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JP2018101870A - Digital filter, reciprocal count rate creation circuit, and physical quantity sensor - Google Patents

Digital filter, reciprocal count rate creation circuit, and physical quantity sensor Download PDF

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JP2018101870A JP2016246006A JP2016246006A JP2018101870A JP 2018101870 A JP2018101870 A JP 2018101870A JP 2016246006 A JP2016246006 A JP 2016246006A JP 2016246006 A JP2016246006 A JP 2016246006A JP 2018101870 A JP2018101870 A JP 2018101870A
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正義 轟原
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Abstract

【課題】回路規模を小さくし、消費電力を低減できるデジタルフィルター、レシプロカルカウント値生成回路および物理量センサーを提供すること。【解決手段】周波数デルタシグマ変調されたデルタシグマ変調信号を処理するデジタルフィルターであって、少なくとも1つの移動平均フィルターを含む複数のフィルターを備え、前記複数のフィルターのうちの所定の前記フィルターから出力される第1の信号のビット幅は、最下位ビットを含むビットを削減することで、前記所定のフィルターが処理する第2の信号のビット幅よりも小さく構成されることを特徴とするデジタルフィルター。また、前記複数のフィルターのうちの少なくとも1つの前記フィルターから出力される信号はダウンサンプルされていることが好ましい。【選択図】図1A digital filter, a reciprocal count value generation circuit, and a physical quantity sensor capable of reducing a circuit scale and reducing power consumption are provided. A digital filter for processing a frequency delta-sigma modulated delta-sigma modulated signal, comprising a plurality of filters including at least one moving average filter, and outputting from a predetermined one of the plurality of filters The digital filter is configured such that the bit width of the first signal is smaller than the bit width of the second signal processed by the predetermined filter by reducing the bits including the least significant bit. . Further, it is preferable that a signal output from at least one of the plurality of filters is down-sampled. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、デジタルフィルター、レシプロカルカウント値生成回路および物理量センサーに関するものである。   The present invention relates to a digital filter, a reciprocal count value generation circuit, and a physical quantity sensor.

基準信号(基準クロック)の周波数と被測定信号の周波数との比に対応する信号であるデルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調信号出力装置が知られている。   There is known a frequency delta-sigma modulation signal output device that generates a delta-sigma modulation signal that is a signal corresponding to a ratio between a frequency of a reference signal (reference clock) and a frequency of a signal under measurement.

周波数デルタシグマ変調信号出力装置は、周波数デルタシグマ変調部(以下、「FDSM(Frequency Delta Sigma Modulator)」と言う)を有し、そのFDSMにより、基準信号を用いて被測定信号を周波数デルタシグマ変調し、デルタシグマ変調信号を生成し、出力する。   The frequency delta sigma modulation signal output device has a frequency delta sigma modulation unit (hereinafter referred to as “FDSM (Frequency Delta Sigma Modulator)”), and the signal under measurement is frequency delta sigma modulated using the reference signal by the FDSM. Then, a delta-sigma modulated signal is generated and output.

また、特許文献1には、FDSMおよびローパスフィルター部等を備える周波数測定装置が開示されている。この装置では、ローパスフィルター部の構成を簡素化して低消費電力化を図っている。   Patent Document 1 discloses a frequency measurement device including an FDSM and a low-pass filter unit. In this device, the configuration of the low-pass filter unit is simplified to reduce power consumption.

特開2011−80836号公報JP 2011-80836 A

特許文献1に記載の装置では、信号のビット幅について何ら考慮されておらず、回路規模および消費電力について、改善の余地がある。   In the device described in Patent Document 1, no consideration is given to the bit width of the signal, and there is room for improvement in terms of circuit scale and power consumption.

本発明の目的は、回路規模を小さくし、消費電力を低減できるデジタルフィルター、レシプロカルカウント値生成回路および物理量センサーを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a digital filter, a reciprocal count value generation circuit, and a physical quantity sensor that can reduce the circuit scale and power consumption.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

本発明のデジタルフィルターは、周波数デルタシグマ変調されたデルタシグマ変調信号を処理するデジタルフィルターであって、
少なくとも1つの移動平均フィルターを含む複数のフィルターを備え、
前記複数のフィルターのうちの所定の前記フィルターから出力される第1の信号のビット幅は、最下位ビットを含むビットを削減することで、前記所定のフィルターが処理する第2の信号のビット幅よりも小さく構成されることを特徴とする。
The digital filter of the present invention is a digital filter for processing a frequency delta-sigma modulated delta-sigma modulated signal,
Comprising a plurality of filters including at least one moving average filter;
The bit width of the first signal output from the predetermined filter of the plurality of filters is the bit width of the second signal processed by the predetermined filter by reducing bits including the least significant bit. It is characterized by being configured smaller than.

この発明では、周波数デルタシグマ変調器の特徴の1つである1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、簡素かつ小規模な構成で、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることができ、また、消費電力を低減することができる。また、1次のノイズシェーピング機能が発揮されることにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができ、これにより、デジタルフィルターによりノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。   In the present invention, a necessary and sufficient bit width output can be obtained with a simple and small-scale configuration so as not to impair the first-order noise shaping function which is one of the characteristics of the frequency delta-sigma modulator. In addition, power consumption can be reduced. In addition, since the primary noise shaping function is exhibited, the noise can be effectively shifted to the high frequency side, whereby the noise component can be reduced by the digital filter and the accuracy can be improved. it can.

本発明のデジタルフィルターでは、前記複数のフィルターのうちの少なくとも1つの前記フィルターから出力される信号はダウンサンプルされていることが好ましい。
これにより、動作速度を低下させることにより、消費電力を低減することができる。
In the digital filter of the present invention, it is preferable that a signal output from at least one of the plurality of filters is down-sampled.
Thereby, power consumption can be reduced by lowering the operating speed.

本発明のデジタルフィルターでは、前記複数のフィルターは、電気的に直列に接続されており、
前記複数のフィルターのうちの初段の前記フィルターに入力される信号のビット幅は、前記初段のフィルターに入力される信号の絶対値の表現に必要なビット幅よりも小さいことが好ましい。
In the digital filter of the present invention, the plurality of filters are electrically connected in series,
It is preferable that a bit width of a signal input to the first-stage filter among the plurality of filters is smaller than a bit width necessary for expressing an absolute value of a signal input to the first-stage filter.

これにより、1次のノイズシェーピング効果を保ちつつ、必要なビット幅を小さくすることができる。   As a result, the required bit width can be reduced while maintaining the primary noise shaping effect.

本発明のデジタルフィルターでは、前記複数のフィルターのうちの所定の前記フィルターから出力される信号に対し、補正値による補正を行う補正部を備えることが好ましい。
これにより、ダイナミックレンジを大きくすることができる。
In the digital filter of the present invention, it is preferable that a correction unit that corrects a signal output from the predetermined filter among the plurality of filters by a correction value is provided.
As a result, the dynamic range can be increased.

本発明のデジタルフィルターでは、前記複数のフィルターのすべてが移動平均フィルターであることが好ましい。   In the digital filter of the present invention, it is preferable that all of the plurality of filters are moving average filters.

これにより、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能なデジタルフィルターを実現することができる。   As a result, a digital filter capable of obtaining an output having a necessary and sufficient bit width can be realized with a simple configuration so as not to impair the primary noise shaping function.

本発明のデジタルフィルターでは、前記第1の信号のビット幅は、4の倍数であることが好ましい。   In the digital filter of the present invention, the bit width of the first signal is preferably a multiple of four.

これにより、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能なデジタルフィルターを実現することができる。   As a result, a digital filter capable of obtaining an output having a necessary and sufficient bit width can be realized with a simple configuration so as not to impair the primary noise shaping function.

本発明のレシプロカルカウント値生成回路は、被測定信号で規定されるタイミングで基準クロックをカウントするレシプロカルカウント値生成回路であって、
レシプロカルカウント値を生成するレシプロカルカウント値生成部と、
本発明のデジタルフィルターと、を備えることを特徴とする。
A reciprocal count value generation circuit of the present invention is a reciprocal count value generation circuit that counts a reference clock at a timing defined by a signal under measurement.
A reciprocal count value generation unit for generating a reciprocal count value;
And a digital filter according to the present invention.

この発明では、周波数デルタシグマ変調器の特徴の1つである1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、簡素かつ小規模な構成で、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることができ、また、消費電力を低減することができる。また、1次のノイズシェーピング機能が発揮されることにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができ、これにより、デジタルフィルターによりノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。   In the present invention, a necessary and sufficient bit width output can be obtained with a simple and small-scale configuration so as not to impair the first-order noise shaping function which is one of the characteristics of the frequency delta-sigma modulator. In addition, power consumption can be reduced. In addition, since the primary noise shaping function is exhibited, the noise can be effectively shifted to the high frequency side, whereby the noise component can be reduced by the digital filter and the accuracy can be improved. it can.

本発明の物理量センサーは、物理量を検出する検出部と、
前記検出部から出力された被測定信号が入力される本発明のレシプロカルカウント値生成回路と、を備えることを特徴とする。
The physical quantity sensor of the present invention includes a detection unit that detects a physical quantity,
And a reciprocal count value generation circuit of the present invention to which the signal under measurement output from the detection unit is input.

この発明では、周波数デルタシグマ変調器の特徴の1つである1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、簡素かつ小規模な構成で、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることができ、また、消費電力を低減することができる。また、1次のノイズシェーピング機能が発揮されることにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができ、これにより、デジタルフィルターによりノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。   In the present invention, a necessary and sufficient bit width output can be obtained with a simple and small-scale configuration so as not to impair the first-order noise shaping function which is one of the characteristics of the frequency delta-sigma modulator. In addition, power consumption can be reduced. In addition, since the primary noise shaping function is exhibited, the noise can be effectively shifted to the high frequency side, whereby the noise component can be reduced by the digital filter and the accuracy can be improved. it can.

本発明の物理量センサーでは、前記物理量は振動に関する物理量であることが好ましい。
これにより、振動に関する物理量を精度良く検出することができる。
In the physical quantity sensor of the present invention, the physical quantity is preferably a physical quantity related to vibration.
Thereby, a physical quantity related to vibration can be detected with high accuracy.

本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第1実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a first embodiment of a reciprocal count value generation circuit of the present invention. FIG. 図1に示すレシプロカルカウント値生成回路のデジタルフィルターを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the digital filter of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 図1に示すレシプロカルカウント値生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 1. 本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第2実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of the reciprocal count value generation circuit of this invention. 本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第3実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 3rd Embodiment of the reciprocal count value generation circuit of this invention. 本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第4実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 4th Embodiment of the reciprocal count value generation circuit of this invention. 図6に示すレシプロカルカウント値生成回路の遅延回路を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a delay circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 6. 図6に示すレシプロカルカウント値生成回路のサンプリングレート変換回路を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a sampling rate conversion circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 6. 図6に示すレシプロカルカウント値生成回路のサンプリングレート変換回路の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the sampling rate conversion circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 図6に示すレシプロカルカウント値生成回路のサンプリングレート変換回路の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the sampling rate conversion circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 本発明の物理量センサーの1例である加速度センサーの実施形態における検出部の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the detection part in embodiment of the acceleration sensor which is an example of the physical quantity sensor of this invention. 図11中のA−A線での断面図である。It is sectional drawing in the AA line in FIG.

以下、本発明のデジタルフィルター、レシプロカルカウント値生成回路および物理量センサーを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a digital filter, a reciprocal count value generation circuit, and a physical quantity sensor of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第1実施形態を示すブロック図である。図2は、図1に示すレシプロカルカウント値生成回路のデジタルフィルターを示すブロック図である。図3は、図1に示すレシプロカルカウント値生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図1では、回路中のバスを太線で示す(他の図も同様)。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a reciprocal count value generation circuit according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a digital filter of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. In FIG. 1, buses in the circuit are indicated by bold lines (the same applies to other drawings).

なお、図面には、被測定信号を「Fx」、基準クロック(基準信号)を「Fs」と記載する(他の実施形態の図面も同様)。   In the drawings, the signal under measurement is described as “Fx” and the reference clock (reference signal) is described as “Fs” (the same applies to the drawings of other embodiments).

また、図面には、位相の異なる各被測定信号を区別するために、「Fx」に、添え字(0、1、・・・、31)を付す(他の実施形態の図面も同様)。   In the drawings, subscripts (0, 1,..., 31) are added to “Fx” in order to distinguish the signals under measurement having different phases (the same applies to the drawings of other embodiments).

また、図面には、各ラッチ31から出力された信号を「S」と記載し、前記各信号を区別するために、添え字(0、1、・・・、31)を付す(他の実施形態の図面も同様)。   In the drawing, a signal output from each latch 31 is described as “S”, and a subscript (0, 1,..., 31) is added to distinguish each signal (another implementation). The same applies to the drawings in the form)

また、以下の説明では、被測定信号の位相を異ならせた信号も「被測定信号」と言う。
また、信号のレベルが「ロー(Low)」の場合を「0」、信号のレベルが「ハイ(High)」の場合を「1」とも言う。
In the following description, a signal obtained by changing the phase of the signal under measurement is also referred to as a “signal under measurement”.
Further, the case where the signal level is “Low” is also referred to as “0”, and the case where the signal level is “High” is also referred to as “1”.

また、信号の反転には、信号の立ち上がり、すなわち、信号が「0」から「1」になる場合のみを表す場合と、信号の立ち下がり、すなわち、信号が「1」から「0」になる場合のみを表す場合と、信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方、すなわち、信号が「0」から「1」になる場合および信号が「1」から「0」になる場合の両方を表す場合とが含まれる。   Also, inversion of the signal, only the rising edge of the signal, that is, the case where the signal changes from “0” to “1”, and the falling edge of the signal, that is, the signal changes from “1” to “0”. Only the case, and both the rising and falling edges of the signal, that is, the case where the signal changes from “0” to “1” and the case where the signal changes from “1” to “0”. included.

また、信号の反転エッジは、信号のレベルの反転を表す部分であり、前記の通り、信号の反転エッジには、信号の立ち上がりエッジのみを表す場合と、信号の立ち下がりエッジのみを表す場合と、信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの両方(両エッジ)を表す場合とが含まれる。   The signal inversion edge is a part representing the inversion of the signal level. As described above, the signal inversion edge represents only the rising edge of the signal and only the falling edge of the signal. , Representing both the rising and falling edges (both edges) of the signal.

但し、以下の説明では、基準クロック(基準信号)および被測定信号のそれぞれについて、前記のうちの1つを例に挙げて説明を行う。本実施形態では、基準クロックおよび被測定信号のそれぞれについて、信号の反転は、信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方とする。   However, in the following description, each of the reference clock (reference signal) and the signal under measurement will be described by taking one of them as an example. In this embodiment, for each of the reference clock and the signal under measurement, the inversion of the signal is both the rise and fall of the signal.

すなわち、本実施形態では、カウンター3(第1のカウンター)は、基準クロック(Fs)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを用いて、反転エッジの検出を行い、カウンター11(第2のカウンター)は、基準クロック(Fs)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを用いて、基準クロック(Fs)のカウントを行う。   That is, in the present embodiment, the counter 3 (first counter) detects the inversion edge using the rising edge and falling edge of the reference clock (Fs), and the counter 11 (second counter) The reference clock (Fs) is counted using the rising edge and falling edge of the reference clock (Fs).

これにより実効的に2倍の周波数をカウントすることになり、SN比を向上させることができる。   This effectively counts twice the frequency and improves the S / N ratio.

より詳細には、本実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、基準クロック(Fs)の立ち上がりおよび立ち下がりを検出し、基準クロック(Fs)の立ち上がりおよび立ち下がりに同期するパルス信号(P)を生成する検出回路の1例であるエッジ検出部9を備えている。そして、カウンター3(第1のカウンター)は、エッジ検出部9で生成されたパルス信号(P)を用いて、反転エッジの検出を行い、カウンター11(第2のカウンター)は、エッジ検出部9で生成されたパルス信号(P)を用いて、基準クロック(Fs)のカウントを行う。   More specifically, the reciprocal count value generation circuit 1 of the present embodiment detects the rising and falling edges of the reference clock (Fs), and outputs a pulse signal (P) synchronized with the rising and falling edges of the reference clock (Fs). An edge detection unit 9 which is an example of a detection circuit to be generated is provided. The counter 3 (first counter) detects the inverted edge using the pulse signal (P) generated by the edge detection unit 9, and the counter 11 (second counter) detects the edge detection unit 9 The reference clock (Fs) is counted using the pulse signal (P) generated in step (1).

これにより、簡易な構成で実効的に2倍の周波数をカウントすることになり、SN比を向上させることができる。以下、具体的に説明する。   As a result, the double frequency is effectively counted with a simple configuration, and the SN ratio can be improved. This will be specifically described below.

図1に示すレシプロカルカウント値生成回路1(レシプロカルカウント値生成装置)は、周波数が既知である基準クロック(基準信号)Fsの周波数と被測定信号Fxの周波数との比に対応する値(または前記値を生成するために用いられる値)であるレシプロカルカウント値(レシプロカルカウント値を示す信号)を生成する回路(装置)である。レシプロカルカウント値生成回路1では、レシプロカルカウント方式を採用しており、被測定信号を動作クロックとして用い、その被測定信号の周波数は、基準クロックの周波数よりも低い。   The reciprocal count value generation circuit 1 (reciprocal count value generation device) shown in FIG. 1 has a value corresponding to the ratio between the frequency of the reference clock (reference signal) Fs whose frequency is known and the frequency of the signal to be measured Fx (or the above-mentioned It is a circuit (apparatus) that generates a reciprocal count value (a signal indicating a reciprocal count value), which is a value used to generate a value. The reciprocal count value generation circuit 1 employs a reciprocal count method, uses a signal under measurement as an operation clock, and the frequency of the signal under measurement is lower than the frequency of the reference clock.

まず、レシプロカルカウント値生成回路1の概要について、特許請求の範囲に対応させて簡単に説明し、その後で詳細に説明する。   First, an outline of the reciprocal count value generation circuit 1 will be briefly described in accordance with the scope of claims, and then described in detail.

レシプロカルカウント値生成回路1は、被測定信号(Fx)で規定されるタイミングで基準クロック(Fs)をカウントする回路(レシプロカルカウント値生成回路)であり、レシプロカルカウント値を生成するレシプロカルカウント値生成部10と、デジタルフィルター6とを備えている。このレシプロカルカウント値生成回路1によれば、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能である等の後述するデジタルフィルター6の説明で述べる効果が得られる。   The reciprocal count value generation circuit 1 is a circuit (reciprocal count value generation circuit) that counts the reference clock (Fs) at a timing defined by the signal under measurement (Fx), and a reciprocal count value generation unit that generates a reciprocal count value. 10 and a digital filter 6. According to the reciprocal count value generation circuit 1, a digital filter 6 to be described later can be obtained with a simple configuration so as to obtain an output having a necessary and sufficient bit width so as not to impair the primary noise shaping function. The effect described in the description of can be obtained.

本実施形態では、レシプロカルカウント値生成回路1は、被測定信号(Fx)で規定されるタイミングで基準クロック(Fs)をカウントする回路である。このレシプロカルカウント値生成回路1は、電気的に並列に接続され、位相の異なる複数の被測定信号(Fx)がそれぞれ入力され、基準クロック(Fs)を用いて、複数の被測定信号(Fx)のレベルの反転を表す反転エッジを検出する複数の第1のカウンターの1例である複数のカウンター3と、基準クロック(Fs)をカウントする第2のカウンターの1例であるカウンター11と、カウンター11のカウント値等に基づいてレシプロカルカウント値を生成するレシプロカルカウント値生成部10とを備えている。以下、「電気的に接続」を単に「接続」とも言う。   In this embodiment, the reciprocal count value generation circuit 1 is a circuit that counts the reference clock (Fs) at a timing defined by the signal under measurement (Fx). The reciprocal count value generation circuit 1 is electrically connected in parallel, and a plurality of signals under measurement (Fx) having different phases are respectively input thereto, and a plurality of signals under measurement (Fx) using a reference clock (Fs). A plurality of counters 3 as an example of a plurality of first counters for detecting an inversion edge representing inversion of a level of the counter, a counter 11 as an example of a second counter for counting a reference clock (Fs), and a counter And a reciprocal count value generation unit 10 that generates a reciprocal count value based on 11 count values and the like. Hereinafter, “electrically connected” is also simply referred to as “connection”.

