JP2014053761A - Data spreading circuit and frequency measurement circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】後段に接続されるデジタルフィルタ回路のノイズを抑制する。
【解決手段】データ分散回路は、入力データINが同一の連続データから微小値だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて連続データに順次加えながら後段に出力する。例えば、入力データINが「8」から「7」に−1LSB変化したとき、16倍の入力データIN×16は「128」から「112」に−16LSB変化する。このとき、データ分散回路は、分散入力データIN’として、「112」を1回出力するのではなく、所定の分散間隔を空けながら「124」を4回出力する。
【選択図】図7Noise of a digital filter circuit connected to a subsequent stage is suppressed.
When the input data IN changes by a minute value from the same continuous data, the data distribution circuit distributes the change amount to a plurality of times and outputs it to the subsequent stage while sequentially adding it to the continuous data. For example, when the input data IN changes by −1 LSB from “8” to “7”, the 16 times input data IN × 16 changes by −16 LSB from “128” to “112”. At this time, the data distribution circuit does not output “112” once as the distributed input data IN ′, but outputs “124” four times with a predetermined distribution interval.
[Selection] Figure 7
Description
本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第1の発明は、データ分散回路に関するものであり、第2の発明は、周波数測定回路に関するものである。 Of the various inventions disclosed in this specification, the first invention relates to a data distribution circuit, and the second invention relates to a frequency measurement circuit.
デジタルフィルタ回路のノイズ抑制技術に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。
また、周波数測定回路に関連する従来技術の一例としては、特許文献2〜特許文献5を挙げることができる。
Moreover,
特許文献1では、デジタルフィルタ回路の前後にゲイン調整回路を持たせることによって、微小データ入力時に発生するリミットサイクル発振を抑制している。しかしながら、デジタルフィルタ回路の前後では、同一データの処理に対応するゲイン調整タイミングが異なるので、ゲイン調整タイミングにおけるデータ変化が問題であった。
In
特許文献2では、Dフリップフロップを用いて入力周波数f1と参照周波数f2との差分周波数foutを生成している。しかしながら、この従来方式では、差分周波数foutが低くなるので測定精度が上がらない(ノイズが発生する)という問題があり、差分周波数の高い検出精度が求められるアプリケーションには適用することが困難であった。
In
特許文献3では、入力信号(例えばPLL[phase locked loop]出力信号)と基準クロック信号との差分周波数を有するビート波形信号を生成し、基準クロック信号をN分周した分周クロック信号とビート波形信号とを比較することにより、入力信号と基準クロック信号との差分周波数を測定している。しかしながら、この従来方式でも、特許文献2と同様に、ビート波形信号の出力周波数(入力信号と基準クロック信号との差分周波数)が低くなるので、測定精度が上がらないという問題があった。
In
特許文献4では、2つの入力信号の位相差検出を高精度で行うために、一方の入力信号に対して遅延回路を挿入し、エッジ検出を行って位相差を検出している。しかしながら、この従来方式は、あくまで2つの入力信号の位相差を検出するものであって、差分周波数を測定するためのものではなかった。
In
特許文献5では、カウンタとローパスフィルタを用いて入力信号の周波数を測定するに際して、複数のカウンタを切り替えながら入力信号のパルス数をカウントすることにより周波数の測定精度を高める構成が開示されている。しかしながら、この従来方式では、あくまで入力信号が一系統であるため、応答速度を上げるためにローパスフィルタのカットオフ周波数を下げることができない場合には、たとえ複数のカウンタを用いたとしても、ローパスフィルタの出力信号にノイズが発生してしまうという問題があった。
本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第1の発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、後段に接続されるデジタルフィルタ回路のノイズを抑制することが可能なデータ分散回路を提供することを目的とする。
<第2の目的>
また、本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第2の発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、入力信号の周波数を高精度に測定することが可能な周波数測定回路を提供することを目的とする。
Of the various inventions disclosed in this specification, the first invention suppresses the noise of the digital filter circuit connected to the subsequent stage in view of the above-described problems found by the inventors of the present application. An object of the present invention is to provide a data distribution circuit that can perform the above-described processing.
<Second purpose>
Of the various inventions disclosed in this specification, the second invention measures the frequency of the input signal with high accuracy in view of the above-mentioned problems found by the inventors of the present application. An object of the present invention is to provide a frequency measurement circuit capable of performing
<第1の発明>
本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第1の発明に係るデータ分散回路は、デジタルの入力データが同一の連続データから微小値だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて前記連続データに順次加えながら後段に出力する構成(第1−1の構成)とされている。
<First invention>
Of the various inventions disclosed in this specification, the data distribution circuit according to the first invention, when digital input data changes by a minute value from the same continuous data, changes the amount of change multiple times. The data is output to the subsequent stage while being sequentially added to the continuous data (first-first configuration).
なお、上記第1−1の構成から成るデータ分散回路は、前記連続データを保持する連続データ保持部と、前記入力データの微小変化を検出する微小変化検出部と、前記連続データの連続回数を検出する連続回数検出部と、前記微小変化検出部及び前記連続回数検出部の各検出結果に基づいてデータ分散処理を制御する制御部と、前記制御部の指示に応じて前記入力データと前記連続データの一方を選択出力するセレクタ部と、前記セレクタ部の出力をゲイン倍する乗算部と、前記制御部の指示に応じて分散値を出力するデータ分散処理部と、前記乗算部の出力に前記分散値を加えて後段に出力する加算部と、を有する構成(第1−2の構成)にするとよい。 The data distribution circuit having the above configuration 1-1 includes a continuous data holding unit that holds the continuous data, a minute change detection unit that detects minute changes in the input data, and the number of continuous times of the continuous data. A continuous number detection unit to detect, a control unit that controls data distribution processing based on each detection result of the minute change detection unit and the continuous number detection unit, and the input data and the continuous in accordance with an instruction from the control unit A selector that selectively outputs one of the data, a multiplier that multiplies the output of the selector, a data distribution processor that outputs a variance value in accordance with an instruction from the controller, and an output of the multiplier It is preferable to have a configuration (1-2 configuration) having an addition unit that adds a dispersion value and outputs the added value to the subsequent stage.
また、上記第1−2の構成から成るデータ分散回路において、前記乗算部は、前記セレクタ部の出力を2m倍(ただしmは自然数)する構成(第1−3の構成)にするとよい。 In the data distribution circuit having the above-described configuration 1-2, the multiplication unit may have a configuration (configuration 1-3) that multiplies the output of the selector unit by 2 m (where m is a natural number).
また、上記第1−3の構成から成るデータ分散回路において、前記制御部は、前記連続データの連続回数が所定値以上であって、前記入力データの微小変化が検出されており、前周期の前記入力データと保持された前記連続データが一致しており、かつ、前記データ分散処理部が停止状態であるときに、前記データ分散処理部を動作状態とする構成(第1−4の構成)にするとよい。 Further, in the data distribution circuit having the above-described configuration 1-3, the control unit detects that a continuous change of the continuous data is equal to or greater than a predetermined value and a minute change in the input data is detected. Configuration in which the data distribution processing unit is in an operating state when the input data matches the held continuous data and the data distribution processing unit is in a stopped state (configuration 1-4) It is good to.
また、上記第1−3または第1−4の構成から成るデータ分散回路において、前記データ分散処理部は、前記連続データの連続回数に応じて、前記分散値の大きさと分散回数を決定する構成(第1−5の構成)にするとよい。 In the data distribution circuit having the above-described configuration 1-3 or 1-4, the data distribution processing unit determines the size of the distribution value and the number of distributions in accordance with the number of continuous data. (Structure 1-5) may be used.
また、上記第1−5の構成から成るデータ分散回路において、前記データ分散処理部は前記連続データの連続回数に応じて、前記分散値の分散間隔を決定する構成(第1−6の構成)にするとよい。 Further, in the data distribution circuit having the above configuration 1-5, the data distribution processing unit determines the distribution interval of the distribution values according to the number of consecutive continuous data (configuration 1-6) It is good to.
また、上記第1−3〜第1−6いずれかの構成から成るデータ分散回路において、前記データ分散処理部は、複数設けられており、一のデータ分散処理部が動作状態であるときに前記入力データの微小変化が検出された場合には、別のデータ分散処理部が並列的に動作状態とされる構成(第1−7の構成)にするとよい。 In the data distribution circuit having any one of the first to third to first-6 configurations, a plurality of the data distribution processing units are provided, and when one data distribution processing unit is in an operating state, When a minute change in input data is detected, another data distribution processing unit may be configured to operate in parallel (first to seventh configurations).
また、上記第1−1〜第1−7いずれかの構成から成るデータ分散回路において、前記微小値は±1LSBである構成(第1−8の構成)にするとよい。 In the data distribution circuit having any one of the first to first to seventh configurations, the minute value may be ± 1LSB (first to eighth configuration).
また、第1の発明に係るデータ処理回路は、上記第1−1〜第1−8いずれかの構成から成るデータ分散回路と、前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路と、を有する構成(第1−9の構成)とされている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a data processing circuit comprising: a data distribution circuit having any one of the first to first-8 configurations; and a digital filter circuit provided at a subsequent stage of the data distribution circuit. It is set as the structure (1-9th structure) to have.
また、第1の発明に係る周波数測定回路は、入力信号の周波数に応じた入力データを生成する入力データ生成回路と、上記した第1−1〜第1−8いずれかの構成から成るデータ分散回路と、前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路とを有する構成(第1−10の構成)とされている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a frequency measurement circuit comprising: an input data generation circuit for generating input data according to the frequency of an input signal; and a data distribution comprising any one of the above-described first to first-8 configurations. The configuration includes a circuit and a digital filter circuit provided in a subsequent stage of the data distribution circuit (first to tenth configurations).
なお、上記第1−10の構成から成る周波数測定回路において、前記入力データ生成回路は、第1入力信号と第2入力信号の差分周波数に応じた入力データを生成する構成(第1−11の構成)にするとよい。 In the frequency measurement circuit having the above configuration 1-10, the input data generation circuit generates input data according to the difference frequency between the first input signal and the second input signal (first 1-11). Configuration).
