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JPH0875516A - Phase locked loop and ultrasonic flowmeter - Google Patents

Phase locked loop and ultrasonic flowmeter

Info

Publication number
JPH0875516A
JPH0875516A JP6239503A JP23950394A JPH0875516A JP H0875516 A JPH0875516 A JP H0875516A JP 6239503 A JP6239503 A JP 6239503A JP 23950394 A JP23950394 A JP 23950394A JP H0875516 A JPH0875516 A JP H0875516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
phase
signal
phase comparator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6239503A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2821665B2 (en
Inventor
Tamotsu Kobayashi
保 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiso Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Keiso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Keiso Co Ltd filed Critical Tokyo Keiso Co Ltd
Priority to JP6239503A priority Critical patent/JP2821665B2/en
Publication of JPH0875516A publication Critical patent/JPH0875516A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2821665B2 publication Critical patent/JP2821665B2/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain an inexpensive phase locked loop and an ultrasonic flowmeter having simple circuitry where a special phase comparator is not employed. CONSTITUTION: A phase comparator 101 comprises a sequential circuit 5 for phase comparison having two input terminals receiving an input signal R and a feedback signal V and two output terminals 6, 7 delivering outputs for advancing or delaying the phase of a feedback signal through a loop filter and a voltage controlled oscillator, a charge pump circuit 8 receiving outputs U, D from two output terminals to synthesize a single phase comparator output, detectors 15, 15' connected, respectively, with two output terminals in order to detect convergence or divergence of the output by measuring the duration of '1' and '0' states of output signal, and an operating circuit 16 for subjecting the input signal R or the feedback signal V to a predetermined alteration in logical value based on an output from the detection circuit thus altering the polarity of the output signal from the sequential circuit 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は位相同期ループ(フェー
ズロックドループ、PLLと略記される)の改良に係る
ものであり、特にPLL方式超音波流量計に適したPL
L用位相比較器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a phase locked loop (abbreviated as PLL), and a PL suitable for a PLL type ultrasonic flowmeter.
The present invention relates to a phase comparator for L.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は一般のPLLの構成を示し、図8
は従来のPLLに使用されている位相比較器の回路図を
示し、以下その概要を説明する。図7において、符号1
は入力信号Rおよびループの帰還信号Vを受け、両信号
の周波数が異なる場合には周波数差に、周波数が同一の
場合には両信号の位相差に対応した出力信号を与える位
相比較器である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows the structure of a general PLL, and FIG.
Shows a circuit diagram of a phase comparator used in a conventional PLL, and its outline will be described below. In FIG. 7, reference numeral 1
Is a phase comparator which receives the input signal R and the feedback signal V of the loop, and gives a frequency difference when the frequencies of the two signals are different, and an output signal corresponding to the phase difference of the two signals when the frequencies are the same. .

【0003】2は前記出力を平滑するローパスフィル
タ、3はローパスフィルタからの出力により発振周波数
が制御される電圧制御発振器(VCOと略記)であり、
その発振周波数は通常比較的高い。4はVCOからの出
力の周波数を分周するための分周器であり、その出力は
位相比較器への帰還信号Vとなる。VCO出力はしばし
ばPLLの出力として利用され、また用途によっては分
周器4は省略されることもある。
Reference numeral 2 is a low pass filter for smoothing the output, and 3 is a voltage controlled oscillator (abbreviated as VCO) whose oscillation frequency is controlled by the output from the low pass filter.
Its oscillation frequency is usually relatively high. Reference numeral 4 is a frequency divider for dividing the frequency of the output from the VCO, and its output becomes a feedback signal V to the phase comparator. The VCO output is often used as the output of the PLL, and the frequency divider 4 may be omitted depending on the application.

【0004】図8はPLLに通常使用される位相比較器
1の回路例を示す。同回路の左半分は位相比較のための
デジタル順序回路5で構成され、信号RおよびVの位相
差に応じたオン・オフ出力を端子6(信号をUと略記)
および端子7(信号をDと略記)に与え、各端子からは
信号U、Dが出力される。
FIG. 8 shows a circuit example of the phase comparator 1 normally used in a PLL. The left half of the circuit is composed of a digital sequential circuit 5 for phase comparison, and an on / off output corresponding to the phase difference between the signals R and V is output to a terminal 6 (the signal is abbreviated as U).
And terminals 7 (signals are abbreviated as D), and signals U and D are output from the respective terminals.

【0005】また符号8で示す右半分はチャージポンプ
部であり、前記端子6および7の各電圧に応じた単一の
位相比較出力を合成して端子9より後段のループフィル
タに与える。
The right half indicated by reference numeral 8 is a charge pump section, which synthesizes a single phase comparison output corresponding to each voltage at the terminals 6 and 7 and supplies it to the loop filter at the subsequent stage from the terminal 9.