なお、レシプロカルカウント値生成部10の1例としては、例えば、基準クロック(Fs)で規定されるタイミングにおける被測定信号(Fx)の反転エッジの検出数と、前記タイミングにおけるカウンター11のカウント値との積を、被測定信号(Fx)で規定される区間において積算し、レシプロカルカウント値を生成するもの等が挙げられる。   As an example of the reciprocal count value generation unit 10, for example, the number of inversion edges detected in the signal under measurement (Fx) at the timing specified by the reference clock (Fs), the count value of the counter 11 at the timing, Are integrated in the section defined by the signal under measurement (Fx) to generate a reciprocal count value.

このレシプロカルカウント値生成回路1によれば、複数の被測定信号の位相を異ならせるので、周波数の高い複数の基準クロックの位相を異ならせる場合に比べて、消費電力を低減することができる。また、各カウンター3に互いに位相の異なる被測定信号を入力することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音を抑制することができ、これによって、精度を向上させることができる。   According to the reciprocal count value generation circuit 1, since the phases of the plurality of signals under measurement are made different, the power consumption can be reduced compared to the case where the phases of the plurality of reference clocks having high frequencies are made different. Further, by inputting signals under measurement having different phases to each counter 3, it is possible to suppress quantization noise caused by idle tones, thereby improving accuracy.

また、不感期間無く漏れずにカウントすることができ、1次のノイズシェーピング効果が得られ、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができる。これによって、出力側に設けられたデジタルフィルター6により、ノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。また、デジタルフィルター6の構成や処理を簡素化することができる。   Moreover, it is possible to count without leaking without a dead period, a primary noise shaping effect is obtained, and noise can be effectively shifted to the high frequency side. Thereby, the noise component can be reduced by the digital filter 6 provided on the output side, and the accuracy can be improved. In addition, the configuration and processing of the digital filter 6 can be simplified.

また、前記被測定信号の反転エッジの検出数は、複数の被測定信号における信号の立ち上がり数と立ち下がり数の合計値である。これにより、被測定信号の実効入力周波数が2倍になるので、オーバーサンプリング効果によりSN比を向上させることができる。   The number of inversion edges detected in the signal under measurement is the total value of the number of rising edges and the number of falling edges of the signals under measurement. Thereby, since the effective input frequency of the signal under measurement is doubled, the SN ratio can be improved by the oversampling effect.

また、前記被測定信号の反転エッジの検出数は、前記合計値に限らず、複数の被測定信号における信号の立ち上がり数または立ち下がり数であってもよい。これにより、回路構成を簡素化することができる。以下、具体的に説明する。   The number of inversion edges detected in the signal under measurement is not limited to the total value, but may be the number of rising edges or the number of falling edges of signals in a plurality of signals under measurement. Thereby, the circuit configuration can be simplified. This will be specifically described below.

レシプロカルカウント値生成回路1は、エッジ検出部9と、第2のカウンターの1例であるカウンター11と、少なくとも1つの遅延素子12と、複数の第1のカウンターの1例である複数のカウンター3と、複数のラッチ13と、複数のラッチ14と、加算器4と、デジタルフィルター6とを備えている。各カウンター3は、電気的に並列に接続されている。また、遅延素子12の数は、カウンター3の数よりも1つ少ない。本実施形態では、カウンター3の数を32、遅延素子12の数を31とする。また、ラッチ13およびラッチ14の数は、それぞれ、カウンター3の数と等しく、32である。なお、カウンター3の数は、複数であれば特に限定されないが、その上限は、例えば、1000程度とすることができる。   The reciprocal count value generation circuit 1 includes an edge detector 9, a counter 11 as an example of a second counter, at least one delay element 12, and a plurality of counters 3 as an example of a plurality of first counters. A plurality of latches 13, a plurality of latches 14, an adder 4, and a digital filter 6. Each counter 3 is electrically connected in parallel. The number of delay elements 12 is one less than the number of counters 3. In the present embodiment, the number of counters 3 is 32, and the number of delay elements 12 is 31. The number of latches 13 and 14 is equal to the number of counters 3 and is 32. The number of the counters 3 is not particularly limited as long as it is plural, but the upper limit can be set to about 1000, for example.

また、エッジ検出部9と、カウンター11と、各ラッチ14と、加算器4と、デジタルフィルター6とは、入力側から出力側に向って、この順序で接続されている。   The edge detector 9, the counter 11, the latches 14, the adder 4, and the digital filter 6 are connected in this order from the input side to the output side.

カウンター3は、本実施形態では、周波数デルタシグマ変調部(以下、「FDSM(Frequency Delta Sigma Modulator)」と言う)で構成されている。   In the present embodiment, the counter 3 includes a frequency delta sigma modulator (hereinafter referred to as “FDSM (Frequency Delta Sigma Modulator)”).

すなわち、カウンター3は、基準クロック(基準信号)Fsの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期して被測定信号Fxをラッチして第1データを出力するラッチ31(第1ラッチ)と、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期して前記第1データをラッチして第2データを出力するラッチ32(第2ラッチ)と、前記第1データと前記第2データの排他的論理和を演算して出力データを生成する排他的論理和回路33とを備えている。なお、ラッチ31、ラッチ32としては、それぞれ、例えば、Dラッチ等を用いることができ、ラッチ31およびラッチ32は、例えば、Dフリップフロップ回路等で構成される。   That is, the counter 3 latches the signal under test Fx in synchronization with the rising edge and the falling edge of the reference clock (reference signal) Fs and outputs the first data, and the reference clock A latch 32 (second latch) that latches the first data and outputs the second data in synchronization with the rising edge and the falling edge, and calculates an exclusive OR of the first data and the second data. And an exclusive OR circuit 33 for generating output data. For example, a D latch or the like can be used as each of the latch 31 and the latch 32, and the latch 31 and the latch 32 include, for example, a D flip-flop circuit.

また、エッジ検出部9は、遅延素子91と、排他的論理和回路92とを備えている。遅延素子91の出力端子は、排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている。また、遅延素子91としては、本実施形態では、バッファーが用いられている。   The edge detection unit 9 includes a delay element 91 and an exclusive OR circuit 92. The output terminal of the delay element 91 is connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92. As the delay element 91, a buffer is used in the present embodiment.

このエッジ検出部9の出力端子は、カウンター11の入力端子に接続され、カウンター11の出力端子は、各ラッチ14の入力端子に接続されている。そして、ラッチ14の出力端子は、加算器4の入力端子に接続されている。また、カウンター11としては、例えば、アップカウンター等を用いることができる。   The output terminal of the edge detector 9 is connected to the input terminal of the counter 11, and the output terminal of the counter 11 is connected to the input terminal of each latch 14. The output terminal of the latch 14 is connected to the input terminal of the adder 4. As the counter 11, for example, an up counter can be used.

また、エッジ検出部9の出力端子は、各カウンター3のラッチ31のクロック入力端子およびラッチ32のクロック入力端子と、各ラッチ13のクロック入力端子とに、それぞれ、接続されている。また、各ラッチ13の出力端子は、各ラッチ14のクロック入力端子に接続されている。   The output terminals of the edge detector 9 are connected to the clock input terminals of the latches 31 and the latches 32 of the counters 3 and the clock input terminals of the latches 13, respectively. The output terminal of each latch 13 is connected to the clock input terminal of each latch 14.

また、各カウンター3の出力端子は、それぞれ、そのカウンター3に対応するラッチ13の入力端子に接続されている。また、各ラッチ13の出力端子は、それぞれ、そのラッチ13に対応するラッチ14のクロック入力端子に接続されている。また、ラッチ13およびラッチ14としては、それぞれ、例えば、Dラッチ等を用いることができる。   The output terminal of each counter 3 is connected to the input terminal of the latch 13 corresponding to the counter 3. The output terminal of each latch 13 is connected to the clock input terminal of the latch 14 corresponding to the latch 13. In addition, as the latch 13 and the latch 14, for example, a D latch or the like can be used.

また、遅延素子12は、被測定信号を遅延する機能を有しており、隣り合う2つのカウンター3の入力側において、その2つのカウンター3の間に接続されている。したがって、被測定信号は、所定のカウンター3のラッチ31に入力され、また、被測定信号は、遅延素子12で遅延され、別のカウンター3のラッチ31に入力され、以下、同様に、被測定信号は、遅延素子12でさらに遅延され、別のカウンター3のラッチ31に入力される。また、遅延素子12としては、本実施形態では、バッファーが用いられている。   The delay element 12 has a function of delaying the signal under measurement, and is connected between the two counters 3 on the input side of the two adjacent counters 3. Therefore, the signal under measurement is input to the latch 31 of the predetermined counter 3, and the signal under measurement is delayed by the delay element 12 and input to the latch 31 of another counter 3. The signal is further delayed by the delay element 12 and input to the latch 31 of another counter 3. In the present embodiment, a buffer is used as the delay element 12.

次に、デジタルフィルター6について説明する。
まず、デジタルフィルター6の概要について、特許請求の範囲に対応させて簡単に説明し、その後で詳細に説明する。
Next, the digital filter 6 will be described.
First, an outline of the digital filter 6 will be briefly described in accordance with the scope of claims, and then described in detail.

デジタルフィルター6は、周波数デルタシグマ変調されたデルタシグマ変調信号を処理するデジタルフィルターである。このデジタルフィルター6は、少なくとも1つの移動平均フィルターを含む複数のフィルター、本実施形態では、移動平均フィルター61、62、63、64、65を備えている(図2参照)。また、複数のフィルターのうちの所定のフィルター、本実施形態では、移動平均フィルター65から出力される第1の信号(減算器653から出力された信号)のビット幅(フィルター出力ビット幅)は、最下位ビットを含むビットを削減することで、移動平均フィルター65(所定のフィルター)が処理する第2の信号(加算器651から出力された信号)のビット幅(フィルター処理ビット幅)よりも小さく構成される。   The digital filter 6 is a digital filter that processes a delta-sigma modulated signal subjected to frequency delta-sigma modulation. The digital filter 6 includes a plurality of filters including at least one moving average filter, and in this embodiment, moving average filters 61, 62, 63, 64, and 65 (see FIG. 2). In addition, in the present embodiment, the bit width (filter output bit width) of the first signal output from the moving average filter 65 (the signal output from the subtractor 653) is a predetermined filter among the plurality of filters. By reducing the bits including the least significant bit, the bit width (filtering bit width) of the second signal (the signal output from the adder 651) processed by the moving average filter 65 (predetermined filter) is reduced. Composed.

これにより、周波数デルタシグマ変調器の特徴の1つである1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、簡素かつ小規模な構成で、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることができ、また、消費電力を低減することができる。また、1次のノイズシェーピング機能が発揮されることにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができ、これにより、デジタルフィルター6によりノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。   This makes it possible to obtain a necessary and sufficient bit width output with a simple and small-scale configuration so as not to impair the first-order noise shaping function which is one of the features of the frequency delta-sigma modulator. , Power consumption can be reduced. In addition, since the primary noise shaping function is exhibited, it is possible to effectively shift noise to the high frequency side, thereby reducing noise components by the digital filter 6 and improving accuracy. Can do.

また、デジタルフィルター6では、移動平均フィルター61〜移動平均フィルター65(複数のフィルター)のうちの少なくとも1つの移動平均フィルター(フィルター)から出力される信号はダウンサンプル(分周)されている。本実施形態では、移動平均フィルター62、64から出力される信号がダウンサンプルされている。これにより、動作速度を低下させることにより、消費電力を低減することができる。   Further, in the digital filter 6, a signal output from at least one moving average filter (filter) among the moving average filter 61 to the moving average filter 65 (a plurality of filters) is down-sampled (divided). In the present embodiment, the signals output from the moving average filters 62 and 64 are downsampled. Thereby, power consumption can be reduced by lowering the operating speed.

また、デジタルフィルター6では、移動平均フィルター61〜移動平均フィルター65(複数のフィルター)は、電気的に直列に接続されている。すなわち、加算器4の出力側から移動平均フィルター61、62、63、64、65の順に接続されている。また、移動平均フィルター61〜移動平均フィルター65(複数のフィルター)のうちの初段の移動平均フィルター61(フィルター)に入力される信号のビット幅は、初段の移動平均フィルター61(フィルター)に入力される信号の絶対値(入力信号絶対値)の表現に必要なビット幅よりも小さい。これにより、1次のノイズシェーピング効果を保ちつつ、必要なビット幅を小さくすることができる。   In the digital filter 6, the moving average filter 61 to the moving average filter 65 (a plurality of filters) are electrically connected in series. That is, the moving average filters 61, 62, 63, 64, 65 are connected in order from the output side of the adder 4. The bit width of the signal input to the first-stage moving average filter 61 (filter) of the moving average filter 61 to the moving average filter 65 (multiple filters) is input to the first-stage moving average filter 61 (filter). Smaller than the bit width necessary for expressing the absolute value of the signal (the absolute value of the input signal). As a result, the required bit width can be reduced while maintaining the primary noise shaping effect.

また、デジタルフィルター6は、複数のフィルターのうちの所定のフィルター、本実施形態では、移動平均フィルター61、65から出力される信号に対し、補正値による補正を行う補正部の1例である加算器66および加算器67を備えている。これにより、ダイナミックレンジを大きくすることができる。   In addition, the digital filter 6 is an addition that is an example of a correction unit that performs correction using a correction value for a predetermined filter among a plurality of filters, in this embodiment, signals output from the moving average filters 61 and 65. A device 66 and an adder 67 are provided. As a result, the dynamic range can be increased.

また、デジタルフィルター6が備える複数のフィルター(移動平均フィルター61〜移動平均フィルター65)のすべてが移動平均フィルターである。これにより、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能なデジタルフィルター6を実現することができる。   All of the plurality of filters (moving average filter 61 to moving average filter 65) included in the digital filter 6 are moving average filters. Thereby, it is possible to realize the digital filter 6 capable of obtaining an output having a necessary and sufficient bit width without impairing the primary noise shaping function with a simple configuration.

また、デジタルフィルター6では、第1の信号のビット幅は、4の倍数である。これにより、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能なデジタルフィルター6を実現することができる。以下、具体的に説明する。   In the digital filter 6, the bit width of the first signal is a multiple of four. Thereby, it is possible to realize the digital filter 6 capable of obtaining an output having a necessary and sufficient bit width without impairing the primary noise shaping function with a simple configuration. This will be specifically described below.

図2に示すように、デジタルフィルター6は、複数、本実施形態では、5つ(5段)の移動平均フィルター61、62、63、64および65と、複数、本実施形態では、2つの加算器66および67とを備えている。移動平均フィルター61〜65は、それぞれ、フィルターの1例である。   As shown in FIG. 2, the digital filter 6 includes a plurality of, in this embodiment, five (five stages) moving average filters 61, 62, 63, 64 and 65, and a plurality of, in this embodiment, two additions. Instruments 66 and 67. Each of the moving average filters 61 to 65 is an example of a filter.

また、移動平均フィルター61と、加算器66と、移動平均フィルター62と、移動平均フィルター63と、移動平均フィルター64と、移動平均フィルター65と、加算器67とは、入力側(加算器4の出力側)から出力側に向って、この順序で直列に接続されている。   Further, the moving average filter 61, the adder 66, the moving average filter 62, the moving average filter 63, the moving average filter 64, the moving average filter 65, and the adder 67 are arranged on the input side (of the adder 4). They are connected in series in this order from the output side to the output side.

デジタルフィルター6が備えるフィルターの数は、本実施形態では、5つであるが、これに限定されず、2つ、3つ、4つ、または、6つ以上でもよい。   The number of filters included in the digital filter 6 is five in the present embodiment, but is not limited thereto, and may be two, three, four, or six or more.

また、本実施形態では、デジタルフィルター6が備える複数のフィルターのすべてが移動平均フィルターであるが、これに限定されず、デジタルフィルター6が備える複数のフィルターのうちの少なくとも1つが移動平均フィルターであればよい。この場合、複数のフィルターのうちの移動平均フィルターではないフィルターとしては、例えば、他のローパスフィルター等を用いることができる。   In the present embodiment, all of the plurality of filters included in the digital filter 6 are moving average filters. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the plurality of filters included in the digital filter 6 may be a moving average filter. That's fine. In this case, as a filter that is not a moving average filter among the plurality of filters, for example, another low-pass filter or the like can be used.

まず、1段目(初段)の移動平均フィルター61は、シフトレジスター611と、減算器612とを備えている。シフトレジスター611は、48個前のデータを記憶し、出力する機能を有している。なお、前記「48」は、1例であり、他の数に設定してもよい。   First, the first-stage (first-stage) moving average filter 61 includes a shift register 611 and a subtractor 612. The shift register 611 has a function of storing and outputting 48 previous data. The “48” is an example, and may be set to other numbers.

また、加算器4の出力端子は、移動平均フィルター61のシフトレジスター611の入力端子と、減算器612のプラス側の入力端子とに、それぞれ、接続されている。   The output terminal of the adder 4 is connected to the input terminal of the shift register 611 of the moving average filter 61 and the input terminal on the plus side of the subtractor 612, respectively.

また、シフトレジスター611の出力端子は、減算器612のマイナス側の入力端子に接続されている。   The output terminal of the shift register 611 is connected to the negative input terminal of the subtractor 612.

減算器612では、現在のデータから48個前のデータが減算される。その各データは、それぞれ、加算器4から出力される信号で示される積算されたレシプロカルカウント値の総和である。これにより、減算器612では、レシプロカルカウント値の総和を示すデータを48個分加算したデータが得られる。その理由を以下に説明する。   The subtracter 612 subtracts the previous 48 data from the current data. Each piece of data is the total sum of the accumulated reciprocal count values indicated by the signal output from the adder 4. As a result, the subtracter 612 obtains data obtained by adding 48 pieces of data indicating the sum of the reciprocal count values. The reason will be described below.

まず、レシプロカルカウント値の総和を示すデータの48個分をYi(iは、1〜48の整数)とすると、そのYiは、「(Di−1)−(Di)」で表される。D0は、現在の積算されたレシプロカルカウント値の総和を示すデータ、D1は、1個前の積算されたレシプロカルカウント値の総和を示すデータ、・・・、D48は、48個前の積算されたレシプロカルカウント値の総和を示すデータである。   First, assuming that 48 pieces of data indicating the sum of the reciprocal count values are Yi (i is an integer of 1 to 48), the Yi is represented by “(Di−1) − (Di)”. D0 is data indicating the sum of the current accumulated reciprocal count values, D1 is data indicating the sum of the previous accumulated reciprocal count values,..., D48 is accumulated 48 times earlier. It is data which shows the sum total of a reciprocal count value.

レシプロカルカウント値の総和を示すデータを48個分加算したデータは、「[(D0)−(D1)]+[(D1)−(D2)]+・・・+[(D47)−(D48]」である。それを計算すると、「(D0)−(D48)」となる。これは、現在の積算されたレシプロカルカウント値の総和を示すデータから48個前の積算されたレシプロカルカウント値の総和を示すデータを減算してなるデータである。   Data obtained by adding 48 data indicating the sum of the reciprocal count values is “[(D0) − (D1)] + [(D1) − (D2)] +... + [(D47) − (D48]. When it is calculated, it becomes “(D0) − (D48).” This is the sum of the 48 accumulated previous reciprocal count values from the data indicating the sum of the current accumulated reciprocal count values. This is data obtained by subtracting the data indicating.

また、減算器612の出力端子は、加算器66の一方の入力端子に接続され、加算器66の出力端子は、後述する移動平均フィルター62の加算器621の一方の入力端子に接続されている。また、加算器66の他方の入力端子には、所定の補正値(補正データ)が入力されている。また、加算器66は、補正部の1例であり、この加算器66により、粗い補正、すなわち、粗調整が行われる。本実施形態では、動作クロックとして被測定信号や被測定信号を分周してなる信号を用いているので、動作クロックの周波数は変動する。このため、この補正により、動作クロックの周波数は変動等に伴う信号の不要な桁上がり等を防止することができる。この補正では、例えば、加算器66から出力される信号のビット幅の中心が、ダイナミックレンジの中心になるように、補正値が設定されている。   The output terminal of the subtractor 612 is connected to one input terminal of the adder 66, and the output terminal of the adder 66 is connected to one input terminal of an adder 621 of the moving average filter 62 described later. . A predetermined correction value (correction data) is input to the other input terminal of the adder 66. The adder 66 is an example of a correction unit, and the adder 66 performs rough correction, that is, coarse adjustment. In this embodiment, since the signal under measurement and a signal obtained by dividing the signal under measurement are used as the operation clock, the frequency of the operation clock varies. For this reason, this correction can prevent an unnecessary carry of the signal accompanying fluctuations in the frequency of the operation clock. In this correction, for example, the correction value is set so that the center of the bit width of the signal output from the adder 66 becomes the center of the dynamic range.