また、第1の発明に係る電子機器は、上記第1−11の構成から成る周波数測定回路と、前記周波数測定回路の測定結果に応じた処理を行う処理装置と、を有する構成(第1−12の構成)とされている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including: a frequency measurement circuit having the above configuration 1-11; and a processing apparatus that performs processing according to a measurement result of the frequency measurement circuit (first 1 12 configurations).
また、第1の発明に係る電子機器は、センサ信号を生成するセンサと、前記センサ信号をAD変換して入力データを生成するADコンバータと、上記第1−1〜第1−8いずれかの構成から成るデータ分散回路と、前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路と、前記デジタルフィルタ回路の出力データに応じた処理を行う処理装置と、を有する構成(第1−13の構成)とされている。 An electronic apparatus according to a first aspect of the present invention includes a sensor that generates a sensor signal, an AD converter that AD-converts the sensor signal to generate input data, and any one of the first to first-8. A data distribution circuit having a configuration; a digital filter circuit provided at a subsequent stage of the data distribution circuit; and a processing device that performs processing according to output data of the digital filter circuit (configuration 1-13) ).
なお、上記第1−13の構成から成る電子機器において、前記センサはマイクであり、前記処理装置は録音装置である構成(第1−14の構成)にするとよい。 In the electronic apparatus having the above-described configuration 1-13, the sensor may be a microphone, and the processing device may be a recording device (configuration 1-14).
<第2の発明>
また、本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第2の発明に係る周波数測定回路は、複数の差分信号生成部と、第1入力信号と第2入力信号の一方が前記複数の差分信号生成部に対して各々異なる位相で入力されるように遅延を与える遅延部と、を有し、複数の差分信号から前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分周波数に応じた出力信号を生成する構成(第2−1の構成)とされている。
<Second invention>
Of the various inventions disclosed in this specification, the frequency measurement circuit according to the second invention includes a plurality of differential signal generators, and one of the first input signal and the second input signal is the plurality of A delay unit that delays the differential signal generation unit so that the differential signal generation unit is input at different phases, and according to a differential frequency between the first input signal and the second input signal from a plurality of differential signals. It is set as the structure (2-1 structure) which produces | generates an output signal.
なお、上記第2−1の構成から成る周波数測定回路において、前記差分信号生成部は、2m個(ただしmは自然数)設けられている構成(第2−2の構成)にするとよい。 In the frequency measurement circuit having the above-described configuration 2-1 described above, the differential signal generation unit may be configured to have 2 m (where m is a natural number) (configuration 2-2).
また、上記第2−1または第2−2の構成から成る周波数測定回路は、前記複数の差分信号の総和を取る加算部と、前記加算部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、を有する構成(第2−3の構成)にするとよい。 In addition, the frequency measuring circuit having the above configuration 2-1 or 2-2 generates an output signal by adding an adder that takes the sum of the plurality of difference signals and filtering the output of the adder. It is good to make it the structure (2-3 structure) which has a filter part to perform.
また、上記第2−1または第2−2の構成から成る周波数測定回路は、前記複数の差分信号を巡回的に選択出力するセレクタ部と、前記セレクタ部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部とを有する構成(第2−4の構成)にするとよい。 The frequency measurement circuit having the above configuration 2-1 or 2-2 is configured to select and output the plurality of differential signals cyclically, and to perform output processing by filtering the output of the selector unit. It is preferable to have a configuration (a second to fourth configuration) including a filter unit that generates a signal.
また、上記第2−1〜第2−4いずれかの構成から成る周波数測定回路において、前記複数の差分信号生成部は、それぞれ、前記第1入力信号がクロック信号として入力されて前記第2入力信号がデータ信号として入力されるDフリップフロップと、ゲート信号によって定まるゲート期間毎に前記Dフリップフロップの出力パルス数をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、を含む構成(第2−5の構成)にするとよい。 Further, in the frequency measurement circuit having any one of the above configurations 2-1 to 2-4, each of the plurality of differential signal generation units receives the first input signal as a clock signal and outputs the second input. A configuration including a D flip-flop in which a signal is input as a data signal, and a counter unit that counts the number of output pulses of the D flip-flop and outputs a count value for each gate period determined by a gate signal (second 2-5) (Configuration).
また、上記第2−1〜第2−5いずれかの構成から成る周波数測定回路において、前記遅延部は、バッファ、インバータ、及び、Dフリップフロップの少なくとも一つを含む構成(第2−6の構成)にするとよい。 Further, in the frequency measurement circuit having any one of the above configurations 2-1 to 2-5, the delay unit includes at least one of a buffer, an inverter, and a D flip-flop. Configuration).
また、第2の発明に係る周波数測定回路は、ゲート信号によって定まるゲート期間毎に入力信号のパルス数をカウントしてカウント値を出力する複数のカウンタ部と、前記入力信号が前記複数のカウンタ部に対して各々異なる位相で入力されるように遅延を与える遅延部と、を有し、複数のカウント値から前記入力信号の周波数に応じた出力信号を生成する構成(第2−7の構成)とされている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a frequency measuring circuit comprising: a plurality of counter units that count the number of pulses of an input signal for each gate period determined by a gate signal and output a count value; and the input signal includes the plurality of counter units. And a delay unit that gives a delay so that the signals are input in different phases, and generates an output signal corresponding to the frequency of the input signal from a plurality of count values (second to seventh configuration) It is said that.
なお、上記第2−7の構成から成る周波数測定回路において、前記カウンタ部は、2m個(ただしmは自然数)設けられている構成(第2−8の構成)にするとよい。 In the frequency measurement circuit having the above-described configuration 2-7, the counter section may be configured to have 2 m (where m is a natural number) (configuration 2-8).
また、上記第2−7または第2−8の構成から成る周波数測定回路は、前記複数のカウント値の総和を取る加算部と、前記加算部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、を有する構成(第2−9の構成)にするとよい。 The frequency measuring circuit having the above-described configuration 2-7 or 2-8 generates an output signal by adding an adder for summing up the plurality of count values and filtering the output of the adder And a filter section (second 9th configuration).
また、上記第2−7または第2−8の構成から成る周波数測定回路は、前記複数のカウント値を巡回的に選択出力するセレクタ部と、前記セレクタ部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、を有する構成(第2−10の構成)にするとよい。 Further, the frequency measuring circuit having the above-described configuration 2-7 or 2-8, a selector unit for cyclically selecting and outputting the plurality of count values, and filtering the output of the selector unit to output the output And a filter section for generating a signal (configuration 2-10).
また、第2の発明に係る電子機器は、上記第2−1〜第2−10いずれかの構成から成る周波数測定回路と、前記周波数測定回路の測定結果に応じた処理を行う処理装置と、を有する構成(第2−11の構成)とされている。 An electronic apparatus according to a second aspect of the present invention includes a frequency measurement circuit having any one of the above configurations 2-1 to 2-10, a processing device that performs processing according to a measurement result of the frequency measurement circuit, It is set as the structure (2-11th structure).
第1の発明に係るデータ分散回路であれば、後段に接続されるデジタルフィルタ回路のノイズを抑制することが可能となる。 With the data distribution circuit according to the first invention, it is possible to suppress noise in the digital filter circuit connected to the subsequent stage.
また、第2の発明に係る周波数測定回路であれば、入力信号の周波数を高精度に測定することが可能となる。 Further, with the frequency measurement circuit according to the second invention, it is possible to measure the frequency of the input signal with high accuracy.
<デジタルフィルタ回路>
図1は、デジタルフィルタ回路の一構成例を示すブロック図である。本構成例のデジタルフィルタ回路100は、クロック信号CLK(周波数:fs)に同期して動作するIIR[infinite impulse response]フィルタ回路(カットオフ周波数:1.1×fs)であり、乗算部101と、加算部102と、遅延部103と、乗算部104と、を含む。
<Digital filter circuit>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a digital filter circuit. The
乗算部101は、mビットの入力データINを2n倍(nビット左シフト)することにより、(m+n)ビットの乗算データS1を生成する。
The
加算部102は、(m+n)ビットの乗算データS1と(m+n)ビットの帰還データS3とを足し合わせることにより、(m+n+1)ビットの加算データS2を生成する。
The
遅延部103は、(m+n+1)ビットの加算データS2をクロック信号CLKの1周期分(=1/fs)だけ遅延させることにより、(m+n+1)ビットの出力データOUTを生成する。
The
乗算部104は、(m+n+1)ビットの出力データOUTを1/2倍(1ビット右シフト)することにより、(m+n)ビットの帰還データS3を生成する。ただし、帰還データS3の小数点以下は切り捨てられる。
The
図2は、デジタルフィルタ回路100の第1動作例(m=5、n=0)を示すタイミングチャートであり、上から順番に、クロック信号CLK、入力データIN、乗算データS1、加算データS2、出力データOUT、及び、帰還データS3が描写されている。
FIG. 2 is a timing chart showing a first operation example (m = 5, n = 0) of the
初期状態では、OUT=[0]であり、S3=[0](=OUT[0]/2)である。また、n=0では、乗算部101のゲインが1倍(20倍)となるので、S1=INである。従って、IN=[7]であれば、S1=[7]となり、S2=[7](=S1[7]+S3[0])となる。
In the initial state, OUT = [0] and S3 = [0] (= OUT [0] / 2). Further, the n = 0, the
クロック信号CLKにパルスが立ち上がると、その立上りエッジに同期して直前の加算データS2が出力データOUTとして遅延出力される。従って、OUT=[7]となり、S3=[3](=OUT[7]/2)となる。このとき、IN=[8]であれば、S1=[8]となり、S2=[11](=S1[8]+S3[3])となる。 When a pulse rises in the clock signal CLK, the immediately preceding addition data S2 is delayed and output as output data OUT in synchronization with the rising edge. Therefore, OUT = [7], and S3 = [3] (= OUT [7] / 2). At this time, if IN = [8], S1 = [8] and S2 = [11] (= S1 [8] + S3 [3]).
