f_b×n/m

f_t: 피측정신호의 주파수

f_b: 기준 클록의 주파수

만약에 기준클록의 주파수 f_b가 10 MHz이고 제어부(33)에서 출력된 데이터 값 n이 10000, 제2동기 카운터부(31)의 카운트 값 m 이 25일 경우, 피측정신호의 주파수 f_t는 25 KHz가 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 제1카운터를 이용하여 사전에 정해진 값을 카운트하게 하고, 그 값을 카운트하는 동안에 기준클록은 몇개를 카운트할 수 있는지를 판단하여 기준클록의 주파수의 숫자와 사전에 정해진 값의 비를 구하고 그 비에 기준클록의 주파를 곱하여 피측정주파수 값을 구함으로써, 측정 주파수에 따라 그 측정 오차를 일정하게 할 수 있고, 사전에 정해지는 값을 크게하거나 작게하여 측정 정밀도를 조정할 수 있으며, 별도로 게이트 신호를 조정해 줘야 하는 번잡함을 제거해 준다.

Claims (2)

1. 주파수 카운터에 있어서,

   피측정신호를 입력받아 직류성분을 제거하는 신호결합부와,

   상기 신호결합부에서 출력되는 신호를 구형파로 변환하는 레벨조정부와,

   상기 레벨조정부에서 출력되는 구형파 신호의 주파수를 카운트하는 제1동기 카운터부와,

   상기 제1동기 카운터부에서 출력되는 카운트 값과 사전에 정해진 값을 비교하는 비교부와,

   상기 비교부의 출력과 상기 제1동기 카운터부의 카운트 시작신호를 입력으로 하는 플립플롭과,

   상기 비교부의 출력과 상기 카운트 시작신호를 지연시키는 제1 및 제2 지연소자들과,

   상기 지연소자들의 출력을 오아 연산하여 상기 플립플롭의 클록신호를 인가하는 오아 게이트와,

   기준 클록신호를 발생시키는 기준 클록 발생부와,

   상기 플립플롭의 출력과 기준 클록 발생부의 출력을 앤드하는 앤드 게이트와,

   상기 앤드 게이트의 출력을 카운트하는 제2동기 카운터부와,

   상기 동기 카운터부의 카운트 값과 상기 사전에 정해진 값의 비에 상기 기준클록의 주파수를 곱하여 피측정신호의 주파수로 하는 제어부와,

   상기 제어부의 입출력신호를 인터페이스하는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 하는 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 카운트시작 신호를 상기 제1동기 카운터부에 출력하여 카운트 동작시켜 사전에 정해진 값만큼 피측정신호를 카운트하고, 상기 카운트 시작신호를 상기 지연소자를 통해 오아게이트에 인가하여 상기 플립플롭에 클록신호를 인가하여 게이트 신호를 발생시키고, 상기 제1동기 카운터부가 상기 사전에 정해진 값을 카운트완료할 때, 게이트 신호의발생을 종료하는 것을 특징으로 하는 게이트 신호 자동조정 기능을 구비하는 주파수 카운터.