2段目の移動平均フィルター62は、加算器621と、シフトレジスター622と、減算器623とを備えている。シフトレジスター622は、48個前のデータを記憶し、出力する機能を有している。なお、前記「48」は、1例であり、他の数に設定してもよい。また、本実施形態では、加算器621は、移動平均フィルター62の構成要素であるが、構成要素から除外してもよい。   The second stage moving average filter 62 includes an adder 621, a shift register 622, and a subtractor 623. The shift register 622 has a function of storing and outputting 48 previous data. The “48” is an example, and may be set to other numbers. In the present embodiment, the adder 621 is a component of the moving average filter 62, but may be excluded from the components.

また、加算器621の出力端子は、シフトレジスター622の入力端子と、減算器623のプラス側の入力端子と、加算器621の他方の入力端子とに、それぞれ、接続されている。   The output terminal of the adder 621 is connected to the input terminal of the shift register 622, the positive input terminal of the subtractor 623, and the other input terminal of the adder 621, respectively.

加算器621では、48個のデータが加算される。そのデータは、加算器66から出力される信号が示すデータである。これにより、48個のデータを加算したデータが得られる。   The adder 621 adds 48 pieces of data. The data is data indicated by a signal output from the adder 66. Thereby, data obtained by adding 48 pieces of data is obtained.

また、シフトレジスター622の出力端子は、減算器623のマイナス側の入力端子に接続されている。減算器623については、減算器612と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the shift register 622 is connected to the negative input terminal of the subtractor 623. Since the subtractor 623 is the same as the subtractor 612, the description thereof is omitted.

また、減算器623の出力端子は、後述する移動平均フィルター63の加算器631の一方の入力端子に接続されている。   The output terminal of the subtracter 623 is connected to one input terminal of an adder 631 of the moving average filter 63 described later.

3段目の移動平均フィルター63は、加算器631と、シフトレジスター632と、減算器633とを備えている。シフトレジスター632は、48個前のデータを記憶し、出力する機能を有している。なお、前記「48」は、1例であり、他の数に設定してもよい。また、本実施形態では、加算器631は、移動平均フィルター63の構成要素であるが、構成要素から除外してもよい。   The third stage moving average filter 63 includes an adder 631, a shift register 632, and a subtractor 633. The shift register 632 has a function of storing and outputting 48 previous data. The “48” is an example, and may be set to other numbers. In the present embodiment, the adder 631 is a component of the moving average filter 63, but may be excluded from the components.

また、加算器631の出力端子は、シフトレジスター632の入力端子と、減算器633のプラス側の入力端子と、加算器631の他方の入力端子とに、それぞれ、接続されている。加算器631については、加算器621と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the adder 631 is connected to the input terminal of the shift register 632, the positive input terminal of the subtractor 633, and the other input terminal of the adder 631. Since the adder 631 is the same as the adder 621, the description thereof is omitted.

また、シフトレジスター632の出力端子は、減算器633のマイナス側の入力端子に接続されている。減算器633については、減算器612と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the shift register 632 is connected to the negative input terminal of the subtractor 633. Since the subtractor 633 is the same as the subtractor 612, the description thereof is omitted.

また、減算器633の出力端子は、後述する移動平均フィルター64の加算器641の一方の入力端子に接続されている。   The output terminal of the subtractor 633 is connected to one input terminal of an adder 641 of the moving average filter 64 described later.

4段目の移動平均フィルター64は、加算器641と、シフトレジスター642と、減算器643とを備えている。シフトレジスター642は、48個前のデータを記憶し、出力する機能を有している。なお、前記「48」は、1例であり、他の数に設定してもよい。また、本実施形態では、加算器641は、移動平均フィルター64の構成要素であるが、構成要素から除外してもよい。   The moving average filter 64 at the fourth stage includes an adder 641, a shift register 642, and a subtractor 643. The shift register 642 has a function of storing and outputting 48 previous data. The “48” is an example, and may be set to other numbers. In the present embodiment, the adder 641 is a component of the moving average filter 64, but may be excluded from the components.

また、加算器641の出力端子は、シフトレジスター642の入力端子と、減算器643のプラス側の入力端子と、加算器641の他方の入力端子とに、それぞれ、接続されている。加算器641については、加算器621と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the adder 641 is connected to the input terminal of the shift register 642, the positive input terminal of the subtractor 643, and the other input terminal of the adder 641. Since the adder 641 is the same as the adder 621, the description thereof is omitted.

また、シフトレジスター642の出力端子は、減算器643のマイナス側の入力端子に接続されている。減算器643については、減算器612と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the shift register 642 is connected to the negative input terminal of the subtractor 643. Since the subtractor 643 is the same as the subtractor 612, description thereof is omitted.

また、減算器643の出力端子は、後述する移動平均フィルター65の加算器651の一方の入力端子に接続されている。   The output terminal of the subtractor 643 is connected to one input terminal of an adder 651 of the moving average filter 65 described later.

5段目(最終段)の移動平均フィルター65は、加算器651と、シフトレジスター652と、減算器653とを備えている。シフトレジスター652は、4個前のデータを記憶し、出力する機能を有している。また、シフトレジスター652の出力するデータがいくつ前にサンプリングしたものであるかについての数(本実施形態では、「4」)は、シフトレジスター611、622、632、642の前記数(本実施形態では、「48」)よりも小さい。なお、前記「4」は、1例であり、他の数に設定してもよい。また、本実施形態では、加算器651は、移動平均フィルター65の構成要素であるが、構成要素から除外してもよい。   The fifth-stage (final stage) moving average filter 65 includes an adder 651, a shift register 652, and a subtractor 653. The shift register 652 has a function of storing and outputting the previous four pieces of data. In addition, the number (in the present embodiment, “4”) of the number of previous samplings of data output from the shift register 652 is the number of shift registers 611, 622, 632, 642 (this embodiment). Then, it is smaller than “48”). Note that “4” is an example, and other numbers may be set. In the present embodiment, the adder 651 is a component of the moving average filter 65, but may be excluded from the components.

また、加算器651の出力端子は、シフトレジスター652の入力端子と、減算器653のプラス側の入力端子と、加算器651の他方の入力端子とに、それぞれ、接続されている。加算器651については、加算器621と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the adder 651 is connected to the input terminal of the shift register 652, the positive input terminal of the subtractor 653, and the other input terminal of the adder 651. Since the adder 651 is the same as the adder 621, the description thereof is omitted.

また、シフトレジスター652の出力端子は、減算器653のマイナス側の入力端子に接続されている。減算器653については、減算器612と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the shift register 652 is connected to the negative input terminal of the subtractor 653. Since the subtractor 653 is the same as the subtractor 612, description thereof is omitted.

また、減算器653の出力端子は、加算器67の一方の入力端子に接続されている。また、加算器67の他方の入力端子には、所定の補正値(補正データ)が入力されている。また、加算器67は、補正部の1例であり、この加算器67により、微細な補正、すなわち、微調整が行われる。この補正により、動作クロックの周波数は変動等に伴う信号の不要な桁上がり等を防止することができる。この補正では、例えば、加算器67から出力される信号のビット幅の中心が、ダイナミックレンジの中心になるように、補正値が設定されている。具体例としては、例えば、加速度センサーに適用する場合は、加速度が加わっていないときの出力が可及的に「0」になるように、加算器66および加算器67に入力されるそれぞれの補正値が設定されている。   The output terminal of the subtracter 653 is connected to one input terminal of the adder 67. A predetermined correction value (correction data) is input to the other input terminal of the adder 67. The adder 67 is an example of a correction unit, and the adder 67 performs fine correction, that is, fine adjustment. By this correction, it is possible to prevent unnecessary carry of the signal accompanying fluctuations in the frequency of the operation clock. In this correction, for example, the correction value is set so that the center of the bit width of the signal output from the adder 67 becomes the center of the dynamic range. As a specific example, for example, when applied to an acceleration sensor, the respective corrections input to the adder 66 and the adder 67 so that the output when no acceleration is applied is as low as possible. Value is set.

なお、各ラッチ14および加算器4により、レシプロカルカウント値生成部10の主要部が構成される。また、デジタルフィルター6をレシプロカルカウント値生成部10の構成要素に含めてもよい。   Each latch 14 and the adder 4 constitute a main part of the reciprocal count value generation unit 10. Further, the digital filter 6 may be included in the constituent elements of the reciprocal count value generation unit 10.

また、被測定信号は、複数のカウンター3のうちの所定のカウンター3のラッチ31の入力端子と、複数の遅延素子12のうちの初段の遅延素子12の入力端子とに、それぞれ、入力されている。   The signal under measurement is input to the input terminal of the latch 31 of the predetermined counter 3 among the plurality of counters 3 and the input terminal of the first delay element 12 among the plurality of delay elements 12. Yes.

また、基準クロックは、エッジ検出部9の排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている遅延素子91の入力端子と、排他的論理和回路92の他方の入力端子とに、それぞれ、入力されている。   Further, the reference clock is supplied to the input terminal of the delay element 91 connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92 of the edge detection unit 9 and the other input terminal of the exclusive OR circuit 92, respectively. Have been entered.

次に、レシプロカルカウント値生成回路1の動作について説明する。
なお、以下の説明では、理解を容易にするため、所定の信号のビット幅(ビット数)や速度(周波数)として、1例を示すが、その1例に限定されない。
Next, the operation of the reciprocal count value generation circuit 1 will be described.
In the following description, for ease of understanding, an example is shown as the bit width (number of bits) and speed (frequency) of a predetermined signal, but the present invention is not limited to that example.

図1に示すように、被測定信号は、複数のカウンター3のうちの所定のカウンター3のラッチ31の入力端子と、複数の遅延素子12のうちの初段の遅延素子12の入力端子とに、それぞれ、入力される。   As shown in FIG. 1, the signal under measurement is supplied to the input terminal of the latch 31 of the predetermined counter 3 of the plurality of counters 3 and the input terminal of the first delay element 12 of the plurality of delay elements 12. Each is entered.

また、基準クロックは、エッジ検出部9の排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている遅延素子91の入力端子と、排他的論理和回路92の他方の入力端子とに、それぞれ、入力される。   Further, the reference clock is supplied to the input terminal of the delay element 91 connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92 of the edge detection unit 9 and the other input terminal of the exclusive OR circuit 92, respectively. Is entered.

また、被測定信号は、遅延素子12で遅延され、別のカウンター3のラッチ31の入力端子に入力される。これにより、各カウンター3のラッチ31の入力端子には、周波数が同一で位相の異なる被測定信号が入力される(図3参照)。   The signal under measurement is delayed by the delay element 12 and input to the input terminal of the latch 31 of another counter 3. As a result, signals under measurement having the same frequency and different phases are input to the input terminals of the latches 31 of the counters 3 (see FIG. 3).

エッジ検出部9では、基準クロック(Fs)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジが検出される。すなわち、エッジ検出部9は、基準クロック(Fs)の立ち上がりエッジに同期したパルスおよび基準クロック(Fs)の立ち下がりエッジに同期したパルスを有するパルス信号(P)を出力する。   The edge detector 9 detects the rising edge and the falling edge of the reference clock (Fs). That is, the edge detector 9 outputs a pulse signal (P) having a pulse synchronized with the rising edge of the reference clock (Fs) and a pulse synchronized with the falling edge of the reference clock (Fs).

また、エッジ検出部9から出力されたパルス信号(P)は、カウンター11に入力され、カウンター11は、エッジ検出部9から出力されるパルス信号(P)のパルスをカウントし、そのパルスのカウント値を出力する。   The pulse signal (P) output from the edge detection unit 9 is input to the counter 11, and the counter 11 counts the pulses of the pulse signal (P) output from the edge detection unit 9, and counts the pulses. Output the value.

また、パルス信号(P)は、各カウンター3のラッチ31のクロック入力端子およびラッチ32のクロック入力端子と、ラッチ13のクロック入力端子とに、それぞれ、入力される。   The pulse signal (P) is input to the clock input terminal of the latch 31 and the clock input terminal of the latch 32 of each counter 3 and the clock input terminal of the latch 13, respectively.

また、各カウンター3では、それぞれ、ラッチ31は、基準クロックの立ち上がりエッジ(エッジ検出部9から出力されたパルス信号のパルスの立ち上がりエッジ)に同期して被測定信号(Fx0〜Fx31)をラッチして第1データを出力し、ラッチ32は、基準クロックの立ち上がりエッジに同期して前記第1データをラッチして第2データを出力し、排他的論理和回路33は、前記第1データと前記第2データの排他的論理和を演算して出力データを生成し、出力する。また、各カウンター3では、それぞれ、ラッチ31は、基準クロックの立ち下がりエッジに同期して被測定信号をラッチして第1データを出力し、ラッチ32は、基準クロックの立ち下がりエッジに同期して前記第1データをラッチして第2データを出力し、排他的論理和回路33は、前記第1データと前記第2データの排他的論理和を演算して出力データを生成し、出力する。すなわち、各カウンター3からは、被測定信号の立ち上がりおよび立ち下がりに対応してそれぞれ「1」が出力され、その他は「0」が出力される。   In each counter 3, the latch 31 latches the signal under measurement (Fx0 to Fx31) in synchronization with the rising edge of the reference clock (the rising edge of the pulse of the pulse signal output from the edge detector 9). The first data is output, the latch 32 latches the first data in synchronization with the rising edge of the reference clock and outputs the second data, and the exclusive OR circuit 33 outputs the first data and the first data. The exclusive OR of the second data is calculated to generate output data and output it. In each counter 3, the latch 31 latches the signal under measurement in synchronization with the falling edge of the reference clock and outputs the first data, and the latch 32 synchronizes with the falling edge of the reference clock. The first data is latched to output the second data, and the exclusive OR circuit 33 calculates the exclusive OR of the first data and the second data to generate and output the output data. . That is, each counter 3 outputs “1” corresponding to the rise and fall of the signal under measurement, and “0” for the others.

また、各カウンター3から出力された信号は、それぞれ、ラッチ13により、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期してラッチされ、出力される。   The signals output from the counters 3 are latched and output by the latch 13 in synchronization with the rising edge and falling edge of the reference clock.

また、カウンター11から出力されたカウント値は、各ラッチ14に入力される。各ラッチ14は、それぞれ、ラッチ13から出力された信号の立ち上がりエッジに同期して前記カウント値をラッチし、出力する。   The count value output from the counter 11 is input to each latch 14. Each latch 14 latches and outputs the count value in synchronization with the rising edge of the signal output from the latch 13.

図3に示す例では、各カウンター3のうちの所定のカウンター3のラッチ14から出力されたカウント値は、被測定信号の立ち上がりで、「6」、立ち下がりで、「34」である。すなわち、このカウンター3のみに着目すると、積算されたレシプロカルカウント値は、「6」と「34」であり、レシプロカルカウント値は、28(=34−6)である。   In the example shown in FIG. 3, the count value output from the latch 14 of a predetermined counter 3 among the counters 3 is “6” at the rising edge of the signal under measurement, and “34” at the falling edge. That is, paying attention only to this counter 3, the integrated reciprocal count values are “6” and “34”, and the reciprocal count value is 28 (= 34−6).

また、他のカウンター3のラッチ14から出力されたカウント値は、被測定信号の立ち上がりで、「7」、立ち下がりで、「34」である。すなわち、このカウンター3のみに着目すると、積算されたレシプロカルカウント値は、「7」と「34」であり、レシプロカルカウント値は、27(=34−7)である。   The count value output from the latch 14 of the other counter 3 is “7” at the rising edge of the signal under measurement, and “34” at the falling edge. That is, paying attention only to this counter 3, the integrated reciprocal count values are “7” and “34”, and the reciprocal count value is 27 (= 34−7).

また、他のカウンター3のラッチ14から出力されたカウント値は、被測定信号の立ち上がりで、「7」、立ち下がりで、「35」である。すなわち、このカウンター3のみに着目すると、積算されたレシプロカルカウント値は、「7」と「35」であり、レシプロカルカウント値は、28(=35−7)である。   The count value output from the latch 14 of the other counter 3 is “7” at the rising edge of the signal under measurement, and “35” at the falling edge. That is, paying attention only to this counter 3, the integrated reciprocal count values are “7” and “35”, and the reciprocal count value is 28 (= 35−7).

また、他のカウンター3のラッチ14から出力されたカウント値は、被測定信号の立ち上がりで、「10」、立ち下がりで、「37」である。すなわち、このカウンター3のみに着目すると、積算されたレシプロカルカウント値は、「10」と「37」であり、レシプロカルカウント値は、27(=37−10)である。   The count value output from the latch 14 of the other counter 3 is “10” at the rising edge of the signal under measurement and “37” at the falling edge. That is, paying attention only to this counter 3, the integrated reciprocal count values are “10” and “37”, and the reciprocal count value is 27 (= 37−10).

次に、加算器4は、各ラッチ14から出力されたカウント値を加算し、出力する。この出力は、積算されたレシプロカルカウント値の総和である。   Next, the adder 4 adds the count value output from each latch 14 and outputs the result. This output is the sum of the accumulated reciprocal count values.

ここで、本実施形態におけるレシプロカルカウント値は、複数のカウンター3の1つ分の出力に相当する値であり、被測定信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの間に含まれる基準クロックの立ち上がりエッジの数である。   Here, the reciprocal count value in this embodiment is a value corresponding to the output of one of the plurality of counters 3, and the rising edge of the reference clock included between the rising edge and the falling edge of the signal under measurement. Is the number of

また、レシプロカルカウント値の総和は、すべてのカウンター3の出力から得られたレシプロカルカウント値を合計した値である。   The sum of the reciprocal count values is a value obtained by summing up the reciprocal count values obtained from the outputs of all the counters 3.

また、本発明におけるレシプロカルカウント値とは、本実施形態における狭義のレシプロカルカウント値に限らず、レシプロカルカウント値の総和、積算されたレシプロカルカウント値、積算されたレシプロカルカウント値の総和等を含む。   In addition, the reciprocal count value in the present invention is not limited to the reciprocal count value in the narrow sense in the present embodiment, but includes a sum of reciprocal count values, an integrated reciprocal count value, an integrated sum of reciprocal count values, and the like.

次に、加算器4から出力された信号は、デジタルフィルター6に入力される。すなわち、図2に示すように、加算器4から出力された信号は、移動平均フィルター61のシフトレジスター611の入力端子と、減算器612のプラス側の入力端子とに、それぞれ、入力される。この移動平均フィルター61に入力される信号、移動平均フィルター61が処理する信号および移動平均フィルター61から出力される信号のビット幅(最小単位)は、同じであり、また、移動平均フィルター61に入力される信号の絶対値(入力信号絶対値)の表現に必要なビット幅よりも小さい。この場合、移動平均フィルター61に入力される信号の周波数の変化分を表現することで、入力信号絶対値の表現に必要なビット幅よりも小さくすることができる。すなわち、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、ビット幅を削減することができ、これにより、デジタルフィルター6の小型化を図ることができ、これによって、消費電力を低減することができる。   Next, the signal output from the adder 4 is input to the digital filter 6. That is, as shown in FIG. 2, the signal output from the adder 4 is input to the input terminal of the shift register 611 of the moving average filter 61 and the input terminal on the plus side of the subtractor 612. The bit width (minimum unit) of the signal input to the moving average filter 61, the signal processed by the moving average filter 61, and the signal output from the moving average filter 61 are the same. The bit width is smaller than the bit width necessary for expressing the absolute value of the received signal (input signal absolute value). In this case, by expressing the change in the frequency of the signal input to the moving average filter 61, the bit width necessary for expressing the absolute value of the input signal can be reduced. That is, the bit width can be reduced so as not to impair the first-order noise shaping function, whereby the digital filter 6 can be reduced in size, and thus power consumption can be reduced.