クロック信号CLKに次のパルスが立ち上がると、その立上りエッジに同期して直前の加算データS2が出力データOUTとして遅延出力される。従って、OUT=[11]となり、S3=[5](=OUT[11]/2)となる。このとき、IN=[6]であればS1=[6]となり、S2=[11](=S1[6]+S3[5])となる。 When the next pulse rises in the clock signal CLK, the immediately preceding addition data S2 is delayed and output as output data OUT in synchronization with the rising edge. Accordingly, OUT = [11], and S3 = [5] (= OUT [11] / 2). At this time, if IN = [6], S1 = [6] and S2 = [11] (= S1 [6] + S3 [5]).
以降も、クロック信号CLKにパルスが立ち上がる毎に、上記と同様の動作が繰り返される。その結果、例えば、入力データINの平均値が[7]である場合には、出力データOUTの平均値が[14](=IN×2)に近付いていく。 Thereafter, the same operation as described above is repeated each time a pulse rises in the clock signal CLK. As a result, for example, when the average value of the input data IN is [7], the average value of the output data OUT approaches [14] (= IN × 2).
図3は、デジタルフィルタ回路100の第2動作例(m=5、n=4)を示すタイミングチャートであり、上から順番に、クロック信号CLK、入力データIN、乗算データS1、加算データS2、出力データOUT、及び、帰還データS3が描写されている。
FIG. 3 is a timing chart showing a second operation example (m = 5, n = 4) of the
先と同じく、初期状態では、OUT=[0]であり、S3=[0](=OUT[0]/2)である。また、n=4では、乗算部101のゲインが16倍(24倍)となるので、S1=IN×16である。従って、IN=[7]であれば、S1=[112]となり、S2=[112](=S1[112]+S3[0])となる。
As before, in the initial state, OUT = [0] and S3 = [0] (= OUT [0] / 2). Further, in the n = 4, the
クロック信号CLKにパルスが立ち上がると、その立上りエッジに同期して直前の加算データS2が出力データOUTとして遅延出力される。従って、OUT=[112]となり、S3=[56](=OUT[112]/2)となる。このとき、IN=[8]であれば、S1=[128]となり、S2=[184](=S1[128]+S3[56])となる。 When a pulse rises in the clock signal CLK, the immediately preceding addition data S2 is delayed and output as output data OUT in synchronization with the rising edge. Accordingly, OUT = [112], and S3 = [56] (= OUT [112] / 2). At this time, if IN = [8], S1 = [128] and S2 = [184] (= S1 [128] + S3 [56]).
クロック信号CLKに次のパルスが立ち上がると、その立上りエッジに同期して直前の加算データS2が出力データOUTとして遅延出力される。従って、OUT=[184]となり、S3=[92](=OUT[184]/2)となる。このとき、IN=[6]であれば、S1=[96]となり、S2=[188](=S1[96]+S3[92])となる。 When the next pulse rises in the clock signal CLK, the immediately preceding addition data S2 is delayed and output as output data OUT in synchronization with the rising edge. Accordingly, OUT = [184], and S3 = [92] (= OUT [184] / 2). At this time, if IN = [6], S1 = [96] and S2 = [188] (= S1 [96] + S3 [92]).
以降も、クロック信号CLKにパルスが立ち上がる毎に、上記と同様の動作が繰り返される。その結果、例えば、入力データINの平均値が[7]である場合には、出力データOUTの平均値が[224](=IN×16×2)に近付いていく。 Thereafter, the same operation as described above is repeated each time a pulse rises in the clock signal CLK. As a result, for example, when the average value of the input data IN is [7], the average value of the output data OUT approaches [224] (= IN × 16 × 2).
このように、入力データINのビット数に対して出力データOUTのビット数を上げると、乗算部104で生じる丸め誤差(小数点以下の切り捨て)が小さくなるので、デジタルフィルタ回路100のフィルタ精度を高めることができる。しかしながら、入力データINのビット数に対して出力データOUTのビット数を上げると、入力データINの微小変化時にノイズが大きくなるという問題が判明した。
As described above, when the number of bits of the output data OUT is increased with respect to the number of bits of the input data IN, the rounding error (truncation after the decimal point) generated in the
図4は、入力データINの微小変化時におけるノイズ発生メカニズムを説明するためのタイミングチャートであり、上から順に、クロック信号CLK、入力データIN、及び、出力データOUTが描写されている。 FIG. 4 is a timing chart for explaining the noise generation mechanism when the input data IN is slightly changed. The clock signal CLK, the input data IN, and the output data OUT are depicted in order from the top.
本図の例では、入力データINの平均値が「8」よりも僅かに小さく、入力データINがクロック信号CLKの複数周期に亘って「8」に維持された後、一周期だけ「7」に変化するという状態が繰り返されている。このように、入力データINが同一の連続データから微小値だけ変化するような状態に陥ると、入力データINが±1LSB変化しただけで、出力データOUTが数十LSB〜100LSB程度(16ビット出力時)も変化してしまい、これが大きなノイズ(20LSBrms以上)の原因となる。 In the example of this figure, the average value of the input data IN is slightly smaller than “8”, and after the input data IN is maintained at “8” over a plurality of cycles of the clock signal CLK, it is “7” for one cycle. The state of changing to is repeated. As described above, when the input data IN changes to a minute value from the same continuous data, the input data IN is changed by ± 1 LSB, and the output data OUT is about several tens LSB to 100 LSB (16-bit output). Change), which causes large noise (20LSBrms or more).
特に、デジタルフィルタ回路100が組み込まれるデータ処理回路の入出力応答速度を上げるために、デジタルフィルタ回路100のカットオフ周波数fcを低く設定することができない場合には、出力データOUTの変動がデジタルフィルタ回路100で平滑化しきれずにノイズとなって現れる。
In particular, when the cut-off frequency fc of the
<データ処理回路>
図5は、上記の課題を解決し得るデータ処理回路の一構成例を示すブロック図である。本構成例のデータ処理回路200は、データ分散部210と、デジタルフィルタ部220と、を有する。
<Data processing circuit>
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a data processing circuit that can solve the above-described problem. The
データ分散部210は、クロック信号CLKの入力を受けて動作し、xビット(例えば5ビット)の入力データINが同一の連続データから微小値(±1LSB)だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて連続データに順次加えながらyビット(例えば10ビット)の分散入力データIN’を生成し、これを後段のデジタルフィルタ部220に出力する。
The
デジタルフィルタ部220は、クロック信号CLKの入力を受けて動作し、分散入力データIN’に所定のフィルタ処理を施してzビット(例えば16ビット)の出力データOUTを生成する。なお、デジタルフィルタ部220としては、例えば、図1のデジタルフィルタ回路100を用いることができる。
The
<データ分散部>
図6はデータ分散部210の一構成例を示すブロック図である。本構成例のデータ分散部210は、連続データ保持部211と、微小変化検出部212と、連続回数検出部213と、制御部214と、セレクタ部215と、ORゲート部216と、乗算部217と、データ分散処理部218−x(図6の例では、x=1、2、3)と、加算部219a〜219cと、を含む。
<Data distribution unit>
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the
連続データ保持部211は、5ビットの入力データINを監視して、連続データ(=連続して入力される同一値の入力データIN)を保持する処理ブロックであり、入力遅延レジスタ211aと、一致判定部211bと、連続データレジスタ211cと、を含む。
The continuous
入力遅延レジスタ211aは、クロック信号CLKのパルス毎に、入力データINを5ビットのレジスタ値in_dlyとして新たに保持する一方、それまで保持していたレジスタ値in_dly(前周期の入力データINに相当)を出力する。
The
一致判定部211bは、入力データINとレジスタ値in_dlyが一致しているか否かを判定する。
The
連続データレジスタ211cは、入力データINとレジスタ値in_dlyが一致しているときに、入力データINを5ビットのレジスタ値main_data(連続データに相当)として保持する。
The
微小変化検出部212は、入力データINを監視して、微小変化が生じたか否かを表すレジスタ値in_nearと、微小変化の正負極性を示すレジスタ値pnmを出力する。なお、レジスタ値in_nearは、入力データINが(in_dly+1)または(in_dly−1)と一致しているときに「1:真値(微小変化あり)」とし、いずれとも一致していないときに「0:偽値(微小変化なし)」とすればよい。また、レジスタ値pnmは、入力データINが(in_dly+1)と一致しているときに「1:真値(正極性)」とし、一致していないときに「0:偽値(負極性)」とすれば足りる。
The minute
連続回数検出部213は、一致判定部211bの判定結果を監視して、連続データの連続回数(入力データINとレジスタ値in_dlyが何回連続して一致していると判定されたか)を検出し、その検出結果を10ビットのレジスタ値(cnt_same)として保持する。
The continuous
制御部214は、微小変化検出部212及び連続回数検出部213の各検出結果に基づいてデータ分散処理部218−xの起動制御を行う。より具体的に述べると、制御部214は、連続データの連続回数が所定値以上(例えばcnt_same≧16)であり、入力データINの微小変化が検出(in_near=1)されており、レジスタ値in_dly(前周期の入力データINに相当)とレジスタ値main_data(連続データに相当)が一致しており、かつ、データ分散処理部218−xが停止状態(ax=0)であるときに、停止状態のデータ分散処理部218−xを適宜動作状態とするように、ロード信号LDxを生成する。
The
なお、入力データINの微小変化が生じたときに、データ分散処理部218−xが全て停止状態(a1=a2=a3=0)である場合、制御部214は、ロード信号LD1にパルスを立ち上げてデータ分散処理部218−1を動作状態とする。
When the data distribution processing unit 218-x is all in a stopped state (a1 = a2 = a3 = 0) when a minute change of the input data IN occurs, the