【0006】PLLはこのように構成されているので、
入力信号Rに対し帰還信号Vはまず周波数の追従を行
い、周波数が同一になると位相追従に入り、両信号の位
相が一致したいわゆる同期状態に達することができる。
したがって周波数逓倍、周波数合成等広い範囲で有用に
利用されている。
Since the PLL is constructed in this way,
The feedback signal V first follows the frequency of the input signal R, and when the frequencies become the same, phase tracking starts, and a so-called synchronized state in which the phases of both signals match can be reached.
Therefore, it is effectively used in a wide range such as frequency multiplication and frequency synthesis.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述のよ
うな通常の位相比較器を使用したPLLが有効に動作し
ない場合があり、以下これを説明する。フリップフロッ
プを含む順序回路5は現在のR、V信号のみで出力U、
Dが決まるのでなく、過去の経過に関係する。
However, there are cases where the PLL using the normal phase comparator as described above does not operate effectively, which will be described below. The sequential circuit 5 including the flip-flop outputs only the current R and V signals and outputs U and
It does not determine D, but relates to the past process.

【0008】4つの信号R、V、U、Dはいずれも時間
的に変化する”1”、”0”の論理信号で、その組み合
わせは16通りあり、そのうち安定なのは12通りであ
る。この12通りの状態間には互いに移行可能な方向が
あり、この関係を示したのが図9である。
Each of the four signals R, V, U, and D is a logical signal of "1" or "0" that changes with time, and there are 16 combinations, of which 12 are stable. There are directions in which these 12 states can be moved to each other, and FIG. 9 shows this relationship.

【0009】ここでRおよびVのデューティが小さく、
かつ両者間の位相差も180°に比べ小さいときの波形
と図9の状態間の対応関係を図10に示す。ただし使用
している位相比較器はRおよびVの立ち下がりを検出す
る型のものであり、出力UおよびDは”0”状態がチャ
ージポンプ8を通して有効出力となるよう構成されてい
る。
Here, the duty of R and V is small,
Further, FIG. 10 shows the correspondence between the waveforms and the states in FIG. 9 when the phase difference between them is smaller than 180 °. However, the phase comparator used is of the type that detects the falling edges of R and V, and the outputs U and D are configured so that the "0" state becomes an effective output through the charge pump 8.

【0010】図10においてRに対しVの位相が遅れて
いる場合、U側に”0”状態が現れてVの位相を進める
いわば収斂極性と呼ぶ出力状態と、逆にD側に長い”
0”状態が現れ、Vの位相を更に遅らすいわば発散極性
と呼ぶべき出力形態とが存在し、どちらの形態をとるか
は過去の経過による。
In FIG. 10, when the phase of V is delayed with respect to R, a "0" state appears on the U side to advance the phase of V, so to speak, a so-called converging polarity output state, and conversely, a long state on the D side.
The 0 "state appears, and there is an output form that should be called the divergent polarity, which is to further delay the phase of V, and which form to take depends on the past progress.

【0011】図10の右半分に収斂極性のパスを実線、
発散極性のパスを破線で示す。Rに対しVの位相が進ん
でいる場合にも同様な状況が存在する。一般のPLL応
用例では入力信号RはPLLと独立しているので、たと
えここでいう発散極性の出力が現れて遅れている帰還信
号Vの位相が更に遅れても、360°に達すれば結局同
期状態に入ることができて、何ら差し支えない。したが
って一般には出力の極性は区別して扱わない。
In the right half of FIG. 10, a path of convergent polarity is shown by a solid line,
Divergent polarity paths are shown by dashed lines. A similar situation exists when V is ahead of R in phase. In a general PLL application example, since the input signal R is independent of the PLL, even if the phase of the feedback signal V which is delayed due to the output of the divergence polarity mentioned here is further delayed, it is eventually synchronized if it reaches 360 °. You can get into the state and it doesn't matter. Therefore, in general, the polarities of the outputs are not treated separately.

【0012】しかしながら入力信号Rが帰還信号Vの影
響を受けて問題を生ずる場合の具体例を図11に示すP
LL方式の超音波流量計につき説明する。同図の符号1
〜4は図7に示すPLLの構成要素と同一であるので、
説明は省略する。
However, a concrete example of the case where the input signal R is affected by the feedback signal V and causes a problem is shown in FIG.
The LL type ultrasonic flowmeter will be described. Reference numeral 1 in FIG.
4 are the same as the components of the PLL shown in FIG. 7,
The description is omitted.

【0013】図中の符号10は計測すべき流体が流れる
管路、11、11’はこれに斜めに対向して取り付けた
1対の超音波振動子であり、交互に一方が送信子、他方
が受信子として作動する。
In the figure, reference numeral 10 is a conduit through which a fluid to be measured flows, and 11 and 11 'are a pair of ultrasonic transducers obliquely attached to the conduit. Operates as a receiver.