ここで、移動平均フィルター61に入力される信号、移動平均フィルター61が処理する信号および移動平均フィルター61から出力される信号のビット幅(最小単位)は、例えば、20ビット(20ビットは、1例)である。また、入力信号絶対値の表現に必要なビット幅は、例えば、24ビット(24ビットは、1例)である。   Here, the bit width (minimum unit) of the signal input to the moving average filter 61, the signal processed by the moving average filter 61, and the signal output from the moving average filter 61 is, for example, 20 bits (20 bits is 1). Example). The bit width necessary for expressing the absolute value of the input signal is, for example, 24 bits (24 bits are an example).

また、移動平均フィルター61から移動平均フィルター63の加算器631までの回路に用いられる動作クロックは、被測定信号(Fx)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期した信号であり、例えば、192ksps(サンプル/秒)前後で回路を動作させる。   The operation clock used in the circuit from the moving average filter 61 to the adder 631 of the moving average filter 63 is a signal synchronized with the rising edge and the falling edge of the signal under measurement (Fx), for example, 192 ksps (sample / S) The circuit is operated before and after.

また、移動平均フィルター63の加算器631よりも出力側の回路から移動平均フィルター65の加算器651までの回路に用いられる動作クロックは、被測定信号(Fx)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期した信号を分周してなる信号であり、移動平均フィルター61から移動平均フィルター63の加算器631までの回路に用いられる動作クロックよりも周波数が低い。これは、移動平均フィルター62から出力される信号は、ダウンサンプルされていると言い換えることができる。これにより、動作速度が低下し、消費電力を低減することができる。なお、移動平均フィルター63の加算器631よりも出力側の回路から移動平均フィルター65の加算器651までの回路に用いられる動作クロックは、例えば、96ksps前後で回路を動作させる。   The operation clock used in the circuit from the circuit on the output side of the adder 631 of the moving average filter 63 to the adder 651 of the moving average filter 65 is synchronized with the rising edge and falling edge of the signal under measurement (Fx). This signal is obtained by dividing the signal and has a frequency lower than that of the operation clock used in the circuit from the moving average filter 61 to the adder 631 of the moving average filter 63. In other words, the signal output from the moving average filter 62 is downsampled. As a result, the operating speed can be reduced and the power consumption can be reduced. The operation clock used for the circuit from the circuit on the output side of the adder 631 of the moving average filter 63 to the adder 651 of the moving average filter 65 operates the circuit at around 96 ksps, for example.

また、移動平均フィルター65のシフトレジスター652および減算器653に用いられる動作クロックは、被測定信号(Fx)の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期した信号を分周してなる信号をさらに分周してなる信号であり、移動平均フィルター63の加算器631よりも出力側の回路から移動平均フィルター65の加算器651までの回路に用いられる動作クロックよりも周波数が低い。これは、移動平均フィルター64から出力される信号は、ダウンサンプルされていると言い換えることができる。これにより、動作速度が低下し、消費電力を低減することができる。なお、移動平均フィルター65のシフトレジスター652および減算器653に用いられる動作クロックは、例えば、3.2ksps前後で回路を動作させる。前記192ksps、96ksps、3.2kspsは、それぞれ、1例であり、諸条件に応じて適宜設定される。また、ダウンサンプルの箇所は、前記の箇所に限定されず、諸条件に応じて適宜設定される。   The operation clock used for the shift register 652 and the subtractor 653 of the moving average filter 65 further divides the signal obtained by dividing the signal synchronized with the rising edge and falling edge of the signal under measurement (Fx). The frequency is lower than the operation clock used for the circuit from the circuit on the output side of the adder 631 of the moving average filter 63 to the adder 651 of the moving average filter 65. In other words, the signal output from the moving average filter 64 is downsampled. As a result, the operating speed can be reduced and the power consumption can be reduced. The operation clock used for the shift register 652 and the subtracter 653 of the moving average filter 65 operates the circuit at around 3.2 ksps, for example. The 192 ksps, 96 ksps, and 3.2 ksps are each an example, and are appropriately set according to various conditions. Moreover, the place of a down sample is not limited to the said place, It sets suitably according to various conditions.

シフトレジスター611からは、48個前のデータが出力され、減算器612では、現在のデータから48個前のデータが減算され、これにより、48個のデータを平均してなる48個分の移動平均値(48で除算はしていない値)が得られ、その移動平均値は、加算器66に出力される。このようにして、移動平均フィルター61で、高域周波数成分が遮断または低減される。   Forty-eight previous data is output from the shift register 611, and the subtracter 612 subtracts the previous 48 data from the current data, thereby moving 48 data by averaging the 48 data. An average value (a value not divided by 48) is obtained, and the moving average value is output to the adder 66. In this way, the high frequency component is blocked or reduced by the moving average filter 61.

加算器66では、減算器612から出力されたデータと補正値(補正データ)とが加算され、すなわち、補正が行われ、その加算値が出力される。   In the adder 66, the data output from the subtracter 612 and the correction value (correction data) are added, that is, correction is performed and the addition value is output.

次に、加算器66から出力された信号は、移動平均フィルター62の加算器621の一方の入力端子に入力され、また、加算器621から出力された信号は、加算器621の他方の入力端子に入力され、加算器621では、その両方の信号が示すデータが加算される。そして、加算器621では、最終的に、48個分のデータが加算され、シフトレジスター622の入力端子と、減算器623のプラス側の入力端子とに、それぞれ、入力される。この移動平均フィルター62が処理する信号および移動平均フィルター62から出力される信号のビット幅は、同じであり、また、移動平均フィルター61が処理する信号および移動平均フィルター61から出力される信号のビット幅よりも大きく、例えば、26ビット(26ビットは、1例)である。   Next, the signal output from the adder 66 is input to one input terminal of the adder 621 of the moving average filter 62, and the signal output from the adder 621 is the other input terminal of the adder 621. The adder 621 adds the data indicated by both signals. Then, the adder 621 finally adds 48 pieces of data and inputs them to the input terminal of the shift register 622 and the input terminal on the plus side of the subtractor 623, respectively. The bit width of the signal processed by the moving average filter 62 and the signal output from the moving average filter 62 are the same, and the bit of the signal processed by the moving average filter 61 and the signal output from the moving average filter 61 are the same. It is larger than the width, for example, 26 bits (26 bits is an example).

シフトレジスター622からは、48個前のデータが出力され、減算器623では、現在のデータから48個前のデータが減算され、これにより、48個のデータを平均してなる48個分の移動平均値(48で除算はしていない値)が得られ、その移動平均値は、移動平均フィルター63の加算器631に出力される。このようにして、移動平均フィルター62で、高域周波数成分が遮断または低減される。   Forty-eight previous data is output from the shift register 622, and the subtracter 623 subtracts the previous 48 data from the current data, thereby moving 48 data obtained by averaging the 48 data. An average value (value not divided by 48) is obtained, and the moving average value is output to the adder 631 of the moving average filter 63. In this way, the high frequency component is blocked or reduced by the moving average filter 62.

次に、減算器623から出力された信号は、移動平均フィルター63の加算器631の一方の入力端子に入力され、また、加算器631から出力された信号は、加算器631の他方の入力端子に入力され、加算器631では、その両方の信号が示すデータが加算される。そして、加算器631では、最終的に、48個分のデータが加算され、シフトレジスター632の入力端子と、減算器633のプラス側の入力端子とに、それぞれ、入力される。この移動平均フィルター63が処理する信号および移動平均フィルター63から出力される信号のビット幅は、同じであり、また、移動平均フィルター62が処理する信号および移動平均フィルター62から出力される信号のビット幅よりも大きく、例えば、32ビット(32ビットは、1例)である。   Next, the signal output from the subtractor 623 is input to one input terminal of the adder 631 of the moving average filter 63, and the signal output from the adder 631 is input to the other input terminal of the adder 631. The adder 631 adds the data indicated by both signals. The adder 631 finally adds 48 pieces of data and inputs them to the input terminal of the shift register 632 and the input terminal on the plus side of the subtractor 633, respectively. The bit width of the signal processed by the moving average filter 63 and the signal output from the moving average filter 63 are the same, and the bit of the signal processed by the moving average filter 62 and the signal output from the moving average filter 62 are the same. It is larger than the width, for example, 32 bits (32 bits is an example).

シフトレジスター632からは、48個前のデータが出力され、減算器633では、現在のデータから48個前のデータが減算され、これにより、48個のデータを平均してなる48個分の移動平均値(48で除算はしていない値)が得られ、その移動平均値は、移動平均フィルター64の加算器641に出力される。このようにして、移動平均フィルター63で、高域周波数成分が遮断または低減される。   Forty-eight previous data is output from the shift register 632, and the subtracter 633 subtracts the previous 48 data from the current data, thereby moving 48 data obtained by averaging the 48 data. An average value (value not divided by 48) is obtained, and the moving average value is output to the adder 641 of the moving average filter 64. In this way, the high frequency component is blocked or reduced by the moving average filter 63.

次に、減算器633から出力された信号は、移動平均フィルター64の加算器641の一方の入力端子に入力され、また、加算器641から出力された信号は、加算器641の他方の入力端子に入力され、加算器641では、その両方の信号が示すデータが加算される。そして、加算器641では、最終的に、48個分のデータが加算され、シフトレジスター642の入力端子と、減算器643のプラス側の入力端子とに、それぞれ、入力される。この移動平均フィルター64が処理する信号および移動平均フィルター64から出力される信号のビット幅は、同じであり、また、移動平均フィルター63が処理する信号および移動平均フィルター63から出力される信号のビット幅よりも大きく、例えば、38ビット(38ビットは、1例)である。   Next, the signal output from the subtracter 633 is input to one input terminal of the adder 641 of the moving average filter 64, and the signal output from the adder 641 is input to the other input terminal of the adder 641. The adder 641 adds the data indicated by both signals. Then, the adder 641 finally adds 48 pieces of data and inputs them to the input terminal of the shift register 642 and the input terminal on the plus side of the subtractor 643, respectively. The bit width of the signal processed by the moving average filter 64 and the signal output from the moving average filter 64 are the same, and the bit of the signal processed by the moving average filter 63 and the signal output from the moving average filter 63 are the same. It is larger than the width, for example, 38 bits (38 bits is an example).

シフトレジスター642からは、48個前のデータが出力され、減算器643では、現在のデータから48個前のデータが減算され、これにより、48個のデータを平均してなる48個分の移動平均値(48で除算はしていない値)が得られ、その移動平均値は、移動平均フィルター65の加算器651に出力される。このようにして、移動平均フィルター64で、高域周波数成分が遮断または低減される。   Forty-eight previous data is output from the shift register 642, and the subtractor 643 subtracts the previous 48 data from the current data, thereby moving the 48 data obtained by averaging the 48 data. An average value (value not divided by 48) is obtained, and the moving average value is output to the adder 651 of the moving average filter 65. In this way, the high frequency component is blocked or reduced by the moving average filter 64.

次に、減算器643から出力された信号は、移動平均フィルター65の加算器651の一方の入力端子に入力され、また、加算器651から出力された信号は、加算器651の他方の入力端子に入力され、加算器651では、その両方の信号が示すデータが加算される。そして、加算器651では、最終的に、48個分のデータが加算され、シフトレジスター652の入力端子と、減算器653のプラス側の入力端子とに、それぞれ、入力される。この移動平均フィルター65から出力される信号(第1の信号)のビット幅は、移動平均フィルター65が処理する信号(第2の信号)のビット幅よりも小さい。この場合、移動平均フィルター65が処理する信号の最下位ビットを含むビットを削減することで、ビット幅を小さくする。これにより、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、ビット幅を削減することができ、これにより、デジタルフィルター6の小型化を図ることができ、これによって、消費電力を低減することができる。   Next, the signal output from the subtractor 643 is input to one input terminal of the adder 651 of the moving average filter 65, and the signal output from the adder 651 is the other input terminal of the adder 651. The adder 651 adds the data indicated by both signals. The adder 651 finally adds 48 pieces of data and inputs them to the input terminal of the shift register 652 and the positive input terminal of the subtractor 653, respectively. The bit width of the signal (first signal) output from the moving average filter 65 is smaller than the bit width of the signal (second signal) processed by the moving average filter 65. In this case, the bit width is reduced by reducing the bits including the least significant bit of the signal processed by the moving average filter 65. As a result, the bit width can be reduced so as not to impair the primary noise shaping function, whereby the digital filter 6 can be reduced in size, thereby reducing power consumption. .

なお、本実施形態では、最終段の移動平均フィルター65において、出力される信号のビット幅が処理する信号のビット幅よりも小さくなっているが、このような関係を有する移動平均フィルターは、移動平均フィルター65に限らず、他の移動平均フィルターであってもよい。また、移動平均フィルター61〜移動平均フィルター65のうちの複数の移動平均フィルターが前記の関係を有していてもよい。   In this embodiment, in the moving average filter 65 at the final stage, the bit width of the output signal is smaller than the bit width of the signal to be processed. Not only the average filter 65 but also other moving average filters may be used. A plurality of moving average filters among the moving average filters 61 to 65 may have the above relationship.

また、移動平均フィルター65が処理する信号のビット幅は、移動平均フィルター64が処理する信号および移動平均フィルター64から出力される信号のビット幅よりも大きい。   The bit width of the signal processed by the moving average filter 65 is larger than the bit width of the signal processed by the moving average filter 64 and the signal output from the moving average filter 64.

また、移動平均フィルター65が処理する信号のビット幅は、例えば、45ビット(45ビットは、1例)である。   The bit width of the signal processed by the moving average filter 65 is, for example, 45 bits (45 bits is an example).

また、移動平均フィルター65から出力される信号のビット幅は、例えば、前記45ビットのうちの一部、すなわち、上位nビット(nは、2以上の複数)である。具体例としては、前記45ビットのうちの上位32ビット(32ビットは、1例)である。なお、さらに、前記45ビットのうちの上位のビットを削減することも可能である。   The bit width of the signal output from the moving average filter 65 is, for example, a part of the 45 bits, that is, the upper n bits (n is a plurality of 2 or more). As a specific example, the upper 32 bits of the 45 bits (32 bits are an example). Furthermore, it is possible to reduce the upper bits of the 45 bits.

また、移動平均フィルター65から出力される信号(第1の信号)のビット幅は、4の倍数であることが好ましい。これにより、簡易な構成で、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることが可能なデジタルフィルター6を実現することができる。   The bit width of the signal (first signal) output from the moving average filter 65 is preferably a multiple of 4. Thereby, it is possible to realize the digital filter 6 capable of obtaining an output having a necessary and sufficient bit width without impairing the primary noise shaping function with a simple configuration.

シフトレジスター652からは、4個前のデータが出力され、減算器653では、現在のデータから4個前のデータが減算され、これにより、4個のデータを平均してなる4個分の移動平均値(4で除算はしていない値)が得られ、その移動平均値は、加算器67に出力される。このようにして、移動平均フィルター65で、高域周波数成分が遮断または低減される。   The shift register 652 outputs the previous 4 data, and the subtracter 653 subtracts the previous 4 data from the current data, thereby moving 4 data averaged. An average value (a value not divided by 4) is obtained, and the moving average value is output to the adder 67. In this way, the high frequency component is blocked or reduced by the moving average filter 65.

加算器67では、減算器653から出力されたデータと補正値(補正データ)とが加算され、すなわち、補正が行われ、その加算値が出力される。この出力は、レシプロカルカウント値の総和(移動平均値)である。   In the adder 67, the data output from the subtracter 653 and the correction value (correction data) are added, that is, correction is performed and the addition value is output. This output is the sum of reciprocal count values (moving average value).

以上説明したように、レシプロカルカウント値生成回路1によれば、複数の被測定信号の位相を異ならせるので、周波数の高い複数の基準クロックの位相を異ならせる場合に比べて、消費電力を低減することができる。   As described above, according to the reciprocal count value generation circuit 1, since the phases of the plurality of signals under measurement are made different, the power consumption is reduced compared to the case where the phases of the plurality of reference clocks having high frequencies are made different. be able to.

また、各カウンター3に互いに位相の異なる被測定信号を入力することにより、アイドルトーンに起因する量子化雑音を抑制することができる。これにより、精度を向上させることができる。   Further, by inputting signals under measurement having different phases to each counter 3, quantization noise caused by idle tones can be suppressed. Thereby, accuracy can be improved.

また、不感期間無く漏れずにカウントすることができ、1次のノイズシェーピング効果が得られる。これにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができる。これによって、デジタルフィルター6により、ノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。また、デジタルフィルター6の構成や処理を簡素化することができる。   Moreover, it is possible to count without leaking without a dead period, and a primary noise shaping effect is obtained. Thereby, noise can be effectively shifted to the high frequency side. Thus, the digital filter 6 can reduce noise components and improve accuracy. In addition, the configuration and processing of the digital filter 6 can be simplified.

また、デジタルフィルター6を簡素かつ小規模な構成としつつ、そのデジタルフィルター6により、1次のノイズシェーピング機能を損なわないように、必要かつ十分なビット幅の出力を得ることができ、また、消費電力を低減することができる。   In addition, while the digital filter 6 has a simple and small-scale configuration, the digital filter 6 can obtain an output with a necessary and sufficient bit width so as not to impair the primary noise shaping function. Electric power can be reduced.

また、以下に変形例を説明する。
(1)カウンター3およびカウンター11としては、それぞれ、前記の構成に限定されず、他の構成のカウンターを用いることができる。他のカウンターとしては、例えば、リプルカウンター、フリーランカウンター等が挙げられる。
(2)被測定信号の周波数は、基準クロックの周波数よりも高くてもよい。
Further, modifications will be described below.
(1) The counter 3 and the counter 11 are not limited to the above-described configurations, and counters having other configurations can be used. Examples of other counters include a ripple counter and a free-run counter.
(2) The frequency of the signal under measurement may be higher than the frequency of the reference clock.

<第2実施形態>
図4は、本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第2実施形態を示すブロック図である。
Second Embodiment
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the reciprocal count value generation circuit of the present invention.

以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

なお、第2実施形態では、基準クロックおよび被測定信号のそれぞれについて、信号の反転は、信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方とする。   In the second embodiment, for each of the reference clock and the signal under measurement, the inversion of the signal is both the rise and fall of the signal.

図4に示すように、第2実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、エッジ検出部9と、第2のカウンターの1例であるカウンター11と、ラッチ18と、少なくとも1つの遅延素子(図示せず)と、複数の第1のカウンターの1例であるカウンター30(図示は1つ)と、複数のラッチ17(図示は1つ)と、数え上げ部19と、乗算器25と、カウンター20と、ラッチ24と、ラッチ26と、加算器27と、デジタルフィルター6とを備えている。   As shown in FIG. 4, the reciprocal count value generation circuit 1 of the second embodiment includes an edge detector 9, a counter 11 as an example of a second counter, a latch 18, and at least one delay element (see FIG. Not shown), a counter 30 (one shown) as an example of a plurality of first counters, a plurality of latches 17 (one shown), a counting unit 19, a multiplier 25, and a counter 20 A latch 24, a latch 26, an adder 27, and a digital filter 6.

本実施形態では、カウンター30は、第1実施形態の32個分のカウンター3と同様であり、1個で、32個分のカウンター3を示している(32個分のカウンター3の機能を有している)。すなわち、カウンター30は、第1実施形態の32個のラッチ31に相当する図示しない32個のラッチと、32個のラッチ32(図には、1個のみ図示されている)と、第1実施形態の32個の排他的論理和回路33に相当する32個の排他的論理和回路330(図には、1個のみ図示されている)とを備えている。同様に、ラッチ17は、第1実施形態の32個分のラッチ14と同様であり、1個で、32個分のラッチ14を示している(32個分のラッチ14の機能を有している)。したがって、カウンター30およびラッチ17については、その説明は省略する。   In the present embodiment, the counter 30 is the same as the counter 3 for 32 in the first embodiment, and one counter indicates the counter 3 for 32 (having the function of the counter 3 for 32). doing). That is, the counter 30 includes 32 latches (not shown) corresponding to the 32 latches 31 of the first embodiment, 32 latches 32 (only one is shown in the figure), and the first embodiment. 32 exclusive OR circuits 330 (only one is shown in the figure) corresponding to the 32 exclusive OR circuits 33 of the embodiment. Similarly, the latches 17 are the same as the 32 latches 14 of the first embodiment, and one latch 32 indicates the latches 14 (having the function of the 32 latches 14). ) Therefore, the description of the counter 30 and the latch 17 is omitted.