一方、入力データINの微小変化が生じたときに、データ分散処理部218−1が既に動作状態(a1=1)であって、データ分散処理部218−2及び218−3が共に停止状態(a2=a3=0)である場合、制御部214は、ロード信号LD2にパルスを立ち上げてデータ分散処理部218−2を動作状態とする。
On the other hand, when a slight change occurs in the input data IN, the data distribution processing unit 218-1 is already in an operating state (a1 = 1), and both the data distribution processing units 218-1 and 218-3 are in a stopped state ( When a2 = a3 = 0), the
また、入力データINの微小変化が生じたときに、データ分散処理部218−1及び218−2が既に動作状態(a1=a2=1)であって、データ分散処理部218−3のみが停止状態(a3=0)である場合、制御部214は、ロード信号LD3にパルスを立ち上げてデータ分散処理部218−3を動作状態とする。
Further, when the minute change of the input data IN occurs, the data distribution processing units 218-1 and 218-2 are already in the operating state (a1 = a2 = 1), and only the data distribution processing unit 218-3 is stopped. In the state (a3 = 0), the
このように、制御部214は、データ分散処理部218−xが動作状態であるか停止状態であるかを個別に監視しており、一のデータ分散処理部が動作状態であるときに入力データINの微小変化が検出された場合には、それまで停止状態であった別のデータ分散処理部を並列的に動作状態とする。
In this way, the
なお、入力データINの微小変化が生じたときに、データ分散処理部218−xが全て動作状態(a1=a2=a3=1)である場合、制御部214は、ロード信号LD1〜LD3のいずれにもパルスを立ち上げない。その結果、選択信号MUXにパルスが立ち上がらず、セレクタ215は、入力データINをスルー出力する状態に維持される。
When the data distribution processing unit 218-x is all in the operating state (a1 = a2 = a3 = 1) when the minute change of the input data IN occurs, the
セレクタ部215は、選択信号MUXがローレベルであるときに入力データINを選択出力し、選択信号MUXがハイレベルであるときにレジスタ値main_data(連続データに相当)を選択出力する。すなわち、セレクタ部215は、ロード信号LDxに応じてデータ分散処理部218−xが起動される度に、入力データINをスルー出力する状態から、レジスタ値main_dataを出力する状態に切り替わる。
The
ORゲート部216は、ロード信号LD1〜LD3の論理和演算を行うことにより選択信号MUXを生成する。従って、選択信号MUXは、ロード信号LD1〜LD3の少なくとも一つがハイレベルであるときにハイレベルとなり、ロード信号LD1〜LD3が全てローレベルであるときにローレベルとなる。
The
乗算部217は、セレクタ部215の5ビット出力をゲイン倍(本構成例では、16倍(=24倍))することにより9ビット出力を行う。ただし、乗算部217のゲインは、上記に限定されるものではなく、任意のゲイン(5倍や7.5倍など)を設定することが可能である。例えば、乗算部217のゲインを16倍に設定した場合には、16倍の入力データIN×16に生じる微小変化(±16LSB)を±1LSB×16回に分散して出力すればよく、乗算部217のゲインを5倍に設定した場合には、5倍の入力データIN×5に生じる微小変化(±5LSB)を±1LSB×5回に分散して出力すればよい。なお、乗算部217のゲインを小数倍(例えば7.5倍)に設定した場合には、回路はやや複雑になるものの、入力信号INの微小変化が生じる毎に分散回数を変化させて対応することができる。具体的に述べると、7.5倍の入力データIN×7.5に生じる微小変化(±7.5LSB)を±1LSB×7回に分散して出力した後、再び同一の微小変化(±7.5LSB)が生じたときには、±1LSB×8回に分散して出力すればよい。
Multiplication unit 217 (in this configuration example, 16 times (= 2 4-fold)) gain multiple 5-bit output of the
データ分散処理部218−xは、制御部214から入力されるロード信号LDxに応じて5ビットの分散値dxを出力する。その際、データ分散処理部218−xは、連続データの連続回数(cnt_same)に応じて、分散値dxの大きさ、分散回数、及び、分散間隔を決定する。なお、データ分散処理部218−xの構成や動作については、後ほど詳細に説明する。
The data distribution processing unit 218-x outputs a 5-bit distribution value dx according to the load signal LDx input from the
加算部219a〜219cは、乗算部217の9ビット出力に分散値dxを加えて10ビットの分散入力データIN’を生成し、これを後段に出力する。
The
図7はデータ分散処理の一例を示すタイミングチャートであり、上から順に、クロック信号CLK、入力データIN、16倍の入力データIN×16、分散入力データIN’、及び、出力データOUTが描写されている。本図の例では、先出の図4と同様、入力データINの平均値が「8」よりも僅かに小さく、入力データINがクロック信号CLKの複数周期に亘って「8」に維持された後、一周期だけ「7」に変化するという状態が繰り返されている。 FIG. 7 is a timing chart showing an example of data distribution processing. From the top, a clock signal CLK, input data IN, 16 times input data IN × 16, distributed input data IN ′, and output data OUT are depicted. ing. In the example of this figure, like the previous FIG. 4, the average value of the input data IN is slightly smaller than “8”, and the input data IN is maintained at “8” over a plurality of cycles of the clock signal CLK. Thereafter, the state of changing to “7” for one period is repeated.
ここで、データ分散部210は、入力データINが同一の連続データから微小値だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて連続データに順次加えながら後段に出力する。例えば、入力データINが「8」から「7」に−1LSB変化したとき、16倍の入力データIN×16は「128」から「112」に−16LSB変化する。このとき、データ分散部210は、分散入力データIN’として、「112」を1回出力するのではなく、所定の分散間隔を空けながら「124」を4回出力する。
Here, when the input data IN changes by a minute value from the same continuous data, the
すなわち、データ分散部210は、入力データINに−1LSBの微小変化が生じたことを検出したときに、16倍の入力データIN×16に生じる変化量(−16LSB)を4回に分割した分散値dx(=−4LSB)を生成し、これを16倍の連続データ「128」に順次加えながら、分散入力データIN’として後段に出力する。
That is, when the
このようなデータ分散処理を行うことにより、後段に設けられたデジタルフィルタ部220の出力データOUTが安定化する。従って、デジタルフィルタ部220のカットオフ周波数fcを不要に引き下げることなく、出力データOUTのノイズ量を減少させることができるので、データ処理回路200の入出力応答速度を上げることが可能となる。
By performing such data distribution processing, the output data OUT of the
図8は、データ分散処理部218−xの一構成例を示すブロック図である。本構成例のデータ分散処理部218−xは、レジスタ218a〜218eを含む。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the data distribution processing unit 218-x. The data distribution processing unit 218-x of this configuration example includes
レジスタ218aは、3ビットのレジスタ値shiftを格納する。レジスタ値shftは、分散値dxの大きさを定めるレジスタ値である。分散値dxは、16倍の入力データIN×16に生じる変化量(−16LSB)をレジスタ値shiftに応じたシフト量だけ右シフトさせることにより生成される。例えば、レジスタ値shiftが「2」である場合、分散値dxは、−16LSBを2ビット右シフトさせた値、すなわち、−4LSB(=−16LSB/4)となる。
The
レジスタ218bは、7ビットのレジスタ値DCNT_MAXを格納する。レジスタ値DCNT_MAXは、レジスタ値dcnt_aの初期値(分散値dxの分散間隔に相当)を定めるレジスタ値である。レジスタ値DCNT_MAXが大きいほど、分散値dxの分散間隔は長くなる。
The
レジスタ218cは、7ビットのレジスタ値dcnt_aを格納する。レジスタ値dcnt_aは、クロック信号CLKのパルス毎に1つずつデクリメントされるダウンカウンタのカウント値である。また、レジスタ値dcnt_aは、レジスタ値dcnt_bのデクリメント毎に、レジスタ値DCNT_MAXで定められた初期値にリセットされる。
The
レジスタ218dは、5ビットのレジスタ値dcnt_bを格納する。レジスタ値dcnt_bは、レジスタ値dcnt_aが0となるタイミングで1つデクリメントされるダウンカウンタのカウント値である。なお、レジスタ値dcnt_bの初期値は、分散値dxの分散回数に相当する。
The
レジスタ218eは、1ビットのレジスタ値pnmを格納する。レジスタ値pnmは、入力データINに生じた微小変化の正負極性を示すレジスタ値であり、微小変化検出部212から入力される。
The
図9は、分散値出力処理の一例を示すタイミングチャートであり、上から順番に、クロック信号CLK、ロード入力load(ロード信号LDxに相当)、レジスタ値shift、レジスタ値DCNT_MAX、レジスタ値dcnt_b、レジスタ値dcnt_a、レジスタ値pnm、アクティブ出力active(アクティブ信号axに相当)、及び、分散出力diff_out(分散値dxに相当)が描写されている。 FIG. 9 is a timing chart showing an example of the distributed value output processing. In order from the top, the clock signal CLK, the load input load (corresponding to the load signal LDx), the register value shift, the register value DCNT_MAX, the register value dcnt_b, the register A value dcnt_a, a register value pnm, an active output active (corresponding to the active signal ax), and a distributed output diff_out (corresponding to the distributed value dx) are depicted.
ロード入力loadにパルスが立ち上がると、連続データの連続回数(cut_same)に応じて、レジスタ値shift、レジスタ値DCNT_MAX、及び、レジスタ値dcnt_bがセットされると共に、入力データINに生じた微小変化の正負極性に応じて、レジスタ値pnmがセットされる。 When a pulse rises in the load input load, the register value shift, the register value DCNT_MAX, and the register value dcnt_b are set according to the number of times of continuous data (cut_same), and the sign of the minute change that occurs in the input data IN The register value pnm is set according to the polarity.
図9の例では、レジスタ値shiftが2であり、レジスタ値pnmが0(負極性)であることから、分散値dxは、−16LSBを2ビット右シフトさせた値、すなわち、−4LSB(=−16LSB/4)となる。 In the example of FIG. 9, since the register value shift is 2 and the register value pnm is 0 (negative polarity), the dispersion value dx is a value obtained by shifting -16LSB to the right by 2 bits, that is, -4LSB (= −16LSB / 4).