また、カウンター30と、ラッチ17と、数え上げ部19と、乗算器25と、加算器27とは、入力側から出力側に向って、この順序で接続されている。また、数え上げ部19は、「1」ビットの数え上げを行う機能を有している。   The counter 30, the latch 17, the counting unit 19, the multiplier 25, and the adder 27 are connected in this order from the input side to the output side. The counting unit 19 has a function of counting “1” bits.

また、エッジ検出部9と、カウンター11と、ラッチ18と、乗算器25とは、入力側から出力側に向って、この順序で接続されている。   The edge detection unit 9, the counter 11, the latch 18, and the multiplier 25 are connected in this order from the input side to the output side.

また、カウンター20と、ラッチ24とは、入力側から出力側に向って、この順序で接続されている。   The counter 20 and the latch 24 are connected in this order from the input side to the output side.

なお、図示は省略するが、カウンター30の入力側には、前記第1実施形態と同様に、複数(本実施形態では、31個)の遅延素子が接続されている。   Although not shown, a plurality of (31 in this embodiment) delay elements are connected to the input side of the counter 30 as in the first embodiment.

また、カウンター20は、ラッチ21、ラッチ22および排他的論理和回路23を備えており、前記第1実施形態のカウンター3と同様に構成されている。そして、被測定信号は、このカウンター20のラッチ21の入力端子に入力されている。   The counter 20 includes a latch 21, a latch 22, and an exclusive OR circuit 23, and is configured in the same manner as the counter 3 of the first embodiment. The signal under measurement is input to the input terminal of the latch 21 of the counter 20.

また、前記ラッチ17、ラッチ18、ラッチ21、ラッチ22およびラッチ26としては、それぞれ、例えば、Dラッチ等を用いることができる。   Further, as the latch 17, the latch 18, the latch 21, the latch 22, and the latch 26, for example, a D latch or the like can be used.

また、エッジ検出部9の出力端子は、カウンター30の第2実施形態の各ラッチ31に相当する図示しない各ラッチのクロック入力端子および各ラッチ32のクロック入力端子と、カウンター11の入力端子と、ラッチ18のクロック入力端子と、ラッチ26のクロック入力端子と、各ラッチ17のクロック入力端子と、カウンター20のラッチ21のクロック入力端子およびラッチ22のクロック入力端子と、ラッチ24のクロック入力端子とに、それぞれ、接続されている。   Further, the output terminals of the edge detector 9 are clock input terminals of latches not shown and clock inputs of the latches 32 corresponding to the latches 31 of the counter 30 of the second embodiment, input terminals of the counter 11, and A clock input terminal of the latch 18, a clock input terminal of the latch 26, a clock input terminal of each latch 17, a clock input terminal of the latch 21 of the counter 20 and a clock input terminal of the latch 22, and a clock input terminal of the latch 24 Are connected to each other.

また、カウンター11の出力端子は、ラッチ18の入力端子に接続されている。また、ラッチ18の出力端子は、乗算器25の一方の入力端子に接続されている。また、数え上げ部19の出力端子は、乗算器25の他方の入力端子に接続されている。   The output terminal of the counter 11 is connected to the input terminal of the latch 18. The output terminal of the latch 18 is connected to one input terminal of the multiplier 25. Further, the output terminal of the counting unit 19 is connected to the other input terminal of the multiplier 25.

また、乗算器25の出力端子は、加算器27の一方の入力端子に接続されている。また、加算器27の出力端子は、ラッチ26の入力端子に接続され、ラッチ26の出力端子は、加算器27の他方の入力端子に接続されている。また、ラッチ24の出力端子は、加算器27のリセット端子に接続されている。   The output terminal of the multiplier 25 is connected to one input terminal of the adder 27. The output terminal of the adder 27 is connected to the input terminal of the latch 26, and the output terminal of the latch 26 is connected to the other input terminal of the adder 27. The output terminal of the latch 24 is connected to the reset terminal of the adder 27.

また、加算器27の出力端子は、デジタルフィルター6の移動平均フィルター61のシフトレジスター611の入力端子と、減算器612のプラス側の入力端子とに、それぞれ、接続されている(図2、図4参照)。なお、デジタルフィルター6については、第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the adder 27 is connected to the input terminal of the shift register 611 of the moving average filter 61 of the digital filter 6 and the input terminal on the plus side of the subtractor 612 (FIG. 2, FIG. 2). 4). Since the digital filter 6 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

また、基準クロックは、エッジ検出部9の排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている遅延素子91の入力端子と、排他的論理和回路92の他方の入力端子とに、それぞれ、入力されている。   Further, the reference clock is supplied to the input terminal of the delay element 91 connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92 of the edge detection unit 9 and the other input terminal of the exclusive OR circuit 92, respectively. Have been entered.

次に、レシプロカルカウント値生成回路1の動作について説明する。
図4に示すように、途中までは、第2実施形態と同様であり、カウンター30の排他的論理和回路330からは、被測定信号の立ち上がりおよび立ち下がりに対応してそれぞれ「1」が出力され、その他は「0」が出力される。
Next, the operation of the reciprocal count value generation circuit 1 will be described.
As shown in FIG. 4, the process is the same as in the second embodiment until halfway, and “1” is output from the exclusive OR circuit 330 of the counter 30 corresponding to the rise and fall of the signal under measurement. Otherwise, “0” is output.

また、エッジ検出部9から出力され、基準クロックの立ち上がりエッジに同期したパルスおよび基準クロックの立ち下がりエッジに同期したパルスを有するパルス信号は、カウンター11と、ラッチ18のクロック入力端子と、ラッチ26のクロック入力端子と、ラッチ17のクロック入力端子と、カウンター20のラッチ21のクロック入力端子およびラッチ22のクロック入力端子と、ラッチ24のクロック入力端子とに、それぞれ、入力される。   The pulse signal output from the edge detection unit 9 and having a pulse synchronized with the rising edge of the reference clock and a pulse synchronized with the falling edge of the reference clock is supplied to the counter 11, the clock input terminal of the latch 18, and the latch 26. Are input to a clock input terminal of the latch 17, a clock input terminal of the latch 17, a clock input terminal of the latch 21 of the counter 20, a clock input terminal of the latch 22, and a clock input terminal of the latch 24, respectively.

また、カウンター30から出力された信号は、それぞれ、ラッチ17により、基準クロックの立ち上がりエッジ(エッジ検出部9から出力されたパルス信号のパルスの立ち上がりエッジ)に同期してラッチされ、出力される。   The signals output from the counter 30 are latched and output by the latch 17 in synchronization with the rising edge of the reference clock (the rising edge of the pulse of the pulse signal output from the edge detector 9).

次に、数え上げ部19は、カウンター30から出力された信号の「1」ビットの数え上げを行う。すなわち、カウンター11の各カウント値のときのカウンター30から出力された信号の「1」の数を数える。   Next, the counting unit 19 counts “1” bits of the signal output from the counter 30. That is, the number of “1” s of the signal output from the counter 30 at each count value of the counter 11 is counted.

また、カウンター11から出力されたカウント値は、ラッチ18に入力される。ラッチ18は、基準クロックの立ち上がりエッジ(エッジ検出部9から出力されたパルス信号のパルスの立ち上がりエッジ)に同期して前記カウント値をラッチし、出力する。   The count value output from the counter 11 is input to the latch 18. The latch 18 latches and outputs the count value in synchronization with the rising edge of the reference clock (the rising edge of the pulse of the pulse signal output from the edge detection unit 9).

次に、乗算器25は、数え上げ部19から出力された数値と、ラッチ18から出力されたカウンター11のカウント値とを乗算し、その乗算値を出力する。この乗算値は、加算器27の一方の入力端子に入力される。   Next, the multiplier 25 multiplies the numerical value output from the counting unit 19 and the count value of the counter 11 output from the latch 18 and outputs the multiplied value. This multiplication value is input to one input terminal of the adder 27.

また、カウンター20では、ラッチ21は、基準クロックの立ち上がりエッジ(エッジ検出部9から出力されたパルス信号のパルスの立ち上がりエッジ)に同期して被測定信号をラッチして第1データを出力し、ラッチ22は、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期して前記第1データをラッチして第2データを出力し、排他的論理和回路23は、前記第1データと前記第2データの排他的論理和を演算して出力データを生成し、出力する。すなわち、カウンター20からは、被測定信号の立ち上がりおよび立ち下がりに対応してそれぞれ「1」が出力され、その他は「0」が出力される。   In the counter 20, the latch 21 latches the signal under measurement in synchronization with the rising edge of the reference clock (the rising edge of the pulse of the pulse signal output from the edge detection unit 9) and outputs the first data, The latch 22 latches the first data in synchronization with the rising edge and falling edge of the reference clock and outputs the second data, and the exclusive OR circuit 23 outputs the first data and the second data. An exclusive OR is calculated and output data is generated and output. That is, the counter 20 outputs “1” corresponding to the rise and fall of the signal under measurement, and outputs “0” for the others.

カウンター20から出力された信号は、ラッチ24により、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期してラッチされ、出力され、加算器27のリセット端子に入力される。   The signal output from the counter 20 is latched by the latch 24 in synchronization with the rising edge and falling edge of the reference clock, output, and input to the reset terminal of the adder 27.

乗算器25から出力された乗算値は、加算器27の一方の入力端子に入力される。また、加算器27の出力は、ラッチ26により、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期してラッチされ、出力され、加算器27の他方の入力端子に入力される。   The multiplication value output from the multiplier 25 is input to one input terminal of the adder 27. The output of the adder 27 is latched and output by the latch 26 in synchronization with the rising edge and falling edge of the reference clock, and input to the other input terminal of the adder 27.

加算器27は、現在の乗算値と、ラッチ26にラッチされている1つ前の乗算値とを加算し、出力する。この出力は、積算されたレシプロカルカウント値の総和である。   The adder 27 adds the current multiplication value and the previous multiplication value latched in the latch 26 and outputs the result. This output is the sum of the accumulated reciprocal count values.

次に、加算器27から出力された信号は、デジタルフィルター6に入力される。デジタルフィルター6では、第1実施形態で説明した処理が行われ、デジタルフィルター6からレシプロカルカウント値の総和(移動平均値)を示す信号が出力される。   Next, the signal output from the adder 27 is input to the digital filter 6. In the digital filter 6, the processing described in the first embodiment is performed, and a signal indicating the sum of reciprocal count values (moving average value) is output from the digital filter 6.

以上のような第2実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。   According to the second embodiment as described above, the same effect as that of the above-described embodiment can be exhibited.

<第3実施形態>
図5は、本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第3実施形態を示すブロック図である。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the reciprocal count value generation circuit of the present invention.

以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

なお、第3実施形態では、基準クロックおよび被測定信号のそれぞれについて、信号の反転は、信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方とする。   In the third embodiment, for each of the reference clock and the signal under measurement, signal inversion is both rising and falling of the signal.

第3実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、基準クロック(Fs)の立ち上がりおよび立ち下がりを検出し、基準クロック(Fs)の立ち上がりおよび立ち下がりに同期するパルス信号(P)を生成する検出回路の1例であるエッジ検出部9を備えている。また、第2のカウンターの1例であるカウンター110は、基準クロック(Fs)の立ち上がりをカウントする第1のカウント部111と、基準クロック(Fs)の立ち下がりをカウントする第2のカウント部112とを備えている。そして、カウンター3(第1のカウンター)は、エッジ検出部9で検出されたパルス信号(P)を用いて、反転エッジの検出を行い、カウンター110(第2のカウンター)は、基準クロック(Fs)のカウントにおいて、第1のカウント部111により基準クロック(Fs)の立ち上がりをカウントし、第2のカウント部112により基準クロック(Fs)の立ち下がりをカウントする。   A reciprocal count value generation circuit 1 according to the third embodiment detects a rising edge and a falling edge of a reference clock (Fs) and generates a pulse signal (P) synchronized with the rising edge and the falling edge of the reference clock (Fs). An edge detection unit 9 is provided as an example. The counter 110, which is an example of the second counter, includes a first count unit 111 that counts the rising edge of the reference clock (Fs) and a second counting unit 112 that counts the falling edge of the reference clock (Fs). And. The counter 3 (first counter) detects the inverted edge using the pulse signal (P) detected by the edge detection unit 9, and the counter 110 (second counter) detects the reference clock (Fs). ), The first count unit 111 counts the rising edge of the reference clock (Fs), and the second counting unit 112 counts the falling edge of the reference clock (Fs).

これにより、簡易な構成で実効的に2倍の周波数をカウントすることになり、SN比を向上させることができる。以下、具体的に説明する。   As a result, the double frequency is effectively counted with a simple configuration, and the SN ratio can be improved. This will be specifically described below.

図5に示すように、第3実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、エッジ検出部9と、第2のカウンターの1例であるカウンター110と、少なくとも1つの遅延素子12と、複数の第1のカウンターの1例である複数のカウンター3と、複数のラッチ13と、複数のラッチ141と、複数のラッチ142と、加算器4、デジタルフィルター6とを備えている。各カウンター3は、電気的に並列に接続されている。また、遅延素子12の数は、カウンター3の数よりも1つ少ない。本実施形態では、カウンター3の数を32、遅延素子12の数を31とする。また、ラッチ13、ラッチ141およびラッチ142の数は、それぞれ、カウンター3の数と等しく、32である。   As shown in FIG. 5, the reciprocal count value generation circuit 1 according to the third embodiment includes an edge detection unit 9, a counter 110 that is an example of a second counter, at least one delay element 12, and a plurality of first count elements. 1 includes a plurality of counters 3, a plurality of latches 13, a plurality of latches 141, a plurality of latches 142, an adder 4, and a digital filter 6. Each counter 3 is electrically connected in parallel. The number of delay elements 12 is one less than the number of counters 3. In the present embodiment, the number of counters 3 is 32, and the number of delay elements 12 is 31. The number of latches 13, latch 141, and latch 142 is 32, which is equal to the number of counters 3, respectively.

なお、エッジ検出部9、各遅延素子12および各カウンター3については、それぞれ、前記第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Note that the edge detector 9, each delay element 12, and each counter 3 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

カウンター110は、第1のカウント部111と、第2のカウント部112と、インバーター113(位相反転回路)とを備えている。第2のカウント部112は、インバーター113の出力側に接続されている。そして、インバーター113と第2のカウント部112とで構成される直列回路と、第1のカウント部111とは、並列に接続されている。また、第1のカウント部111の出力端子は、各ラッチ141の入力端子に接続され、第2のカウント部112の出力端子は、各ラッチ142の入力端子に接続されている。そして、各ラッチ141の出力端子および各ラッチ142の出力端子は、それぞれ、加算器4の入力端子に接続されている。また、第1のカウント部111および第2のカウント部112としては、それぞれ、例えば、アップカウンター等を用いることができる。   The counter 110 includes a first count unit 111, a second count unit 112, and an inverter 113 (phase inversion circuit). The second count unit 112 is connected to the output side of the inverter 113. And the series circuit comprised by the inverter 113 and the 2nd count part 112 and the 1st count part 111 are connected in parallel. The output terminal of the first count unit 111 is connected to the input terminal of each latch 141, and the output terminal of the second count unit 112 is connected to the input terminal of each latch 142. The output terminal of each latch 141 and the output terminal of each latch 142 are connected to the input terminal of the adder 4, respectively. Further, as the first count unit 111 and the second count unit 112, for example, an up counter can be used, for example.

また、エッジ検出部9の出力端子は、各カウンター3のラッチ31のクロック入力端子およびラッチ32のクロック入力端子と、各ラッチ13のクロック入力端子とに、それぞれ、接続されている。   The output terminals of the edge detector 9 are connected to the clock input terminals of the latches 31 and the latches 32 of the counters 3 and the clock input terminals of the latches 13, respectively.

また、各カウンター3の出力端子は、それぞれ、そのカウンター3に対応するラッチ13の入力端子に接続されている。また、各ラッチ13の出力端子は、それぞれ、そのラッチ13に対応するラッチ141のクロック入力端子およびラッチ142のクロック入力端子に接続されている。また、ラッチ13、ラッチ141およびラッチ142としては、それぞれ、例えば、Dラッチ等を用いることができる。   The output terminal of each counter 3 is connected to the input terminal of the latch 13 corresponding to the counter 3. The output terminal of each latch 13 is connected to the clock input terminal of the latch 141 corresponding to the latch 13 and the clock input terminal of the latch 142, respectively. Further, as the latch 13, the latch 141, and the latch 142, for example, a D latch or the like can be used.

また、加算器4の出力端子は、デジタルフィルター6の移動平均フィルター61のシフトレジスター611の入力端子と、減算器612のプラス側の入力端子とに、それぞれ、接続されている(図2、図4参照)。なお、デジタルフィルター6については、第1実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   The output terminal of the adder 4 is connected to the input terminal of the shift register 611 of the moving average filter 61 of the digital filter 6 and the input terminal on the plus side of the subtractor 612 (FIGS. 2 and 2). 4). Since the digital filter 6 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

また、被測定信号は、複数のカウンター3のうちの所定のカウンター3のラッチ31の入力端子と、複数の遅延素子12のうちの初段の遅延素子12の入力端子とに、それぞれ、入力されている。   The signal under measurement is input to the input terminal of the latch 31 of the predetermined counter 3 among the plurality of counters 3 and the input terminal of the first delay element 12 among the plurality of delay elements 12. Yes.

また、基準クロックは、エッジ検出部9の排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている遅延素子91の入力端子と、排他的論理和回路92の他方の入力端子と、カウンター110の第1のカウント部111の入力端子およびインバーター113の入力端子とに、それぞれ、入力されている。   The reference clock includes an input terminal of the delay element 91 connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92 of the edge detection unit 9, the other input terminal of the exclusive OR circuit 92, and a counter 110. Are input to the input terminal of the first count unit 111 and the input terminal of the inverter 113, respectively.

次に、レシプロカルカウント値生成回路1の動作について説明する。
図5に示すように、途中までは、第2実施形態と同様であり、各カウンター3からは、被測定信号の立ち上がりおよび立ち下がりに対応してそれぞれ「1」が出力され、その他は「0」が出力される。
Next, the operation of the reciprocal count value generation circuit 1 will be described.
As shown in FIG. 5, the process is the same as in the second embodiment until halfway, and each counter 3 outputs “1” corresponding to the rise and fall of the signal under measurement, and the others are “0”. Is output.

一方、基準クロックは、カウンター110に入力される。第1のカウント部111は、基準クロックの立ち上がりエッジをカウントし、その基準クロックの立ち上がりエッジのカウント値を出力する。   On the other hand, the reference clock is input to the counter 110. The first count unit 111 counts the rising edge of the reference clock and outputs the count value of the rising edge of the reference clock.

また、基準クロックは、インバーター113で、その位相が反転され、第2のカウント部112に入力される。第2のカウント部112は、基準クロックの位相を反転してなる反転基準クロックの立ち上がりエッジ、すなわち、基準クロックの立ち下がりエッジをカウントし、その基準クロックの立ち下がりエッジのカウント値を出力する。   The phase of the reference clock is inverted by the inverter 113 and input to the second count unit 112. The second count unit 112 counts the rising edge of the inverted reference clock obtained by inverting the phase of the reference clock, that is, the falling edge of the reference clock, and outputs the count value of the falling edge of the reference clock.

各カウンター3から出力された信号は、それぞれ、ラッチ13により、基準クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに同期してラッチされ、出力される。   The signals output from each counter 3 are latched and output by the latch 13 in synchronization with the rising edge and falling edge of the reference clock.

また、第1のカウント部111から出力されたカウント値は、各ラッチ141に入力される。各ラッチ141は、それぞれ、ラッチ13から出力された信号の立ち上がりエッジに同期して前記カウント値をラッチし、出力する。   Further, the count value output from the first count unit 111 is input to each latch 141. Each latch 141 latches and outputs the count value in synchronization with the rising edge of the signal output from the latch 13.

同様に、第2のカウント部112から出力されたカウント値は、各ラッチ142に入力される。各ラッチ142は、それぞれ、ラッチ13から出力された信号の立ち上がりエッジに同期して前記カウント値をラッチし、出力する。   Similarly, the count value output from the second count unit 112 is input to each latch 142. Each latch 142 latches and outputs the count value in synchronization with the rising edge of the signal output from the latch 13.

次に、加算器4は、各ラッチ141および各ラッチ142から出力されたカウント値を加算し、出力する。この出力は、積算されたレシプロカルカウント値の総和である。   Next, the adder 4 adds the count value output from each latch 141 and each latch 142, and outputs it. This output is the sum of the accumulated reciprocal count values.

次に、加算器4から出力された信号は、デジタルフィルター6に入力される。デジタルフィルター6では、第1実施形態で説明した処理が行われ、デジタルフィルター6からレシプロカルカウント値の総和(移動平均値)を示す信号が出力される。   Next, the signal output from the adder 4 is input to the digital filter 6. In the digital filter 6, the processing described in the first embodiment is performed, and a signal indicating the sum of reciprocal count values (moving average value) is output from the digital filter 6.

以上のような第3実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。   According to the third embodiment as described above, the same effects as those of the above-described embodiment can be exhibited.

<第4実施形態>
図6は、本発明のレシプロカルカウント値生成回路の第4実施形態を示すブロック図である。図7は、図6に示すレシプロカルカウント値生成回路の遅延回路を示すブロック図である。図8は、図6に示すレシプロカルカウント値生成回路のサンプリングレート変換回路を示すブロック図である。図9および図10は、それぞれ、図6に示すレシプロカルカウント値生成回路のサンプリングレート変換回路の動作を説明するための図である。
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the reciprocal count value generation circuit of the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing a delay circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a sampling rate conversion circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG. 9 and 10 are diagrams for explaining the operation of the sampling rate conversion circuit of the reciprocal count value generation circuit shown in FIG.

なお、図面には、論理積回路57から出力される被測定信号(ラッチ31に入力される直前の被測定信号)を「D」と記載し、ラッチ31から出力される信号を「S」と記載する。また、複数のDおよび複数のSは、それぞれ、添え字を付して区別する。   In the drawing, the signal under measurement output from the AND circuit 57 (the signal under measurement immediately before being input to the latch 31) is described as “D”, and the signal output from the latch 31 is referred to as “S”. Describe. A plurality of Ds and a plurality of Ss are distinguished from each other by adding a suffix.

また、基準クロックの立ち上がりエッジに同期したパルスおよび基準クロックの立ち下がりエッジに同期したパルスを有するパルス信号を「P」と記載する。   A pulse signal having a pulse synchronized with the rising edge of the reference clock and a pulse synchronized with the falling edge of the reference clock is described as “P”.

以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

なお、第4実施形態では、基準クロックおよび被測定信号のそれぞれについて、信号の反転は、信号の立ち上がりおよび立ち下がりの両方とする。   In the fourth embodiment, for each of the reference clock and the signal under measurement, signal inversion is both rising and falling of the signal.

図6に示すように、第4実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、エッジ検出部9と、第2のカウンターの1例であるカウンター110と、遅延回路50と、複数の第1のカウンターの1例である複数のカウンター3と、複数のラッチ13と、複数のラッチ141と、複数のラッチ142と、加算器4、デジタルフィルター6と、サンプリングレート変換回路500とを備えている。各カウンター3は、電気的に並列に接続されている。   As shown in FIG. 6, the reciprocal count value generation circuit 1 of the fourth embodiment includes an edge detection unit 9, a counter 110 which is an example of a second counter, a delay circuit 50, and a plurality of first counters. Are a plurality of counters 3, a plurality of latches 13, a plurality of latches 141, a plurality of latches 142, an adder 4, a digital filter 6, and a sampling rate conversion circuit 500. Each counter 3 is electrically connected in parallel.

すなわち、本実施形態のレシプロカルカウント値生成回路1は、第3実施形態レシプロカルカウント値生成回路1において、複数の遅延素子12を遅延回路50に代え、また、サンプリングレート変換回路500を設けたものである。サンプリングレート変換回路500は、デジタルフィルター6の出力側に接続されている。したがって、第4実施形態については、第3実施形態と同様の部分については、その説明は省略し、遅延回路50およびサンプリングレート変換回路500を中心に説明する。   That is, the reciprocal count value generation circuit 1 according to the present embodiment is the same as the reciprocal count value generation circuit 1 according to the third embodiment except that the plurality of delay elements 12 are replaced with the delay circuits 50 and the sampling rate conversion circuit 500 is provided. is there. The sampling rate conversion circuit 500 is connected to the output side of the digital filter 6. Therefore, in the fourth embodiment, the description of the same parts as those in the third embodiment will be omitted, and the delay circuit 50 and the sampling rate conversion circuit 500 will be mainly described.

まず、遅延回路50について説明する。
図7に示すように、遅延回路50は、トリガー信号の1例である被検出信号(Fx)に基づいて生成される第1の信号と、第2の信号とに基づいて第3の信号を生成する巡回数制御回路59と、複数の遅延素子51が電気的に直列に接続され、複数の遅延素子51の出力のうちのいずれか1つの出力をフィードバックすることでループを形成し、第3の信号を初段の遅延素子51に入力するループ回路58と、ラッチ信号の1例であるパルス信号(P)で複数の遅延素子51の出力値をラッチするラッチ回路310とを備えている。第2の信号は、複数の遅延素子51の出力のうちのいずれかの出力、すなわち、インバーター53への入力信号(またはインバーター53の出力信号)である。また、ループ回路58は、そのループ回路58のループの巡回数が規定の巡回数に達すると、フィードバックを停止する。このような構成により、回路規模を小さくすることができる。すなわち、ループ回路58のループを複数回、巡回させることにより、回路規模を増大させずに、その巡回数倍の機能を発揮することができる。なお、排他的論理和回路56から出力される信号は、第1の信号の1例であり、論理積回路57から出力される信号は、第3の信号の1例である。
First, the delay circuit 50 will be described.
As shown in FIG. 7, the delay circuit 50 generates a third signal based on the first signal generated based on the detected signal (Fx), which is an example of the trigger signal, and the second signal. The generated loop number control circuit 59 and the plurality of delay elements 51 are electrically connected in series, and a loop is formed by feeding back any one of the outputs of the plurality of delay elements 51 to form a third loop. Is provided with a loop circuit 58 for inputting the first signal to the first delay element 51, and a latch circuit 310 for latching output values of the plurality of delay elements 51 with a pulse signal (P) which is an example of a latch signal. The second signal is one of the outputs of the plurality of delay elements 51, that is, an input signal to the inverter 53 (or an output signal of the inverter 53). The loop circuit 58 stops the feedback when the number of loops of the loop circuit 58 reaches the specified number of loops. With such a configuration, the circuit scale can be reduced. That is, by repeating the loop of the loop circuit 58 a plurality of times, a function that is double the number of cycles can be exhibited without increasing the circuit scale. The signal output from the exclusive OR circuit 56 is an example of a first signal, and the signal output from the AND circuit 57 is an example of a third signal.

また、巡回数制御回路59は、カウンター54(バイナリカウンター)と、マルチプレクサー55と、排他的論理和回路56と、論理積回路57とを備えている。これにより、2のべき乗の巡回数を簡易に実現することができる。   In addition, the cycle number control circuit 59 includes a counter 54 (binary counter), a multiplexer 55, an exclusive OR circuit 56, and an AND circuit 57. As a result, the number of powers of 2 can be easily realized.

また、遅延回路50は、複数の遅延素子51の出力のうちの所定の出力(以下、「遅延出力」とも言う)を選択する選択部520を備えており、ループ回路58は、選択部520により選択された出力をフィードバックする。これにより、遅延量を微細に調整することができる。   The delay circuit 50 includes a selection unit 520 that selects a predetermined output (hereinafter, also referred to as “delay output”) from among the outputs of the plurality of delay elements 51, and the loop circuit 58 is controlled by the selection unit 520. The selected output is fed back. Thereby, the delay amount can be finely adjusted.

また、ループ回路58のループを1巡するのに要する時間は、ラッチ回路310のラッチ間隔よりも長い。これにより、ラッチ回路310のラッチ時の位相が360°以上進むことが無く、これによって、後段の処理を簡素化することができる。以下、具体的に説明する。   Further, the time required for one loop of the loop circuit 58 is longer than the latch interval of the latch circuit 310. As a result, the phase at the time of latching of the latch circuit 310 does not advance by 360 ° or more, whereby the subsequent processing can be simplified. This will be specifically described below.

遅延回路50は、複数の遅延素子51と、複数のラッチ31を有するラッチ回路310と、複数のスイッチ52と、インバーター53と、カウンター54と、マルチプレクサー55と、排他的論理和回路56と、論理積回路57(アンド回路)とを備えている。なお、カウンター54と、マルチプレクサー55と、排他的論理和回路56と、論理積回路57と、各遅延素子51と、各スイッチ52と、インバーター53とにより、ループ回路58の主要部が構成される。また、カウンター54と、マルチプレクサー55と、排他的論理和回路56と、論理積回路57とにより、巡回数制御回路59の主要部が構成される。   The delay circuit 50 includes a plurality of delay elements 51, a latch circuit 310 having a plurality of latches 31, a plurality of switches 52, an inverter 53, a counter 54, a multiplexer 55, an exclusive OR circuit 56, And an AND circuit 57 (AND circuit). The counter 54, the multiplexer 55, the exclusive OR circuit 56, the AND circuit 57, each delay element 51, each switch 52, and the inverter 53 constitute the main part of the loop circuit 58. The The counter 54, the multiplexer 55, the exclusive OR circuit 56, and the AND circuit 57 constitute the main part of the cycle number control circuit 59.

また、各遅延素子51は、電気的に直列に接続されており、それぞれ、被測定信号を遅延する機能を有している。したがって、各遅延素子51により、被測定信号は、順次遅延される。また、遅延素子51としては、本実施形態では、バッファーが用いられている。   Each delay element 51 is electrically connected in series and has a function of delaying the signal under measurement. Accordingly, the signal under measurement is sequentially delayed by each delay element 51. As the delay element 51, a buffer is used in this embodiment.

また、遅延素子51の数は、ラッチ31(カウンター3)の数よりも1つ少ない。また、本実施形態では、遅延素子51の数を31とし、ラッチ31の数、すなわち、カウンター3の数を32とする。なお、各ラッチ31は、遅延回路50と各カウンター3とに属するものとする。   Further, the number of delay elements 51 is one less than the number of latches 31 (counter 3). In the present embodiment, the number of delay elements 51 is 31 and the number of latches 31, that is, the number of counters 3 is 32. Each latch 31 belongs to the delay circuit 50 and each counter 3.

また、各スイッチ52は、電気的に並列に接続されている。また、スイッチ52の数は、ラッチ31(カウンター3)の数と同じである。また、本実施形態では、スイッチ52の数を32とする。この32個のスイッチ52により、選択部520の主要部が構成される。   Each switch 52 is electrically connected in parallel. The number of switches 52 is the same as the number of latches 31 (counter 3). In the present embodiment, the number of switches 52 is 32. The 32 switches 52 constitute a main part of the selection unit 520.

また、カウンター54としては、特に限定されず、例えば、バイナリカウンター等を用いることができる。このカウンター54の出力端子は、マルチプレクサー55の入力端子に接続されている。また、マルチプレクサー55には、遅延回路繰り返し回数が設定されている。遅延回路繰り返し回数は、遅延回路50におけるループを巡回させる回数である。本実施形態では、カウンター54からマルチプレクサー55に入力されるカウント値は、8ビットの信号で表されており、マルチプレクサー55は、そのカウンター54から入力される8ビットの信号の所定のビットの値を出力する。このマルチプレクサー55が出力する所定のビットは、マルチプレクサー55のセレクター(Sel)に入力される信号で設定される。本実施形態では、1例として、セレクターで設定されている所定のビットは、2ビットとする。この場合は、遅延回路繰り返し回数は、4回であり、被測定信号の反転をトリガーとしてハイとローが2回出力される。   Further, the counter 54 is not particularly limited, and for example, a binary counter or the like can be used. The output terminal of the counter 54 is connected to the input terminal of the multiplexer 55. The multiplexer 55 is set with the number of delay circuit repetitions. The number of repetitions of the delay circuit is the number of times that the loop in the delay circuit 50 is cycled. In this embodiment, the count value input from the counter 54 to the multiplexer 55 is represented by an 8-bit signal, and the multiplexer 55 has a predetermined bit of the 8-bit signal input from the counter 54. Output the value. The predetermined bit output from the multiplexer 55 is set by a signal input to the selector (Sel) of the multiplexer 55. In the present embodiment, as an example, the predetermined bit set by the selector is 2 bits. In this case, the number of repetitions of the delay circuit is 4, and high and low are output twice with the inversion of the signal under measurement as a trigger.

また、排他的論理和回路56の一方の入力端子には、被測定信号が入力されており、マルチプレクサー55の出力端子は、排他的論理和回路56の他方の入力端子に接続されている。   Further, the signal under measurement is input to one input terminal of the exclusive OR circuit 56, and the output terminal of the multiplexer 55 is connected to the other input terminal of the exclusive OR circuit 56.

また、排他的論理和回路56の出力端子は、論理積回路57の一方の入力端子に接続され、インバーター53の出力端子は、カウンター54の入力端子と、論理積回路57の他方の入力端子とに、それぞれ、接続されている。   The output terminal of the exclusive OR circuit 56 is connected to one input terminal of the AND circuit 57, and the output terminal of the inverter 53 is connected to the input terminal of the counter 54 and the other input terminal of the AND circuit 57. Are connected to each other.

また、論理積回路57の出力端子は、複数の遅延素子51のうちの初段の遅延素子51の入力端子と、対応するラッチ31の入力端子と、対応するスイッチ52とに、それぞれ、接続されている。   The output terminal of the AND circuit 57 is connected to the input terminal of the first-stage delay element 51 among the plurality of delay elements 51, the input terminal of the corresponding latch 31, and the corresponding switch 52, respectively. Yes.

また、各遅延素子51のそれぞれの出力端子は、対応するラッチ31の入力端子と、対応するスイッチ52とに、それぞれ、接続されている。   The output terminals of the delay elements 51 are connected to the input terminals of the corresponding latches 31 and the corresponding switches 52, respectively.

また、パルス信号(P)は、各カウンター3のラッチ31のクロック入力端子およびラッチ32のクロック入力端子と、ラッチ113のクロック入力端子とに、それぞれ、入力されている。   In addition, the pulse signal (P) is input to the clock input terminal of the latch 31 and the clock input terminal of the latch 32 of each counter 3 and the clock input terminal of the latch 113, respectively.

次に、レシプロカルカウント値生成回路1の動作について説明する。
なお、本実施形態では、1例として、遅延回路繰り返し回数を「4」とした場合について説明する。また、サンプリングレート変換回路500については、この動作説明の後で詳述する。
Next, the operation of the reciprocal count value generation circuit 1 will be described.
In this embodiment, as an example, a case where the number of delay circuit repetitions is “4” will be described. The sampling rate conversion circuit 500 will be described in detail after this operation description.

図6、図7に示すように、被測定信号(トリガー信号)は、遅延回路50に入力される。また、基準クロックは、エッジ検出部9の排他的論理和回路92の一方の入力端子に接続されている遅延素子91の入力端子と、排他的論理和回路92の他方の入力端子と、カウンター110の第1のカウント部111の入力端子およびインバーター113の入力端子とに、それぞれ、入力される。また、ラッチ信号の1例であるパルス信号(P)は、遅延回路50に入力される。そして、パルス信号(P)は、各カウンター3のラッチ31のクロック入力端子およびラッチ32のクロック入力端子と、ラッチ31のクロック入力端子とに、それぞれ、入力される。   As shown in FIGS. 6 and 7, the signal under measurement (trigger signal) is input to the delay circuit 50. The reference clock includes an input terminal of the delay element 91 connected to one input terminal of the exclusive OR circuit 92 of the edge detection unit 9, the other input terminal of the exclusive OR circuit 92, and a counter 110. Are input to the input terminal of the first count unit 111 and the input terminal of the inverter 113, respectively. A pulse signal (P) that is an example of a latch signal is input to the delay circuit 50. The pulse signal (P) is input to the clock input terminal of the latch 31 of each counter 3, the clock input terminal of the latch 32, and the clock input terminal of the latch 31.

まず、遅延回路50の動作について説明する。
図7に示すように、被測定信号は、排他的論理和回路56の一方の入力端子に入力される。また、初期状態では、例えば、カウンター54のカウント値出力は「0」であり、マルチプレクサー55から排他的論理和回路56の他方の入力端子に入力される信号は、下位2ビット目の値である「0」とする。
First, the operation of the delay circuit 50 will be described.
As shown in FIG. 7, the signal under measurement is input to one input terminal of the exclusive OR circuit 56. In the initial state, for example, the count value output of the counter 54 is “0”, and the signal input from the multiplexer 55 to the other input terminal of the exclusive OR circuit 56 is the value of the lower second bit. A certain “0” is assumed.

まず、被測定信号が「1」である場合は、排他的論理和回路56から信号「1」が出力され、信号「1」が論理積回路57の一方の入力端子に入力される。なお、排他的論理和回路56から出力される信号は、第1の信号の1例である。   First, when the signal under measurement is “1”, the signal “1” is output from the exclusive OR circuit 56, and the signal “1” is input to one input terminal of the AND circuit 57. The signal output from the exclusive OR circuit 56 is an example of the first signal.

また、初期状態では、例えば、論理積回路57の他方の入力端子に入力される信号は、「1」とする。この場合は、論理積回路57から信号「1」が出力される。なお、論理積回路57から出力される信号は、第3の信号の1例である。   In the initial state, for example, the signal input to the other input terminal of the AND circuit 57 is “1”. In this case, the signal “1” is output from the AND circuit 57. The signal output from the AND circuit 57 is an example of a third signal.

また、複数のスイッチ52のうちの1つは、オンし(閉じ)、その他は、オフしている(開いている)。このスイッチ52のオン、オフの選択(いずれのスイッチをオンさせるか)は、図示しない操作部を操作して行うことができる。このスイッチ52のオン、オフの選択により、ループ回路58のループを1巡するのに要する時間を設定することができる。すなわち、オンさせるスイッチ52を選択することにより、位相の異なる複数の被測定信号(複数の遅延出力)のうちから所定の被測定信号(遅延出力)が選択され、フィードバックされる。   One of the plurality of switches 52 is turned on (closed), and the other is turned off (open). Selection of ON / OFF of the switch 52 (which switch is to be turned ON) can be performed by operating an operation unit (not shown). By selecting whether the switch 52 is on or off, it is possible to set the time required for one loop of the loop circuit 58. That is, by selecting the switch 52 to be turned on, a predetermined signal under measurement (delayed output) is selected from among a plurality of signals under measurement (a plurality of delayed outputs) having different phases and fed back.

なお、ループ回路58のループを1巡するのに要する時間は、ラッチ回路310のラッチ間隔よりも長く設定することが好ましい。これにより、ラッチ回路310のラッチ時の位相が360°以上進むことが防止され、これによって、後段の処理を簡素化することができる。   It should be noted that the time required for one loop of the loop circuit 58 is preferably set longer than the latch interval of the latch circuit 310. As a result, the phase of the latch circuit 310 at the time of latching is prevented from being advanced by 360 ° or more, whereby the subsequent processing can be simplified.

次に、論理積回路57から出力された信号「1」は、複数のスイッチ52のうちのオンしているスイッチ52を経由し、インバーター53で反転して、「0」となり、カウンター54に入力される。また、論理積回路57から出力されてインバーター53に入力される信号は、論理積回路57とインバーター53との間に配置されている遅延素子51により遅延され、その遅延量は、遅延素子51の数に応じた値となる。なお、インバーター53で反転してなる信号は、第2の信号の1例である。   Next, the signal “1” output from the AND circuit 57 is inverted by the inverter 53 via the switch 52 that is turned on among the plurality of switches 52, and becomes “0”, and is input to the counter 54. Is done. The signal output from the AND circuit 57 and input to the inverter 53 is delayed by the delay element 51 disposed between the AND circuit 57 and the inverter 53, and the delay amount of the delay element 51 is The value depends on the number. The signal inverted by the inverter 53 is an example of the second signal.

次に、カウンター54は、カウントを行い、そのカウント値を8ビットの信号でマルチプレクサー55に出力するが、カウンター54に入力される信号は、「0」であるため、カウント値は、「0」である。   Next, the counter 54 counts and outputs the count value to the multiplexer 55 as an 8-bit signal. Since the signal input to the counter 54 is “0”, the count value is “0”. It is.