その後、クロック信号CLKのパルス毎に、レジスタ値dcnt_aが1つずつデクリメントされる。そして、レジスタ値dcnt_aが1となる毎に、分散値dxとして−4LSBの出力が行われる。その余のタイミングでは、分散値dxとして0が出力される。 Thereafter, the register value dcnt_a is decremented by one for each pulse of the clock signal CLK. Every time the register value dcnt_a becomes 1, -4LSB is output as the variance value dx. At the remaining timing, 0 is output as the variance value dx.
また、レジスタ値dcnt_aが0となるタイミングで、レジスタ値dcnt_bが1つデクリメントされ、レジスタ値dcnt_aが初期値(=DCNT_MAX)にリセットされる。なお、レジスタ値dcnt_aのリセット動作(延いては分散値dxの出力処理)は、レジスタ値dcnt_bが0となるまで繰り返される。 At the timing when the register value dcnt_a becomes 0, the register value dcnt_b is decremented by 1, and the register value dcnt_a is reset to the initial value (= DCNT_MAX). Note that the reset operation of the register value dcnt_a (and the output process of the distributed value dx) is repeated until the register value dcnt_b becomes zero.
図9の例では、レジスタ値DCNT_MAXが6であり、レジスタ値dcnt_bの初期値が4であることから、分散値dxの出力処理は、クロック信号CLKの6パルス毎に1回ずつ、合計4回実施されることになる。 In the example of FIG. 9, since the register value DCNT_MAX is 6 and the initial value of the register value dcnt_b is 4, the output process of the distributed value dx is performed once every 6 pulses of the clock signal CLK, for a total of 4 times. Will be implemented.
このように、分散値dxの大きさ(−4LSB)と出力回数(4回)は、分散すべき変化量(−16LSB)と、分散値dxの合計量(−4LSB×4回)とが等しくなるように設定される。 Thus, the magnitude of the variance value dx (−4 LSB) and the number of outputs (4 times) are equal to the amount of change (−16 LSB) to be dispersed and the total amount of variance values dx (−4 LSB × 4 times). Is set to be
なお、ロード入力loadにパルスが立ち上がってから、レジスタ値dcnt_bが0となるまでの間、アクティブ出力activeがハイレベル(ax=1)とされる。これにより、制御部214は、データ分散処理部218−xが動作状態であるか停止状態であるかを判断することが可能となる。
The active output active is set to the high level (ax = 1) from when the pulse rises to the load input load until the register value dcnt_b becomes 0. Thereby, the
図10は、データ分散処理テーブルの一例を示す図である。このデータ分散処理テーブルは、連続回数cnt_sameと、レジスタ値dcnt_b、レジスタ値shift、及び、分散出力diff_outとの相関関係を示すものであり、データ分散処理部218−xに実装されている。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the data distribution processing table. This data distribution processing table shows the correlation between the continuous count cnt_same, the register value dcnt_b, the register value shift, and the distributed output diff_out, and is implemented in the data distribution processing unit 218-x.
例えば、cnt_same=16CLKである場合には、dcnt_b=2、shift=1にセットされ、diff_out=±8LSBとなる。すなわち、±16LSBの変化量が±8LSB×2回に分散して出力される。 For example, when cnt_name = 16 CLK, dcnt_b = 2 and shift = 1 are set, and diff_out = ± 8LSB. In other words, the change amount of ± 16 LSB is dispersed and output in ± 8 LSB × 2 times.
また、cnt_same=32CLKである場合には、dcnt_b=4、shift=2にセットされ、diff_out=±4LSBとなる。すなわち、±16LSBの変化量が±4LSB×4回に分散して出力される。 When cnt_name = 32CLK, dcnt_b = 4 and shift = 2 are set, and diff_out = ± 4LSB. In other words, the change amount of ± 16 LSB is dispersed and output in ± 4 LSB × 4 times.
また、cnt_same=64CLKである場合には、dcnt_b=8、shift=3にセットされ、diff_out=±2LSBとなる。すなわち、±16LSBの変化量が±2LSB×8回に分散して出力される。 When cnt_same = 64 CLK, dcnt_b = 8 and shift = 3 are set, and diff_out = ± 2LSB. In other words, the change amount of ± 16 LSB is dispersed and output in ± 2 LSB × 8 times.
また、cnt_same=128CLKである場合には、dcnt_b=16、shift=4にセットされ、diff_out=±1LSBとなる。すなわち、±16LSBの変化量が±1LSB×16回に分散して出力される。 When cnt_same = 128 CLK, dcnt_b = 16 and shift = 4 are set, and diff_out = ± 1LSB. In other words, the change amount of ± 16 LSB is dispersed and output in ± 1 LSB × 16 times.
上記したように、データ分散処理部218−xは、連続データの連続回数(cnt_same)が大きいほど、分散値dxを小さくして分散回数を増やす。このような構成とすることにより、出力データOUTの変動を適切に抑制することが可能となる。 As described above, the data distribution processing unit 218-x decreases the distribution value dx and increases the number of distributions as the number of consecutive continuous data (cnt_same) increases. With such a configuration, it is possible to appropriately suppress fluctuations in the output data OUT.
図11は、分散間隔制御の一例を示す図である。データ分散処理部218−xは、分散値dxの分散回数を変化させることなく、連続データの連続回数(cnt_same)に比例して、分散値dxの分散間隔(レジスタ値DCNT_MAX)を長くセットする機能も備えている。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of distributed interval control. The data distribution processing unit 218-x sets the distribution interval (register value DCNT_MAX) of the distributed value dx longer in proportion to the continuous number of continuous data (cnt_same) without changing the number of distributions of the distributed value dx. It also has.
例えば、cnt_same=16CLKとcnt_same=24CLKとを比較した場合、分散回数はいずれも2回で変わらないが、分散間隔はTaからTbに延長されている。このような構成とすることにより、連続データの入力期間中に分散値dxを均等分散することができるので、出力データOUTの変動を適切に抑制することが可能となる。また、cnt_same=16CLKとcnt_same=32CLKとを比較した場合には、分散回数が2回から4回に増えるので、分散間隔はいずれもTaとなる。 For example, when cnt_same = 16CLK and cnt_same = 24CLK are compared, the number of times of dispersion does not change by two, but the time interval of dispersion is extended from Ta to Tb. With such a configuration, the variance dx can be evenly distributed during the continuous data input period, so that fluctuations in the output data OUT can be appropriately suppressed. In addition, when cnt_name = 16CLK and cnt_name = 32CLK are compared, the number of dispersion increases from 2 to 4, so that the dispersion interval is Ta.
なお、入力データINの微小変化が一定間隔で出現する場合には、データ分散処理部218−xを1つ設けておけば足りると考えられる。一方、入力データINの微小変化が不定期で出現する場合には、一のデータ分散処理部218−xがデータ分散処理を行っている途中に次の微小変化が生じ得ることに鑑み、データ分散処理部218−xを複数設けておくことが望ましい。 If minute changes in the input data IN appear at regular intervals, it may be sufficient to provide one data distribution processing unit 218-x. On the other hand, in the case where minute changes in the input data IN appear irregularly, in view of the fact that the next minute change may occur while one data distribution processing unit 218-x is performing data distribution processing, the data distribution It is desirable to provide a plurality of processing units 218-x.
<差分周波数測定回路への適用例>
図12は、差分周波数測定回路への適用例を示すブロック図である。本適用例の差分周波数測定回路300は、カウンタ部310及び320と、減算部330と、データ分散部340と、ローパスフィルタ部350と、を有する。
<Application example to differential frequency measurement circuit>
FIG. 12 is a block diagram showing an application example to the differential frequency measurement circuit. The differential
カウンタ部310は、ゲート信号Sg(周波数:fg)によって定まるゲート期間Tg(=1/fg)毎に、入力信号IN1(周波数:f1)のパルス数をカウントしてカウント値D1を出力する。
The
カウンタ部320は、上記のゲート期間Tg毎に、入力信号IN2(周波数:f2)のパルス数をカウントしてカウント値D2を出力する。
The
減算部330は、カウント値D1からカウント値D2を差し引いて差分カウント値を生成し、これを入力データINとして出力する。 The subtractor 330 generates a difference count value by subtracting the count value D2 from the count value D1, and outputs this as input data IN.
上記のカウンタ部310及び320と減算部330は、入力信号IN1及びIN2の差分周波数に応じた入力データINを生成する入力データ生成回路として機能する。なお、単一の入力信号を周波数測定の対象とする場合には、入力データ生成回路としてカウンタ部を一つだけ設ければよい。
The
データ分散部340は、入力データINが同一の連続データから微小値(±1LSB)だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて連続データに順次加えながら分散入力データIN’を生成し、これを後段のローパスフィルタ部340に出力する。なお、データ分散部340の構成及び動作は、先述のデータ分散部210と同一であるため、重複した説明は割愛する。
When the input data IN changes by a minute value (± 1 LSB) from the same continuous data, the
ローパスフィルタ部350は、上記のゲート期間Tg毎に得られる一連の分散入力データIN’にローパスフィルタ処理(カットオフ周波数:fc)を施して、出力データOUTを生成するデジタルフィルタ回路である。ローパスフィルタ部350としては、例えば図1のデジタルフィルタ回路100を用いることができる。
The low-
上記構成から成る周波数測定回路300では、カウンタ部310及び320として、比較的短いゲート期間Tg(1s以下)で入力信号IN1及びIN2のパルス数をカウントする方式のカウンタ部(いわゆる短ゲートタイムカウンタ部)が用いられている。このような方式を採用したカウンタ部310及び320からゲート期間Tg毎に出力される一連のカウント値D1及びD2は、ある種のパルス列として振る舞い、入力信号IN1及びIN2の周波数変化に応じて各々の頻度(粗密)が変化する。
In the
入力信号IN1及びIN2の差分周波数に関する情報は、パルス列として振る舞う入力データIN(延いては、分散入力データIN’)の周波数スペクトルの低域成分に存在する。従って、ローパスフィルタ部350を用いて、分散入力データIN’から低域成分を抽出する(量子化誤差に起因する高調波成分を除去する)ことにより、入力信号IN1及びIN2の差分周波数に関する情報を抽出(復調)し、これを出力データOUTとして出力することができる。
Information regarding the difference frequency between the input signals IN1 and IN2 exists in the low frequency component of the frequency spectrum of the input data IN (and thus the distributed input data IN ') that behaves as a pulse train. Therefore, the low-
図13は、入力信号IN2の周波数f2と出力データOUT(16ビット:−32768〜+32767)の標準偏差σとの相関図である。図中の実線は入力データINのデータ分散処理ありの挙動を示しており、図中の破線は入力データINのデータ分散処理なしの挙動を示している。なお、出力データOUTの揺れ具合(ノイズ量)は、その標準偏差σを指標として評価することが可能である。 FIG. 13 is a correlation diagram between the frequency f2 of the input signal IN2 and the standard deviation σ of the output data OUT (16 bits: −32768 to +32767). The solid line in the figure shows the behavior of the input data IN with the data distribution process, and the broken line in the figure shows the behavior of the input data IN without the data distribution process. Note that the degree of fluctuation (noise amount) of the output data OUT can be evaluated using the standard deviation σ as an index.