マルチプレクサー55は、入力された信号の下位2ビット目の値を出力するので、ここでは、排他的論理和回路56の他方の入力端子に、信号「0」を出力する。これにより、排他的論理和回路56から信号「1」が出力され、論理積回路57の一方の入力端子に入力される。   Since the multiplexer 55 outputs the value of the lower-order second bit of the input signal, the signal “0” is output to the other input terminal of the exclusive OR circuit 56 here. As a result, the signal “1” is output from the exclusive OR circuit 56 and input to one input terminal of the AND circuit 57.

また、インバーター53から出力された信号「0」は、論理積回路57の他方の入力端子に入力される。これにより、論理積回路57から信号「0」が出力される。   The signal “0” output from the inverter 53 is input to the other input terminal of the AND circuit 57. As a result, a signal “0” is output from the AND circuit 57.

次に、論理積回路57から出力された信号「0」は、複数のスイッチ52のうちのオンしているスイッチ52を経由し、インバーター53で反転して、「1」となり、カウンター54に入力される。カウンター54は、カウントを行い、カウント値「1」を8ビットの信号でマルチプレクサー55に出力する。   Next, the signal “0” output from the AND circuit 57 is inverted by the inverter 53 via the switch 52 that is turned on among the plurality of switches 52 to become “1”, and is input to the counter 54. Is done. The counter 54 counts and outputs the count value “1” to the multiplexer 55 as an 8-bit signal.

マルチプレクサー55は、入力された信号の下位2ビット目の値、すなわち、信号「0」を出力する。これにより、排他的論理和回路56から信号「1」が出力され、論理積回路57の一方の入力端子に入力される。   The multiplexer 55 outputs a lower second bit value of the input signal, that is, a signal “0”. As a result, the signal “1” is output from the exclusive OR circuit 56 and input to one input terminal of the AND circuit 57.

また、インバーター53から出力された信号「1」は、論理積回路57の他方の入力端子に入力される。これにより、論理積回路57から信号「1」が出力される。   The signal “1” output from the inverter 53 is input to the other input terminal of the AND circuit 57. As a result, a signal “1” is output from the AND circuit 57.

次に、論理積回路57から出力された信号「1」は、複数のスイッチ52のうちのオンしているスイッチ52を経由し、インバーター53で反転して、「0」となり、カウンター54に入力される。カウンター54は、カウントを行なうが、カウンター54に入力される信号は、「0」であるため、カウント値は、「1」のまま変化しない。すなわち、カウンター54は、カウント値「1」を8ビットの信号でマルチプレクサー55に出力する。   Next, the signal “1” output from the AND circuit 57 is inverted by the inverter 53 via the switch 52 that is turned on among the plurality of switches 52, and becomes “0”, and is input to the counter 54. Is done. The counter 54 counts, but since the signal input to the counter 54 is “0”, the count value remains “1”. That is, the counter 54 outputs the count value “1” to the multiplexer 55 as an 8-bit signal.

マルチプレクサー55は、入力された信号の下位2ビット目の値、すなわち、信号「0」を出力する。これにより、排他的論理和回路56から信号「1」が出力され、論理積回路57の一方の入力端子に入力される。   The multiplexer 55 outputs a lower second bit value of the input signal, that is, a signal “0”. As a result, the signal “1” is output from the exclusive OR circuit 56 and input to one input terminal of the AND circuit 57.

また、インバーター53から出力された信号「0」は、論理積回路57の他方の入力端子に入力される。これにより、論理積回路57から信号「0」が出力される。   The signal “0” output from the inverter 53 is input to the other input terminal of the AND circuit 57. As a result, a signal “0” is output from the AND circuit 57.

次に、論理積回路57から出力された信号「0」は、複数のスイッチ52のうちのオンしているスイッチ52を経由し、インバーター53で反転して、「1」となり、カウンター54に入力される。カウンター54は、カウントを行い、カウント値「2」を8ビットの信号でマルチプレクサー55に出力する。   Next, the signal “0” output from the AND circuit 57 is inverted by the inverter 53 via the switch 52 that is turned on among the plurality of switches 52 to become “1”, and is input to the counter 54. Is done. The counter 54 counts and outputs the count value “2” to the multiplexer 55 as an 8-bit signal.

マルチプレクサー55は、入力された信号の下位2ビット目の値、すなわち、信号「1」を出力する。これにより、排他的論理和回路56から信号「0」が出力される。以上で、ループ回路58のループの巡回数が、規定の巡回数である「4」となり、被測定信号(遅延出力)のフィードバックを停止し、動作を終了する。   The multiplexer 55 outputs the value of the lower second bit of the input signal, that is, the signal “1”. As a result, the signal “0” is output from the exclusive OR circuit 56. As described above, the loop number of the loop of the loop circuit 58 becomes “4”, which is the prescribed number of times, the feedback of the signal under measurement (delayed output) is stopped, and the operation ends.

なお、本実施形態では、遅延回路50は、遅延回路繰り返し回数が、2のべき乗のいずれかの値に設定可能に構成されているが、これに限らず、任意の値に設定可能に構成してもよい。   In the present embodiment, the delay circuit 50 is configured such that the number of repetitions of the delay circuit can be set to any value of a power of 2, but is not limited thereto, and can be set to any value. May be.

一方、ループ回路58のループを巡回している間は、論理積回路57から出力される被測定信号は、複数のカウンター3のうちの所定(初段)のカウンター3のラッチ31の入力端子と、複数の遅延素子51のうちの初段の遅延素子51の入力端子とに、それぞれ、入力される。また、被測定信号は、前述したように各遅延素子51で遅延され、別の各カウンター3のラッチ31の入力端子に入力される。   On the other hand, while the circuit of the loop circuit 58 is circulated, the signal under measurement output from the AND circuit 57 is inputted to the input terminal of the latch 31 of the predetermined (first stage) counter 3 among the plurality of counters 3. Each of the plurality of delay elements 51 is input to the input terminal of the first-stage delay element 51. Further, the signal under measurement is delayed by each delay element 51 as described above, and input to the input terminal of the latch 31 of each other counter 3.

これにより、各カウンター3のラッチ31の入力端子には、周波数が同一で位相の異なる被測定信号(D0〜D31)が入力される。ループ回路58のループを1回、巡回させることにより、周波数が同一で位相の異なる32個の被測定信号が得られる。また、本実施形態では、ループ回路58のループを4回、巡回させることにより、周波数が同一で位相の異なる128個(半周期を1個とした場合の個数)の被測定信号が得られる。なお、遅延回路繰り返し回数は、前述したように任意に設定することが可能であり、ループ回路58のループをN回(Nは、1以上の整数)、巡回させることにより、周波数が同一で位相の異なる(32×N)個の被測定信号が得られる。   As a result, signals under measurement (D0 to D31) having the same frequency and different phases are input to the input terminals of the latches 31 of the counters 3. By circulating the loop of the loop circuit 58 once, 32 signals under measurement having the same frequency and different phases can be obtained. Further, in the present embodiment, by looping the loop of the loop circuit 58 four times, 128 signals under measurement having the same frequency and different phases (the number when one half cycle is one) are obtained. Note that the number of repetitions of the delay circuit can be arbitrarily set as described above. By repeating the loop of the loop circuit 58 N times (N is an integer of 1 or more), the frequency is the same and the phase is the same. (32 × N) different signals under measurement are obtained.

以降の動作については、説明を省略するが、加算器4から出力された信号は、デジタルフィルター6に入力される。   The description of the subsequent operation is omitted, but the signal output from the adder 4 is input to the digital filter 6.

次に、デジタルフィルター6では、第1実施形態で説明した処理が行われ、デジタルフィルター6からレシプロカルカウント値の総和(移動平均値)を示す信号が出力される。   Next, in the digital filter 6, the process described in the first embodiment is performed, and a signal indicating the sum of reciprocal count values (moving average value) is output from the digital filter 6.

次に、デジタルフィルター6から出力された信号は、サンプリングレート変換回路500で処理が行われ、サンプリングレート(周波数)が変換され、そのサンプリングレート変換回路500から出力される。   Next, the signal output from the digital filter 6 is processed by the sampling rate conversion circuit 500 to convert the sampling rate (frequency) and output from the sampling rate conversion circuit 500.

なお、上記では、遅延回路50の遅延回路繰り返し回数を「4」とした場合について説明したが、遅延回路繰り返し回数をより多くすることで、精度を向上させることができる。すなわち、同等の回路規模の回路に比べて、精度を高くすることができる。   In the above description, the case where the delay circuit repeat count of the delay circuit 50 is set to “4” has been described. However, the accuracy can be improved by increasing the delay circuit repeat count. That is, the accuracy can be increased as compared with a circuit having an equivalent circuit scale.

次に、サンプリングレート変換回路500について説明する。
図8に示すように、サンプリングレート変換回路500は、周波数デルタシグマ変調されたデルタシグマ変調信号をフィルター処理して得られるフィルター出力値(デジタルフィルター6から出力される信号)のサンプリングレート(サンプリング周波数)を変換する回路である。サンプリングレート変換回路500は、前記フィルター出力値の出力タイミングと、サンプリングタイミングとに基づいて、重み付け係数を求める重み付け係数生成部501と、前記重み付け係数を用いて重み付けされた前記フィルター出力値をサンプリング値として出力するサンプリング部502とを備えている。また、サンプリング部502は、不感期間無く、前記フィルター出力値が前記サンプリングタイミングで規定される区間に占める割合で重み付けされた値を前記サンプリング値として出力する。
Next, the sampling rate conversion circuit 500 will be described.
As shown in FIG. 8, the sampling rate conversion circuit 500 has a sampling rate (sampling frequency) of a filter output value (signal output from the digital filter 6) obtained by filtering a delta-sigma modulated signal subjected to frequency delta-sigma modulation. ). The sampling rate conversion circuit 500 includes a weighting coefficient generation unit 501 for obtaining a weighting coefficient based on an output timing of the filter output value and a sampling timing, and a sampling value of the filter output value weighted using the weighting coefficient. And a sampling unit 502 that outputs as follows. Further, the sampling unit 502 outputs, as the sampling value, a value weighted by the ratio of the filter output value to the section defined by the sampling timing without a dead period.

これにより、不感期間無く漏れずにカウントする効果を破綻させないようにし、1次のノイズシェーピング効果を保つことができ、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができる。これによって、デジタルフィルター6により、ノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。以下、具体的に説明する。   As a result, the effect of counting without leaking without dead time is prevented from being destroyed, the primary noise shaping effect can be maintained, and the noise can be effectively shifted to the high frequency side. Thus, the digital filter 6 can reduce noise components and improve accuracy. This will be specifically described below.

サンプリングレート変換回路500は、デジタルフィルター6から出力されるフィルター出力値のサンプリングレート(サンプリング周波数)を変換する機能を有している。   The sampling rate conversion circuit 500 has a function of converting the sampling rate (sampling frequency) of the filter output value output from the digital filter 6.

すなわち、サンプリングレート変換回路500は、フィルター出力値の出力タイミングにおいて、その出力タイミングの直前の区間に対応するフィルター出力値を求める。そして、サンプリングタイミングにおいて、そのサンプリングタイミングの直前の区間における占有時間で重み付けしたフィルター出力値の和を、サンプリング値として求める。   That is, the sampling rate conversion circuit 500 obtains the filter output value corresponding to the section immediately before the output timing at the output timing of the filter output value. Then, at the sampling timing, the sum of the filter output values weighted by the occupation time in the section immediately before the sampling timing is obtained as the sampling value.

以下、サンプリングレート変換回路500が行うサンプリングレートを変換する処理について、具体的に1例を挙げて説明する。   Hereinafter, the process of converting the sampling rate performed by the sampling rate conversion circuit 500 will be described with a specific example.

フィルター出力値の出力タイミングの周波数(以下、「フィルター出力周波数(フィルター出力レート)」とも言う)をfa、サンプリングタイミングに基づくサンプリング周波数(サンプリングレート)をfbとしたとき、fa>fbの場合と、fa<fbの場合とに分けて説明する。   When the frequency of the output timing of the filter output value (hereinafter also referred to as “filter output frequency (filter output rate)”) is fa and the sampling frequency (sampling rate) based on the sampling timing is fb, when fa> fb, A description will be given separately for the case of fa <fb.

(fa>fbの場合)
まず、「フィルター出力値の出力タイミングの周波数は、サンプリングタイミングに基づくサンプリング周波数よりも高い」と設定した場合について説明する。
(When fa> fb)
First, a case where “the output timing frequency of the filter output value is higher than the sampling frequency based on the sampling timing” will be described.

fa>fbとする利点としては、フィルター出力周波数とサンプリング周波数の大小関係が、「フィルター出力周波数の方が高い」と固定されることで、各場合分けが簡易になる。   As an advantage of fa> fb, the magnitude relationship between the filter output frequency and the sampling frequency is fixed as “the filter output frequency is higher”, so that each case is simplified.

図9に示すように、隣り合う2つの前記サンプリングタイミングをt0およびt1(但し、t0<t1)とし、前記t0と前記t1との間に、1つの前記出力タイミングがあり、前記1つの出力タイミングをtaとし、前記taにおける前記フィルター出力値をYa、前記taの次の前記出力タイミングにおける前記フィルター出力値をYb、前記t1における前記サンプリング値をs1としたとき、前記s1は、下記(1)式で表される。
s1=(ta−t0)Ya+(t1−ta)Yb ・・・(1)
これにより、フィルター出力値のサンプリングレートを適確に変換することができる。
As shown in FIG. 9, two adjacent sampling timings are t0 and t1 (where t0 <t1), and there is one output timing between the t0 and the t1, and the one output timing. Is ta, the filter output value at ta is Ya, the filter output value at the output timing next to ta is Yb, and the sampling value at t1 is s1, the s1 is the following (1) It is expressed by a formula.
s1 = (ta−t0) Ya + (t1−ta) Yb (1)
Thereby, the sampling rate of the filter output value can be accurately converted.

また、隣り合う2つの前記サンプリングタイミングをt2およびt3(但し、t2<t3)とし、前記t2と前記t3との間に、2つの前記出力タイミングがあり、前記2つの出力タイミングをtcおよびtd(但し、tc<td)とし、前記tcにおける前記フィルター出力値をYc、前記tdにおける前記フィルター出力値をYd、前記tdの次の前記出力タイミングにおける前記フィルター出力値をYe、前記t3における前記サンプリング値をs3としたとき、前記s3は、下記(2)式で表される。
s3=(tc−t2)Yc+(td−tc)Yd+(t3−td)Ye ・・・(2)
これにより、フィルター出力値のサンプリングレートを適確に変換することができる。
Two adjacent sampling timings are t2 and t3 (where t2 <t3), and there are two output timings between t2 and t3, and the two output timings are tc and td ( Where tc <td), the filter output value at tc is Yc, the filter output value at td is Yd, the filter output value at the output timing next to td is Ye, and the sampling value at t3 S3 is represented by the following formula (2).
s3 = (tc−t2) Yc + (td−tc) Yd + (t3−td) Ye (2)
Thereby, the sampling rate of the filter output value can be accurately converted.

以下、具体的に説明する。
図9に示すように、まず、フィルター出力値の出力タイミングを、順次、ta、tb、tc、td、te、tfとする。
This will be specifically described below.
As shown in FIG. 9, first, the output timings of the filter output values are sequentially set to ta, tb, tc, td, te, and tf.

また、フィルター出力値を、順次、Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yfとする。
また、サンプリングタイミングを、順次、t0、t1、t2、t3、t4とする。
また、サンプリング値を、順次、s0、s1、s2、s3、s4とする。
The filter output values are sequentially set to Ya, Yb, Yc, Yd, Ye, and Yf.
Further, the sampling timing is sequentially set to t0, t1, t2, t3, and t4.
The sampling values are sequentially set to s0, s1, s2, s3, and s4.

このような場合、t0とt1との間、t1とt2との間、t3とt4との間には、それぞれ、1つの出力タイミングがあるので、s1、s2、s4については、それぞれ、前記(1)式が適用される。   In such a case, there is one output timing between t0 and t1, between t1 and t2, and between t3 and t4. Therefore, for s1, s2, and s4, 1) The formula is applied.

また、t2とt3との間には、2つの出力タイミングがあるので、s3については、前記(2)式が適用される。   Since there are two output timings between t2 and t3, the above equation (2) is applied to s3.

すなわち、各サンプリング値s1、s2、s3、s4は、それぞれ、下記のように表される。   That is, each sampling value s1, s2, s3, s4 is represented as follows.

s1=(ta−t0)Ya+(t1−ta)Yb
s2=(tb−t1)Yb+(t2−tb)Yc
s3=(tc−t2)Yc+(td−tc)Yd+(t3−td)Ye
s4=(te−t3)Ye+(t4−te)Yf
s1 = (ta−t0) Ya + (t1−ta) Yb
s2 = (tb−t1) Yb + (t2−tb) Yc
s3 = (tc−t2) Yc + (td−tc) Yd + (t3−td) Ye
s4 = (te−t3) Ye + (t4−te) Yf

ここで、(ta−t0)、(t1−ta)、(tb−t1)、(t2−tb)、(tc−t2)、(td−tc)、(t3−td)、(te−t3)、(t4−te)が重み付け係数であり、この重み付け係数は、重み付け係数生成部501により求められる。そして、サンプリング部502は、前記サンプリング値s1〜s4を求め、出力する。すなわち、サンプリング部502は、不感期間無く、フィルター出力値がサンプリングタイミングで規定される区間に占める割合で重み付けされた値をサンプリング値s1〜s4として出力する。   Here, (ta-t0), (t1-ta), (tb-t1), (t2-tb), (tc-t2), (td-tc), (t3-td), (te-t3) , (T4-te) is a weighting coefficient, and this weighting coefficient is obtained by the weighting coefficient generation unit 501. And the sampling part 502 calculates | requires and outputs the said sampling values s1-s4. That is, the sampling unit 502 outputs, as the sampling values s <b> 1 to s <b> 4, values that are weighted by the ratio of the filter output value to the section defined by the sampling timing without a dead period.

ここで、前記「不感期間無く」の「不感期間」とは、カウントを行わない期間を言う。また、「無く」とは、実質的にないことであり、カウント漏れが無いのであれば、例えば、1%程度の不感期間はあってもよい。   Here, the “dead period” of “without dead period” refers to a period during which no counting is performed. Further, “absent” means substantially not, and if there is no count omission, for example, there may be a dead period of about 1%.

(fa<fbの場合)
次に、「フィルター出力値の前記出力タイミングの周波数は、サンプリングタイミングに基づくサンプリング周波数よりも低い」と設定した場合について説明する。
(When fa <fb)
Next, a case where “the output timing frequency of the filter output value is lower than the sampling frequency based on the sampling timing” will be described.

fa<fbとする利点としては、フィルター出力周波数とサンプリング周波数の大小関係が、「フィルター出力周波数の方が低い」と固定されることで、各場合分けが簡易になる。   As an advantage of fa <fb, the magnitude relationship between the filter output frequency and the sampling frequency is fixed as “the filter output frequency is lower”, so that each case is simplified.

図10に示すように、隣り合う2つの前記サンプリングタイミングをt0およびt1(但し、t0<t1)とし、前記t0と前記t1との間に、1つの前記出力タイミングがあり、前記1つの出力タイミングをtaとし、前記taにおける前記フィルター出力値をYa、前記taの次の前記出力タイミングにおける前記フィルター出力値をYb、前記t1における前記サンプリング値をs1としたとき、前記s1は、下記(3)式で表される。
s1=(ta−t0)Ya+(t1−ta)Yb ・・・(3)
これにより、フィルター出力値のサンプリングレートを適確に変換することができる。
As shown in FIG. 10, two adjacent sampling timings are t0 and t1 (where t0 <t1), and there is one output timing between the t0 and the t1, and the one output timing. Is ta, the filter output value at ta is Ya, the filter output value at the output timing next to ta is Yb, and the sampling value at t1 is s1, the s1 is the following (3) It is expressed by a formula.
s1 = (ta−t0) Ya + (t1−ta) Yb (3)
Thereby, the sampling rate of the filter output value can be accurately converted.

また、隣り合う2つの前記サンプリングタイミングをt2およびt3(但し、t2<t3)とし、前記t2と前記t3との間に、前記出力タイミングがなく、前記t3よりも後の前記出力タイミングにおける前記フィルター出力値をYc、前記t3における前記サンプリング値をs3としたとき、前記s3は、下記(4)式で表される。
s3=(t3−t2)Yc ・・・(4)
これにより、フィルター出力値のサンプリングレートを適確に変換することができる。
The two adjacent sampling timings are t2 and t3 (where t2 <t3), and there is no output timing between t2 and t3, and the filter at the output timing after t3. When the output value is Yc and the sampling value at t3 is s3, s3 is expressed by the following equation (4).
s3 = (t3-t2) Yc (4)
Thereby, the sampling rate of the filter output value can be accurately converted.

以下、具体的に説明する。
図10に示すように、まず、フィルター出力値の出力タイミングを、順次、ta、tb、tc、tdとする。
This will be specifically described below.
As shown in FIG. 10, first, the output timing of the filter output value is sequentially set to ta, tb, tc, and td.

また、フィルター出力値を、順次、Ya、Yb、Yc、Ydとする。
また、サンプリングタイミングを、順次、t0、t1、t2、t3、t4とする。
また、サンプリング値を、順次、s0、s1、s2、s3、s4とする。
The filter output values are sequentially set to Ya, Yb, Yc, and Yd.
Further, the sampling timing is sequentially set to t0, t1, t2, t3, and t4.
The sampling values are sequentially set to s0, s1, s2, s3, and s4.

このような場合、t0とt1との間、t1とt2との間、t3とt4との間には、それぞれ、1つの出力タイミングがあるので、s1、s2、s4については、それぞれ、前記(3)式が適用される。   In such a case, there is one output timing between t0 and t1, between t1 and t2, and between t3 and t4. Therefore, for s1, s2, and s4, 3) The formula is applied.

また、t2とt3との間には出力タイミングがないので、s3については、前記(4)式が適用される。   Since there is no output timing between t2 and t3, the above equation (4) is applied to s3.

すなわち、各サンプリング値s1、s2、s3、s4は、それぞれ、下記のように表される。   That is, each sampling value s1, s2, s3, s4 is represented as follows.

s1=(ta−t0)Ya+(t1−ta)Yb
s2=(tb−t1)Yb+(t2−tb)Yc
s3=(t3−t2)Yc
s4=(tc−t3)Yc+(t4−tc)Yd
s1 = (ta−t0) Ya + (t1−ta) Yb
s2 = (tb−t1) Yb + (t2−tb) Yc
s3 = (t3-t2) Yc
s4 = (tc−t3) Yc + (t4−tc) Yd

ここで、(ta−t0)、(t1−ta)、(tb−t1)、(t2−tb)、(t3−t2)、(tc−t3)、(t4−tc)が重み付け係数であり、この重み付け係数は、重み付け係数生成部501により求められる。そして、サンプリング部502は、前記サンプリング値s1〜s4を求め、出力する。すなわち、サンプリング部502は、不感期間無く、フィルター出力値がサンプリングタイミングで規定される区間に占める割合で重み付けされた値をサンプリング値s1〜s4として出力する。   Here, (ta-t0), (t1-ta), (tb-t1), (t2-tb), (t3-t2), (tc-t3), (t4-tc) are weighting coefficients, The weighting coefficient is obtained by the weighting coefficient generation unit 501. And the sampling part 502 calculates | requires and outputs the said sampling values s1-s4. That is, the sampling unit 502 outputs, as the sampling values s <b> 1 to s <b> 4, values that are weighted by the ratio of the filter output value to the section defined by the sampling timing without a dead period.

なお、fa=fbの場合は、fa>fbの場合と、fa<fbの場合とのいずれか一方に含めて処理することが可能である。   In the case of fa = fb, the processing can be included in either case of fa> fb or the case of fa <fb.

以上のような第4実施形態によっても、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。   According to the fourth embodiment as described above, the same effect as that of the above-described embodiment can be exhibited.

また、遅延回路50を設けることにより、同等の精度を達成する場合において、回路規模を小さくすることができる。すなわち、ループ回路58のループを複数回、巡回させることにより、回路規模を増大させずに、その巡回数倍の機能を発揮することができる。   In addition, by providing the delay circuit 50, the circuit scale can be reduced when achieving the same accuracy. That is, by repeating the loop of the loop circuit 58 a plurality of times, a function that is double the number of cycles can be exhibited without increasing the circuit scale.

また、サンプリングレート変換回路500により、不感期間無く漏れずにカウントする効果を破綻させないようにし、1次のノイズシェーピング効果を保つことができる。これにより、ノイズを高周波側に効果的にシフトすることができる。これによって、デジタルフィルター6により、ノイズ成分を低減することができ、精度を向上させることができる。   In addition, the sampling rate conversion circuit 500 can keep the effect of counting without leaking without dead time, and can maintain the primary noise shaping effect. Thereby, noise can be effectively shifted to the high frequency side. Thus, the digital filter 6 can reduce noise components and improve accuracy.

以下に、サンプリングレート変換回路500により精度を向上させることができる理由を説明する。   The reason why the sampling rate conversion circuit 500 can improve the accuracy will be described below.

まず、周波数デルタシグマ変調器から出力される信号(以下、「DSM信号(Delta Sigma Modulation信号)」と言う)は、所定のゲートタイムで不感期間無く繰り返しカウント(サンプリング)を行った際に得られるカウント値の列(データ列)に相当する。この場合に得られるカウント値に含まれる雑音は、ノイズシェーピング効果により高周波帯域に移動する。このため、DSM信号から高周波を除去することにより、被測定信号成分を精度良く抽出することが可能となる。このような周波数デルタシグマ変調器を備えるカウンターは、サンプリングレート(サンプリング周波数)を高くするほど、分解能が向上する等の特徴を有する。   First, a signal output from a frequency delta-sigma modulator (hereinafter referred to as a “DSM signal (Delta Sigma Modulation signal)”) is obtained when repeated counting (sampling) is performed without a dead period at a predetermined gate time. This corresponds to a count value column (data column). The noise included in the count value obtained in this case moves to the high frequency band due to the noise shaping effect. For this reason, by removing high frequency from the DSM signal, it is possible to accurately extract the signal component under measurement. A counter including such a frequency delta-sigma modulator has characteristics such that the resolution is improved as the sampling rate (sampling frequency) is increased.

ここで、前記ノイズシェーピング効果を得るには、カウントに不感期間が無いことが必要である。すなわち、カウント漏れが生じると、ノイズシェーピング効果を得ることができない。このカウント漏れは、外乱として観測される。   Here, in order to obtain the noise shaping effect, it is necessary that the count has no dead period. That is, when the count omission occurs, the noise shaping effect cannot be obtained. This count leak is observed as a disturbance.

したがって、サンプリングレートを変換する場合、変換前のデータ列と、変換後のデータ列とは、比例している(線形である)ことが必要である。すなわち、カウント漏れ、2重カウント等による不要なデータの混入等がないようにする必要がある。サンプリングレート変換回路500では、前記の要件を満足しており、このため、前述した効果を得ることができる。   Therefore, when the sampling rate is converted, the data string before conversion and the data string after conversion need to be proportional (linear). That is, it is necessary to prevent unnecessary data from being mixed due to count leakage, double counting, and the like. The sampling rate conversion circuit 500 satisfies the above requirements, and therefore the above-described effects can be obtained.

<物理量センサーの実施形態>
図11は、本発明の物理量センサーの1例である加速度センサーの実施形態における検出部の内部構造を示す図である。図12は、図11中のA−A線での断面図である。
<Embodiment of physical quantity sensor>
FIG. 11 is a diagram illustrating an internal structure of a detection unit in an embodiment of an acceleration sensor which is an example of the physical quantity sensor of the present invention. 12 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

以下、物理量センサーの1例である加速度センサーの実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of an acceleration sensor, which is an example of a physical quantity sensor, will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

図11および図12に示すように、本実施形態の加速度センサー100(物理量センサー)は、振動に関する物理量の1例である加速度を検出する検出部200と、検出部200から出力された被測定信号が入力されるレシプロカルカウント値生成回路1(レシプロカルカウント値生成回路1については、図1等を参照)とを備えている。検出部200とレシプロカルカウント値生成回路1とは電気的に接続されている。なお、レシプロカルカウント値生成回路1については、既に説明したので、その説明は省略する。   As shown in FIGS. 11 and 12, the acceleration sensor 100 (physical quantity sensor) of the present embodiment includes a detection unit 200 that detects acceleration, which is an example of a physical quantity related to vibration, and a signal under measurement output from the detection unit 200. Is input to the reciprocal count value generation circuit 1 (see FIG. 1 and the like for the reciprocal count value generation circuit 1). The detection unit 200 and the reciprocal count value generation circuit 1 are electrically connected. Since the reciprocal count value generation circuit 1 has already been described, the description thereof is omitted.

検出部200は、平板状のベース部210と、ベース部210に継ぎ手部211を介して接続された略矩形平板状の可動部212と、ベース部210と可動部212とに掛け渡された物理量検出素子の1例である加速度検出素子213と、少なくとも上記各構成要素を内部に収納するパッケージ220とを備えている。   The detection unit 200 includes a flat base portion 210, a substantially rectangular flat plate-shaped movable portion 212 connected to the base portion 210 via a joint portion 211, and a physical quantity spanned between the base portion 210 and the movable portion 212. An acceleration detection element 213 that is an example of the detection element, and a package 220 that houses at least each of the above-described components are provided.

この検出部200は、外部端子227、228、内部端子224、225、外部接続端子214e、214f、接続端子210b、210c等を経由して加速度検出素子213の励振電極に印加される駆動信号によって、加速度検出素子213の振動梁213a、213bが所定の周波数で発振(共振)する。そして、検出部200は、加わる加速度に応じて変化する加速度検出素子213の共振周波数を被測定信号(検出信号)として出力する。   The detection unit 200 is driven by a drive signal applied to the excitation electrode of the acceleration detection element 213 via the external terminals 227 and 228, the internal terminals 224 and 225, the external connection terminals 214e and 214f, the connection terminals 210b and 210c, and the like. The vibrating beams 213a and 213b of the acceleration detecting element 213 oscillate (resonate) at a predetermined frequency. And the detection part 200 outputs the resonance frequency of the acceleration detection element 213 which changes according to the applied acceleration as a to-be-measured signal (detection signal).

この被測定信号は、レシプロカルカウント値生成回路1に入力され、レシプロカルカウント値生成回路1は、前記実施形態で説明したように動作する。   This signal under measurement is input to the reciprocal count value generation circuit 1, and the reciprocal count value generation circuit 1 operates as described in the above embodiment.

また、検出部200の数は、本実施形態では1つであるが、これに限らず、例えば、2つ、または3つでもよい。検出部200を3つ設け、各検出部200の検出軸を互いに直交(交差)させることにより、互いに直交する3つの検出軸のそれぞれの軸方向の加速度を検出することが可能である。   Moreover, although the number of the detection parts 200 is one in this embodiment, it is not restricted to this, For example, two or three may be sufficient. By providing three detection units 200 and making the detection axes of each detection unit 200 orthogonal (cross) each other, it is possible to detect the acceleration in the axial direction of each of the three detection axes orthogonal to each other.

以上のような加速度センサー100によっても、その加速度センサー100が備えるレシプロカルカウント値生成回路1は、前述した実施形態と同様の効果を発揮することができる。これにより、加速度センサー100は、加速度を精度良く検出することができる。   Even with the acceleration sensor 100 as described above, the reciprocal count value generation circuit 1 included in the acceleration sensor 100 can exhibit the same effects as those of the above-described embodiment. Thereby, the acceleration sensor 100 can detect the acceleration with high accuracy.

以上、本発明のデジタルフィルター、レシプロカルカウント値生成回路および物理量センサーを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。   The digital filter, the reciprocal count value generation circuit, and the physical quantity sensor of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, and the configuration of each part has the same function. It can be replaced with one having any structure. Moreover, other arbitrary components may be added.

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。   Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.

また、前記実施形態では、物理量センサーとして、加速度センサーを例に挙げて説明したが、本発明では、物理量センサーは、物理量の変化を周波数変化として検出することが可能なものであれば、これに限定されず、この他、例えば、質量センサー、超音波センサー、角加速度センサー、容量センサー等が挙げられる。   In the above embodiment, the acceleration sensor is described as an example of the physical quantity sensor. However, in the present invention, if the physical quantity sensor can detect a change in physical quantity as a frequency change, In addition, for example, a mass sensor, an ultrasonic sensor, an angular acceleration sensor, a capacitance sensor, and the like can be given.

また、本発明の物理量センサーは、例えば、傾斜計、地震計、ナビゲーション装置、姿勢制御装置、ゲームコントローラー、携帯電話、スマートフォン、デジタルスチルカメラ等の各種の電子機器や、自動車等の各種の移動体等に適用することが可能である。すなわち、本発明では、本発明の物理量センサーを備えた電子機器、本発明の物理量センサーを備えた移動体等を提供することが可能である。   The physical quantity sensor of the present invention includes, for example, various electronic devices such as an inclinometer, a seismometer, a navigation device, an attitude control device, a game controller, a mobile phone, a smartphone, a digital still camera, and various moving bodies such as an automobile. It is possible to apply to. That is, according to the present invention, it is possible to provide an electronic device including the physical quantity sensor of the present invention, a moving object including the physical quantity sensor of the present invention, and the like.

1…レシプロカルカウント値生成回路、3…カウンター、4…加算器、9…エッジ検出部、10…レシプロカルカウント値生成部、11…カウンター、12…遅延素子、13…ラッチ、14…ラッチ、17…ラッチ、18…ラッチ、19…数え上げ部、20…カウンター、21…ラッチ、22…ラッチ、23…排他的論理和回路、24…ラッチ、25…乗算器、26…ラッチ、27…加算器、30…カウンター、31…ラッチ、310…ラッチ回路、32…ラッチ、33…排他的論理和回路、50…遅延回路、51…遅延素子、52…スイッチ、520…選択部、53…インバーター、54…カウンター、55…マルチプレクサー、56…排他的論理和回路、57…論理積回路、58…ループ回路、59…巡回数制御回路、500…サンプリングレート変換回路、501…重み付け係数生成部、502…サンプリング部、6…デジタルフィルター、61…移動平均フィルター、611…シフトレジスター、612…減算器、62…移動平均フィルター、621…加算器、622…シフトレジスター、623…減算器、63…移動平均フィルター、631…加算器、632…シフトレジスター、633…減算器、64…移動平均フィルター、641…加算器、642…シフトレジスター、643…減算器、65…移動平均フィルター、651…加算器、652…シフトレジスター、653…減算器、66…加算器、67…加算器、91…遅延素子、92…排他的論理和回路、100…加速度センサー、110…カウンター、111…第1のカウント部、112…第2のカウント部、113…インバーター、141…ラッチ、142…ラッチ、200…検出部、210…ベース部、210b…接続端子、210c…接続端子、211…継ぎ手部、212…可動部、213…加速度検出素子、213a…振動梁、213b…振動梁、214e…外部接続端子、214f…外部接続端子、220…パッケージ、224…内部端子、225…内部端子、227…外部端子、228…外部端子、330…排他的論理和回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reciprocal count value generation circuit, 3 ... Counter, 4 ... Adder, 9 ... Edge detection part, 10 ... Reciprocal count value generation part, 11 ... Counter, 12 ... Delay element, 13 ... Latch, 14 ... Latch, 17 ... Latch, 18 ... Latch, 19 ... Counter, 20 ... Counter, 21 ... Latch, 22 ... Latch, 23 ... Exclusive OR circuit, 24 ... Latch, 25 ... Multiplier, 26 ... Latch, 27 ... Adder, 30 ... Counter, 31 ... Latch, 310 ... Latch circuit, 32 ... Latch, 33 ... Exclusive OR circuit, 50 ... Delay circuit, 51 ... Delay element, 52 ... Switch, 520 ... Selection unit, 53 ... Inverter, 54 ... Counter 55 ... Multiplexer, 56 ... Exclusive OR circuit, 57 ... Logical product circuit, 58 ... Loop circuit, 59 ... Circuit control circuit, 500 ... Sample Great conversion circuit, 501... Weighting coefficient generation unit, 502... Sampling unit, 6... Digital filter, 61... Moving average filter, 611 ... shift register, 612 ... subtractor, 62 ... moving average filter, 621 ... adder, 622. Shift register, 623 ... subtractor, 63 ... moving average filter, 631 ... adder, 632 ... shift register, 633 ... subtractor, 64 ... moving average filter, 641 ... adder, 642 ... shift register, 643 ... subtractor, 65 ... Moving average filter, 651 ... Adder, 652 ... Shift register, 653 ... Subtractor, 66 ... Adder, 67 ... Adder, 91 ... Delay element, 92 ... Exclusive OR circuit, 100 ... Accelerometer, 110 ... counter, 111 ... first count unit, 112 ... second count unit, 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Inverter, 141 ... Latch, 142 ... Latch, 200 ... Detection part, 210 ... Base part, 210b ... Connection terminal, 210c ... Connection terminal, 211 ... Joint part, 212 ... Movable part, 213 ... Acceleration detection element, 213a ... Vibration beam, 213b ... vibration beam, 214e ... external connection terminal, 214f ... external connection terminal, 220 ... package, 224 ... internal terminal, 225 ... internal terminal, 227 ... external terminal, 228 ... external terminal, 330 ... exclusive OR circuit

Claims (9)

周波数デルタシグマ変調されたデルタシグマ変調信号を処理するデジタルフィルターであって、
少なくとも1つの移動平均フィルターを含む複数のフィルターを備え、
前記複数のフィルターのうちの所定の前記フィルターから出力される第1の信号のビット幅は、最下位ビットを含むビットを削減することで、前記所定のフィルターが処理する第2の信号のビット幅よりも小さく構成されることを特徴とするデジタルフィルター。
A digital filter for processing a frequency delta-sigma modulated delta-sigma modulated signal,
Comprising a plurality of filters including at least one moving average filter;
The bit width of the first signal output from the predetermined filter of the plurality of filters is the bit width of the second signal processed by the predetermined filter by reducing bits including the least significant bit. A digital filter characterized by being made smaller.
前記複数のフィルターのうちの少なくとも1つの前記フィルターから出力される信号はダウンサンプルされている請求項1に記載のデジタルフィルター。   The digital filter according to claim 1, wherein a signal output from at least one of the plurality of filters is down-sampled. 前記複数のフィルターは、電気的に直列に接続されており、
前記複数のフィルターのうちの初段の前記フィルターに入力される信号のビット幅は、前記初段のフィルターに入力される信号の絶対値の表現に必要なビット幅よりも小さい請求項1または2に記載のデジタルフィルター。
The plurality of filters are electrically connected in series,
3. The bit width of a signal input to the first-stage filter among the plurality of filters is smaller than a bit width necessary for expressing an absolute value of a signal input to the first-stage filter. Digital filter.
前記複数のフィルターのうちの所定の前記フィルターから出力される信号に対し、補正値による補正を行う補正部を備える請求項1ないし3のいずれか1項に記載のデジタルフィルター。   4. The digital filter according to claim 1, further comprising: a correction unit configured to perform correction using a correction value on a signal output from the predetermined filter among the plurality of filters. 前記複数のフィルターのすべてが移動平均フィルターである請求項1ないし4のいずれか1項に記載のデジタルフィルター。   The digital filter according to claim 1, wherein all of the plurality of filters are moving average filters. 前記第1の信号のビット幅は、4の倍数である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のデジタルフィルター。   The digital filter according to any one of claims 1 to 5, wherein a bit width of the first signal is a multiple of four. 被測定信号で規定されるタイミングで基準クロックをカウントするレシプロカルカウント値生成回路であって、
レシプロカルカウント値を生成するレシプロカルカウント値生成部と、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載のデジタルフィルターと、を備えることを特徴とするレシプロカルカウント値生成回路。
A reciprocal count value generation circuit that counts a reference clock at a timing defined by a signal under measurement,
A reciprocal count value generation unit for generating a reciprocal count value;
A reciprocal count value generation circuit comprising: the digital filter according to claim 1.
物理量を検出する検出部と、
前記検出部から出力された被測定信号が入力される請求項7に記載のレシプロカルカウント値生成回路と、を備えることを特徴とする物理量センサー。
A detection unit for detecting a physical quantity;
A physical quantity sensor comprising: the reciprocal count value generation circuit according to claim 7, wherein the signal under measurement output from the detection unit is input.
前記物理量は振動に関する物理量である請求項8に記載の物理量センサー。   The physical quantity sensor according to claim 8, wherein the physical quantity is a physical quantity related to vibration.
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