また、図13では、入力信号IN1の周波数f1を160kHzに固定した上で、入力信号IN2の周波数f2を160kHz近傍でスイープしながら、各周波数において約300ms毎に出力信号OUTを10回ずつ測定し、各10回の測定結果に基づいて標準偏差σを算出した結果が描写されている。 In FIG. 13, the frequency f1 of the input signal IN1 is fixed at 160 kHz, and the output signal OUT is measured 10 times every about 300 ms at each frequency while sweeping the frequency f2 of the input signal IN2 near 160 kHz. The result of calculating the standard deviation σ based on the measurement results of 10 times is depicted.
その結果、入力データINのデータ分散処理なし(破線)では、特定の周波数で出力データOUTのノイズが増大していた。具体的に述べると、周波数f2を160kHzに設定した状態では、標準偏差σが5LSBrms以下であるのに対して、周波数f2を160.02kHzに設定した状態では、標準偏差σが25LSBrmsまで増大していた。 As a result, the noise of the output data OUT increased at a specific frequency without the data distribution processing of the input data IN (broken line). More specifically, when the frequency f2 is set to 160 kHz, the standard deviation σ is 5 LSBrms or less, whereas when the frequency f2 is set to 160.02 kHz, the standard deviation σ increases to 25 LSBrms. It was.
このように特定の周波数で生じるノイズ増大は、入力データINの平均値が整数(例えば「8」)よりも僅かに小さくなると、先出の図4で示したように、入力データINがクロック信号CLKの複数周期に亘って「8」に維持された後、一周期だけ「7」に微小変化するという状態が繰り返されることに起因する。 As described above, when the average value of the input data IN is slightly smaller than an integer (for example, “8”), the noise increase occurring at a specific frequency causes the input data IN to become a clock signal as shown in FIG. This is due to the fact that after being maintained at “8” over a plurality of cycles of CLK, the state of minute change to “7” for one cycle is repeated.
一方、入力データINのデータ分散処理あり(実線)では、周波数f2を160.02kHzに設定した状態であっても、標準偏差σがほぼ8LSBrmsまで低下することが確認された。従って、本適用例の周波数測定回路300であれば、入力信号IN1及びIN2の差分周波数を精度良く測定することが可能となる。
On the other hand, it was confirmed that the standard deviation σ decreased to almost 8LSBrms even when the frequency f2 was set to 160.02 kHz when the input data IN was distributed (solid line). Therefore, the
<電子機器への適用例>
図14及び図15は、それぞれ周波数測定回路が搭載される電子機器の第1構成例(リモコン)を示すブロック図及び外観図である。本構成例のリモコン400は、その内部にMEMS[micro electro mechanical systems]モーションセンサ410及び420と、差分周波数測定IC430と、マイコン440と、を有する。
<Application examples to electronic devices>
14 and 15 are a block diagram and an external view showing a first configuration example (remote control) of an electronic device on which the frequency measurement circuit is mounted, respectively. The
MEMSモーションセンサ410及び420は、それぞれ、リモコン400に設けられたボタンの動き(押し具合)に応じて、互いに異なる出力特性(感受性)を持って周波数が変化する入力信号IN1及びIN2を生成する。例えば、或るボタンが押下されたときに、MEMSモーションセンサ410は、ボタンの動きに対して入力信号IN1の周波数を比較的緩慢に変化させる一方、MEMSモーションセンサ420は、ボタンの動きに対して入力信号IN2の周波数を比較的急峻に変化させる。その結果、入力信号IN1及びIN2の差分周波数は、ボタンの動きに応じて変化することになる。
The
差分周波数測定IC430は、先の周波数測定回路300を集積化して成り、入力信号IN1及びIN2の差分周波数に応じた出力データOUTを生成するモノリシック半導体装置である。なお、周波数測定回路300を半導体装置として実現するのではなく、市販のディスクリート部品を用いて組み立てることも可能である。
The differential
マイコン440は、出力データOUTに応じた演算処理を行い、ボタンが押されているか否かをデジタル的に検出するだけでなく、ボタンがどの程度の力で押されているかをアナログ的に検出する。
The
本構成例のリモコン400であれば、例えば、ボタンを強く押下したときには第1の処理を行う一方、ボタンを弱く押下したときには第2の処理を行うというように、単一のボタンに複数の機能を持たせることができるので、リモコン400の多機能化と小型化を両立することが可能となる。
In the case of the
図16は、電子機器の第2構成例(センシング機器)を示すブロック図である。第2構成例の電子機器500は、センサ510と、ADコンバータ520と、データ分散回路530と、デジタルフィルタ回路540と、マイコン550と、を有する。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a second configuration example (sensing device) of the electronic device. The
センサ510は、アナログのセンサ信号Daを生成する。センサ510としては、光センサ、温度センサ、モーションセンサなど、いかなるセンサを用いても構わない。
The
ADコンバータ520は、アナログのセンサ信号DaをAD変換してデジタルの入力データINを生成する。
The
データ分散回路530は、入力データINが同一の連続データから微小値だけ変化したときに、その変化量を複数回に分散させて連続データに順次加えながら分散入力データIN’を生成し、これを後段のデジタルフィルタ回路540に出力する。なお、データ分散回路530の構成及び動作は、先のデータ分散部210と同一であるため、重複した説明は割愛する。
When the input data IN changes by a minute value from the same continuous data, the
デジタルフィルタ回路540は、分散入力データIN’に所定のフィルタ処理を施して出力データOUTを生成する。なお、デジタルフィルタ回路540としては、例えば、図1のデジタルフィルタ回路100を用いることができる。
The
マイコン550は、出力データOUTに応じた処理を行う処理装置である。なお、処理装置としては、マイコン550に限らず、DSP[digital signal processor]やFPGA[field-programmable gate array]、或いは、パソコンなどを用いることもできる。
The
このように、データ分散回路530は、リモコンだけでなく、様々なセンシング機器にも適用することが可能である。
As described above, the
図17は、電子機器の第3構成例(オーディオ機器)を示すブロック図である。本構成例の電子機器500は、先の第2構成例とほぼ同様の構成であり、センサ510に代えてマイク560を有し、マイコン550に代えて録音装置570を有する。このように、データ分散回路530は、オーディオ機器にも適用することが可能である。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a third configuration example (audio device) of the electronic device. The
<差分周波数測定回路>
図18は、差分周波数測定回路の第1構成例を示すブロック図である。本構成例の差分周波数測定回路600は、入力信号IN1(周波数:f1)と入力信号IN2(周波数:f2<f1)との差分周波数(f1−f2)に応じた出力信号OUTを生成する回路であり、差分信号生成部610−X(ただしX=1、2、…、x)と、加算部620と、ローパスフィルタ部630と、遅延部640−Y(ただしY=1、2、…、y(=x−1))と、を有する。
<Differential frequency measurement circuit>
FIG. 18 is a block diagram illustrating a first configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
差分信号生成部610−Xは、入力信号IN1及びIN2の差分周波数(f1−f2)に応じたnビットの差分データBXを生成する回路ブロックであり、Dフリップフロップ611−Xと、カウンタ部612−Xと、を含む。なお、差分信号生成部610−Xは、2m個(ただしmは自然数)設けることが望ましい。このような構成とすることにより、加算部620で生成される総和データCが(n+m)ビットとなるので、差分周波数測定回路600の設計が容易となる。
The difference signal generation unit 610-X is a circuit block that generates n-bit difference data BX corresponding to the difference frequency (f1-f2) between the input signals IN1 and IN2, and includes a D flip-flop 611-X and a
Dフリップフロップ611−Xは、入力信号IN1がクロック信号として入力され、入力信号IN2がデータ信号として入力される順序回路である。 The D flip-flop 611-X is a sequential circuit in which the input signal IN1 is input as a clock signal and the input signal IN2 is input as a data signal.
カウンタ部612−Xは、ゲート信号Sg(周波数:fg)によって定まるゲート期間(=1/fg)毎に、Dフリップフロップ611−Xで生成される出力信号AXのパルス数をカウントし、そのカウント値をnビットの差分データBXとして出力する。 The counter unit 612-X counts the number of pulses of the output signal AX generated by the D flip-flop 611-X every gate period (= 1 / fg) determined by the gate signal Sg (frequency: fg), and the count The value is output as n-bit difference data BX.
加算部620は、差分データBXの総和を取ることにより、(n+m)ビットの総和データCを生成する。
The
ローパスフィルタ部630は、総和データCにローパスフィルタ処理を施して出力信号OUTを生成するデジタルフィルタ回路である。
The low-
遅延部640−Yは、入力信号IN1が複数の差分信号生成部610−Xに対して各々異なる位相で入力されるように遅延を与える。図18の例において、差分信号生成部610−1には、入力信号IN1が遅延なく入力されている。また、差分信号生成部610−2には、入力信号IN1を遅延部640−1で1回遅延させた遅延入力信号IN1d1が入力されている。また、差分信号生成部610−xには、入力信号IN1を遅延部640−1〜yでY回遅延させた遅延信号IN1dyが入力されている。 The delay unit 640-Y provides a delay so that the input signal IN1 is input to the plurality of differential signal generation units 610-X with different phases. In the example of FIG. 18, the input signal IN1 is input to the differential signal generation unit 610-1 without delay. Further, the differential signal generation unit 610-2 receives a delayed input signal IN1d1 obtained by delaying the input signal IN1 by the delay unit 640-1 once. Further, the differential signal generation unit 610-x receives a delay signal IN1dy obtained by delaying the input signal IN1 Y times by the delay units 640-1 to y.
なお、遅延部640−Yとしては、バッファ(ないしはディレイバッファ)を用いることができる。バッファは、インバータを偶数個直列に接続することで形成される。なお、バッファのうち、遅延量の大きいものはディレイバッファと呼ばれる。ディレイバッファは、インバータの個数を増やすか、或いは、2つのインバータ間に抵抗とキャパシタを挿入して遅延を持たせることにより形成される。 As the delay unit 640-Y, a buffer (or a delay buffer) can be used. The buffer is formed by connecting an even number of inverters in series. A buffer having a large delay amount is called a delay buffer. The delay buffer is formed by increasing the number of inverters or inserting a resistor and a capacitor between the two inverters to provide a delay.
なお、2m個の差分信号生成部610−Xを設ける場合には、入力信号IN1の周期T1(=1/f1)に対して、遅延部640−Y毎の遅延量をT1/2mに設定することが望ましい。 When 2 m differential signal generation units 610-X are provided, the delay amount for each delay unit 640-Y is set to T1 / 2 m with respect to the cycle T1 (= 1 / f1) of the input signal IN1. It is desirable to set.
このように、複数の差分信号生成部610−Xに対して入力信号IN1を異なる位相で入力することにより、ローパスフィルタ部630のカットオフ周波数を不要に低下させることなく、出力信号OUTのノイズを抑制することが可能となる。例えば、差分信号生成部610−Xを2m個設けた場合には、出力信号OUTのビット数がmビット増加するので、出力信号OUTのノイズは1/2mになる。
In this way, by inputting the input signal IN1 with different phases to the plurality of differential signal generation units 610-X, the noise of the output signal OUT is reduced without unnecessarily reducing the cutoff frequency of the low-
図19は、入力信号IN1及びIN2の差分周波数(f1−f2)と出力信号OUTの標準偏差σとの相関図である。図中の実線は、複数の差分信号生成部610−Xに対して入力信号IN1を異なる位相で入力した場合の挙動を示しており、図中の破線は、差分信号生成部610を一つだけ設けた場合の挙動(従来の挙動)を示している。
FIG. 19 is a correlation diagram between the difference frequency (f1−f2) between the input signals IN1 and IN2 and the standard deviation σ of the output signal OUT. The solid line in the figure shows the behavior when the input signal IN1 is input to the plurality of differential signal generation units 610-X with different phases, and the broken line in the figure shows only one differential
図中の実線と破線を比べると明らかなように、複数の差分信号生成部610−Xに対して入力信号IN1を異なる位相で入力することにより、出力信号OUTの標準偏差σが大幅に低下することが確認された。従って、本構成例の周波数測定回路600であれば、入力信号IN1及びIN2の差分周波数を精度良く測定することが可能となる。
As is clear from the comparison between the solid line and the broken line in the figure, the standard deviation σ of the output signal OUT is significantly reduced by inputting the input signal IN1 with different phases to the plurality of differential signal generation units 610-X. It was confirmed. Therefore, the
なお、図18では、差分信号生成部610−Xに単一のDフリップフロップ611−Xが含まれている構成を例示したが、入力信号IN1及びIN2は、互いに非同期で入力されるので、メタステーブル対策が必要となる。 18 illustrates a configuration in which the differential signal generation unit 610-X includes a single D flip-flop 611-X. However, since the input signals IN1 and IN2 are input asynchronously to each other, Table measures are required.
図20は、メタステーブル対策の第1例を示す図である。本構成例のDフリップフロップ611−Xは、Dフリップフロップ611a及び611bを含む。Dフリップフロップ611aには、入力信号IN1(または遅延入力信号IN1dY)がクロック信号として入力されており、入力信号IN2がデータ信号として入力されている。一方、Dフリップフロップ611bには、入力信号IN1(または遅延入力信号IN1dY)がクロック信号として入力されており、Dフリップフロップ611aの出力信号がデータ信号として入力されている。
FIG. 20 is a diagram illustrating a first example of measures against metastable. The D flip-flop 611-X of this configuration example includes D flip-flops 611a and 611b. An input signal IN1 (or delayed input signal IN1dY) is input as a clock signal to the D flip-
図21は、メタステーブル対策の第2例を示す図である。本構成例のDフリップフロップ611−Xは、Dフリップフロップ611a及び611bと、インバータ611cと、を含む。Dフリップフロップ611aには、入力信号IN1(または遅延入力信号IN1dY)がクロック信号として入力されており、入力信号IN2がデータ信号として入力されている。一方、Dフリップフロップ611bには、入力信号IN1(または遅延入力信号IN1dY)の論理反転信号がクロック信号として入力されており、Dフリップフロップ611aの出力信号がデータ信号として入力されている。
FIG. 21 is a diagram illustrating a second example of a countermeasure against metastable. The D flip-flop 611-X of this configuration example includes D flip-flops 611a and 611b, and an
図22は、差分周波数測定回路の第2構成例を示すブロック図である。本構成例の差分周波数測定回路600は、2個の差分信号生成部610−X(ただし、X=1、2)を設けた構成である。本構成例であれば、入力信号IN1の周期T1に対して、遅延部640の遅延量をT1/2に設定することが望ましいので、遅延部640として単純なインバータを用いることができる。
FIG. 22 is a block diagram illustrating a second configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
図23は、差分周波数測定回路の第3構成例を示すブロック図である。本構成例の差分周波数測定回路600は、4個の差分信号生成部610−X(ただし、X=1、2、3、4)を設けた構成である。本構成例において、例えばf1=100kHz(T1=10μs)である場合、遅延部640−Y(ただし、Y=1、2、3)毎の遅延量は、2.5μs(=10μs/22)となる。そのため、遅延部640−Yを一般的なインバータ(遅延量:1ns以下)のみで形成しようとすると、多くの素子が必要となるので、遅延部640−Yの回路規模が大きくなってしまう。
FIG. 23 is a block diagram illustrating a third configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
そこで、第3構成例の差分周波数測定回路600は、周波数fs(例えば10MHz)のクロック信号CLKに同期して入力信号IN1を遅延させるDフリップフロップを用いて、遅延部640−Yを形成する構成とされている。このような構成とすることにより、遅延部640−Yの回路規模を不要に増大させずに済む。
Therefore, the differential
図24は、差分周波数測定回路の第4構成例を示すブロック図である。本構成例の差分周波数測定回路600は、第3構成例(図23)と同様の構成であり、遅延部640−1をDフリップフロップで形成する一方、遅延部640−2及び640−3をいずれもインバータで形成する点に特徴を有している。なお、遅延部640−2では、入力信号IN1にインバータ遅延を与えることにより遅延入力信号IN1d2が生成されている。また、遅延部640−3では、遅延部640−1で生成される遅延入力信号IN1d1にインバータ遅延を与えることにより遅延入力信号IN1d3が生成されている。このような構成とすることにより、遅延部640−Yの回路規模をさらに縮小することが可能となる。
FIG. 24 is a block diagram illustrating a fourth configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
図25は、差分周波数測定回路の第5構成例を示すブロック図である。本構成の差分周波数測定回路600は、第1構成例(図18)と同様の構成であり、入力信号IN1ではなく入力信号IN2に遅延を与える構成とされている。このように、複数の差分信号生成部610−Xに対して入力信号IN2を異なる位相で入力する構成とすることにより、第1構成例と同様、出力信号OUTのノイズを低減して、入力信号IN1及びIN2の差分周波数を精度良く測定することが可能となる。
FIG. 25 is a block diagram illustrating a fifth configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
図26は、差分周波数測定回路の第6構成例を示すブロック図である。本構成例の差分周波数測定回路600は、第3構成例(図23)と同様の構成であり、加算部620に代えてセレクタ部650を設けると共に、分周部660を別途追加した構成とされている。
FIG. 26 is a block diagram illustrating a sixth configuration example of the differential frequency measurement circuit. The differential
セレクタ部650は、2ビットの選択信号MUX2に応じて4系統の差分信号B1〜B4を巡回的に選択出力する。例えば、セレクタ部650は、選択信号MUX2が「11」であるときに差分信号B1を選択出力し、選択信号MUX2が「10」であるときに差分信号B2を選択出力し、選択信号MUX2が「01」であるときに差分信号B3を選択出力し、選択信号MUX2が「00」であるときに差分信号B4を選択出力する。
The
分周部660は、10MHzのクロック信号CLKから10kHzの上位ビット信号BITaと20kHzの下位ビット信号BITbを生成し、これらを2ビットの選択信号MUX2としてセレクタ部650に出力する一方、上位ビット信号BITaのみをゲート信号Sgとして差分信号生成部610−Xに出力する。
The
このような構成とすることにより、ローパスフィルタ部630から出力される選択出力信号Cのサンプル数を増やすことができるので、入力信号IN1及びIN2の差分周波数を精度良く測定することが可能となる。
With this configuration, the number of samples of the selection output signal C output from the low-
また、加算部620またはセレクタ部650と、ローパスフィルタ部630との間に、先出のデータ分散部210(図6)を挿入することより、さらなるノイズ低減を図ることも可能である。
Further, noise can be further reduced by inserting the above-described data distribution unit 210 (FIG. 6) between the
なお、上記で説明した差分周波数測定回路600は、先出の差分周波数測定回路300と同じく、様々な電子機器に組み込むことが可能である。
Note that the differential
<周波数測定回路への適用例>
図27は、周波数測定回路への適用例を示すブロック図である。本構成例の周波数測定回路700は、第1構成例(図18)の差分周波数測定回路600をシングル入力形式に変更した構成であり、差分信号生成部610−Xに代えてカウンタ部710−X(ただしX=1、2、…、x)が設けられている以外、基本的な構成は第1構成例と同様である。
<Application example to frequency measurement circuit>
FIG. 27 is a block diagram showing an application example to the frequency measurement circuit. The
カウンタ部710−Xは、ゲート信号Sgによって定まるゲート期間毎に入力信号IN(または遅延入力信号INdY)のパルス数をカウントしてカウント値BXを出力する。 The counter unit 710-X counts the number of pulses of the input signal IN (or delayed input signal INdY) for each gate period determined by the gate signal Sg, and outputs a count value BX.
このように、複数のカウンタ部710−Xに対して入力信号INを異なる位相で各々入力することにより、入力信号INの周波数を精度良く測定することが可能となる。 In this way, by inputting the input signal IN to the counter units 710-X with different phases, the frequency of the input signal IN can be measured with high accuracy.
<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The various technical features disclosed in the present specification can be variously modified within the scope of the technical creation in addition to the above-described embodiment. That is, the above-described embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the technical scope of the present invention is indicated not by the description of the above-described embodiment but by the scope of the claims. It should be understood that all modifications that fall within the meaning and range equivalent to the terms of the claims are included.
本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第1の発明に係るデータ分散回路は、例えば、センサの信号処理部、オーディオ機器、及び、画像処理装置(デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、DVD再生装置)などに利用することが可能である。 Among various inventions disclosed in this specification, a data distribution circuit according to a first invention includes, for example, a signal processing unit of a sensor, an audio device, and an image processing device (digital still camera, digital video camera). , DVD playback device) and the like.
また、本明細書中に開示されている種々の発明のうち、第2の発明に係る周波数測定回路は、例えば、リモコンのスイッチ判定回路、PLL回路、及び高周波回路(無線通信回路)などに利用することが可能である。 Of the various inventions disclosed in this specification, the frequency measurement circuit according to the second invention is used for, for example, a switch determination circuit of a remote control, a PLL circuit, and a high frequency circuit (wireless communication circuit). Is possible.
100 デジタルフィルタ回路
101 乗算部
102 加算部
103 遅延部
104 乗算部
200 データ処理回路
210 データ分散部
211 連続データ保持部
211a 入力遅延レジスタ
211b 一致判定部
211c 連続データレジスタ
212 微小変化検出部
213 連続回数検出部
214 制御部
215 セレクタ部
216 ORゲート部
217 乗算部
218 データ分散処理部
218a〜218e レジスタ
219a〜219c 加算部
220 デジタルフィルタ部
300 差分周波数測定回路
310、320 カウンタ部(短ゲートタイムカウンタ部)
330 減算部
340 データ分散部
350 ローパスフィルタ部
400 電子機器(リモコン)
410、420 MEMSモーションセンサ
430 差分周波数測定IC
440 マイコン
500 電子機器(センシング機器、オーディオ機器など)
510 センサ(光、温度、モーションなど)
520 ADコンバータ
530 データ分散回路
540 デジタルフィルタ回路
550 マイコン
560 マイク
570 録音装置
600 差分周波数測定回路
610 差分信号生成部
611 Dフリップフロップ
611a、611b Dフリップフロップ
611c インバータ
612 カウンタ部
620 加算部
630 ローパスフィルタ部
640 遅延部(Dフリップフロップ、インバータなど)
650 セレクタ部
660 分周部
700 周波数測定回路
710 カウンタ部
720 加算部
730 ローパスフィルタ部
740 遅延部
DESCRIPTION OF
330
410, 420
440
510 sensors (light, temperature, motion, etc.)
520
650
Claims (25)
前記入力データの微小変化を検出する微小変化検出部と、
前記連続データの連続回数を検出する連続回数検出部と、
前記微小変化検出部及び前記連続回数検出部の各検出結果に基づいてデータ分散処理を制御する制御部と、
前記制御部の指示に応じて前記入力データと前記連続データの一方を選択出力するセレクタ部と、
前記セレクタ部の出力をゲイン倍する乗算部と、
前記制御部の指示に応じて分散値を出力するデータ分散処理部と、
前記乗算部の出力に前記分散値を加えて後段に出力する加算部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のデータ分散回路。 A continuous data holding unit for holding the continuous data;
A minute change detection unit for detecting minute changes in the input data;
A continuous number detection unit for detecting the continuous number of the continuous data;
A control unit for controlling data distribution processing based on each detection result of the minute change detection unit and the continuous number of times detection unit;
A selector unit that selectively outputs one of the input data and the continuous data in accordance with an instruction from the control unit;
A multiplier for multiplying the output of the selector by a gain;
A data distribution processing unit that outputs a distributed value in accordance with an instruction from the control unit;
An adder that adds the variance to the output of the multiplier and outputs it to the subsequent stage;
The data distribution circuit according to claim 1, comprising:
前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路と、
を有することを特徴とするデータ処理回路。 A data distribution circuit according to any one of claims 1 to 8,
A digital filter circuit provided at a subsequent stage of the data distribution circuit;
A data processing circuit comprising:
請求項1〜請求項8のいずれかに記載のデータ分散回路と、
前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路と、
を有することを特徴とする周波数測定回路。 An input data generation circuit for generating input data according to the frequency of the input signal;
A data distribution circuit according to any one of claims 1 to 8,
A digital filter circuit provided at a subsequent stage of the data distribution circuit;
A frequency measurement circuit comprising:
前記周波数測定回路の測定結果に応じた処理を行う処理装置と、
を有することを特徴とする電子機器。 A frequency measurement circuit according to claim 11;
A processing device for performing processing according to the measurement result of the frequency measurement circuit;
An electronic device comprising:
前記センサ信号をAD変換して入力データを生成するADコンバータと、
請求項1〜請求項8のいずれかに記載のデータ分散回路と、
前記データ分散回路の後段に設けられたデジタルフィルタ回路と、
前記デジタルフィルタ回路の出力データに応じた処理を行う処理装置と、
を有することを特徴とする電子機器。 A sensor that generates a sensor signal;
An AD converter that AD converts the sensor signal to generate input data;
A data distribution circuit according to any one of claims 1 to 8,
A digital filter circuit provided at a subsequent stage of the data distribution circuit;
A processing device for performing processing according to output data of the digital filter circuit;
An electronic device comprising:
第1入力信号と第2入力信号の一方が前記複数の差分信号生成部に対して各々異なる位相で入力されるように遅延を与える遅延部と、
を有し、
複数の差分信号から前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分周波数に応じた出力信号を生成することを特徴とする周波数測定回路。 A plurality of differential signal generators;
A delay unit that gives a delay so that one of the first input signal and the second input signal is input to each of the plurality of differential signal generation units with a different phase;
Have
An output signal corresponding to a difference frequency between the first input signal and the second input signal is generated from a plurality of difference signals.
前記加算部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、
を有することを特徴とする請求項15または請求項16に記載の周波数測定回路。 An adder for summing the plurality of difference signals;
A filter unit that performs filtering on the output of the adder unit to generate the output signal;
The frequency measurement circuit according to claim 15 or 16, characterized by comprising:
前記セレクタ部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、
を有することを特徴とする請求項15または請求項16に記載の周波数測定回路。 A selector unit that cyclically selects and outputs the plurality of difference signals;
A filter unit that filters the output of the selector unit to generate the output signal;
The frequency measurement circuit according to claim 15 or 16, characterized by comprising:
前記第1入力信号がクロック信号として入力されて前記第2入力信号がデータ信号として入力されるDフリップフロップと、
ゲート信号によって定まるゲート期間毎に前記Dフリップフロップの出力パルス数をカウントしてカウント値を出力するカウンタ部と、
を含むことを特徴とする請求項15〜請求項18のいずれかに記載の周波数測定回路。 Each of the plurality of differential signal generators is
A D flip-flop in which the first input signal is input as a clock signal and the second input signal is input as a data signal;
A counter unit that counts the number of output pulses of the D flip-flop for each gate period determined by a gate signal and outputs a count value;
The frequency measurement circuit according to claim 15, further comprising:
前記入力信号が前記複数のカウンタ部に対して各々異なる位相で入力されるように遅延を与える遅延部と、
を有し、
複数のカウント値から前記入力信号の周波数に応じた出力信号を生成することを特徴とする周波数測定回路。 A plurality of counter units for counting the number of pulses of the input signal for each gate period determined by the gate signal and outputting a count value;
A delay unit that gives a delay so that the input signal is input to each of the plurality of counter units at different phases;
Have
An output signal corresponding to the frequency of the input signal is generated from a plurality of count values.
前記加算部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、
を有することを特徴とする請求項21または請求項22に記載の周波数測定回路。 An adder for summing the plurality of count values;
A filter unit that performs filtering on the output of the adder unit to generate the output signal;
The frequency measurement circuit according to claim 21, wherein the frequency measurement circuit has.
前記セレクタ部の出力にフィルタ処理を施して前記出力信号を生成するフィルタ部と、
を有することを特徴とする請求項21または請求項22に記載の周波数測定回路。 A selector unit that cyclically selects and outputs the plurality of count values;
A filter unit that filters the output of the selector unit to generate the output signal;
The frequency measurement circuit according to claim 21, wherein the frequency measurement circuit has.
前記周波数測定回路の測定結果に応じた処理を行う処理装置と、
を有することを特徴とする電子機器。 A frequency measurement circuit according to any one of claims 15 to 24;
A processing device for performing processing according to the measurement result of the frequency measurement circuit;
An electronic device comprising:
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