【0014】また、符号12はPLL内の分周器4の出
力に同期してパルスを発生し、一方の振動子を励振して
超音波を送信させる励振回路、13は流体中を伝播した
超音波が他方の振動子に検出されて発生する超音波受信
信号を増幅する増幅器であり、14は超音波振動子11
および励振回路12を切り換えて超音波の伝播方向を切
り換えるための切換器である。
Further, reference numeral 12 is an excitation circuit that generates a pulse in synchronization with the output of the frequency divider 4 in the PLL and excites one transducer to transmit an ultrasonic wave. Reference numeral 13 is an ultrasonic wave propagated in the fluid. Reference numeral 14 is an amplifier for amplifying an ultrasonic wave reception signal generated when a sound wave is detected by the other vibrator, and 14 is an ultrasonic wave vibrator 11
And a switching device for switching the excitation circuit 12 to switch the propagation direction of ultrasonic waves.

【0015】PLL方式の超音波流量計の測定原理は既
に公知であり、ここでは詳細には触れないが、要はPL
Lの同期状態において入力信号Rすなわち受信子の受信
波と帰還信号V、すなわち送信子の送信波とが同相にな
る周波数で系が自己発振し、その発振周波数は超音波の
流体内伝播時間Tの逆数となることを利用する。
The measuring principle of the PLL type ultrasonic flowmeter is already known and will not be described in detail here, but the point is that it is PL.
In the synchronized state of L, the system self-oscillates at a frequency at which the input signal R, that is, the reception wave of the receiver and the feedback signal V, that is, the transmission wave of the transmitter are in phase, and the oscillation frequency is the ultrasonic propagation time T in the fluid. It is used to be the reciprocal of.

【0016】ところで以上の説明で明らかなように、こ
こではPLLの入力信号Rは電気的には帰還信号Vを遅
延時間Tの遅延回路を通して得たものと等価であり、互
いに独立していない。
As is apparent from the above description, here, the input signal R of the PLL is electrically equivalent to the feedback signal V obtained through the delay circuit having the delay time T, and is not independent from each other.

【0017】したがってこのPLLに通常の位相比較器
を使用すると、その出力が上述の収斂極性の場合PLL
は正常に同期状態に達し、所期の伝播時間の逆数に等し
い出力周波数が得られるが、発散極性の場合には帰還信
号Vの位相変化により入力信号Rの位相も従属して変化
するので、同期状態に達する機会がない。
Therefore, if a normal phase comparator is used for this PLL, the PLL will be used when its output has the above-mentioned convergent polarity.
Normally reaches the synchronization state, and an output frequency equal to the reciprocal of the desired propagation time is obtained, but in the case of divergent polarity, the phase of the input signal R also changes depending on the phase change of the feedback signal V. There is no opportunity to reach sync.

【0018】すなわちラン・アウエイが起こり、ループ
フィルタ出力が最大値または最小値をとった状態に至
る。ここでは同期状態は実現せず、したがって計測目的
は達成されない。
That is, run-away occurs, and the loop filter output reaches the maximum or minimum value. The synchronization state is not realized here and therefore the measurement purpose is not achieved.

【0019】このため、従来のPLL式超音波流量計は
特殊な位相比較器を開発して使用するか、あるいは特殊
に変形したPLLを採用する必要があり、回路が複雑、
高価であった。
Therefore, in the conventional PLL type ultrasonic flowmeter, it is necessary to develop and use a special phase comparator, or to adopt a specially modified PLL, resulting in a complicated circuit.
It was expensive.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題を解
決するためになされたもので、本発明に係る位相同期ル
ープは、入力信号と帰還信号との2信号を受け、両信号
の位相を比較してその位相差に応じた出力信号を与える
位相比較器と、この位相比較器からの出力を平滑するた
めのループフィルタと、ループフィルタ出力により発振
周波数が制御される電圧制御発振器とを備え、上記位相
比較器が、上記2信号を受ける2つの入力端子と、ルー
プフィルタおよび電圧制御発振器を介して帰還信号の位
相をそれぞれ進め、または遅らせる出力を与える2つの
出力端子をもつ位相比較のための順序回路と、この2つ
の出力端子からの出力を受けて単一の位相比較器出力を
合成するチャージポンプ回路と、それぞれ上記2出力端
子に接続されて出力信号の”1”および”0”の状態の
時間の大小関係を計測して出力の収斂または発散極性を
検知する検知回路と、この検知回路の出力により上記入
力信号または帰還信号に所要の論理値変更操作を加えて
上記順序回路の出力信号の極性を変更する操作回路を設
けたものとしてある。
The present invention has been made to solve the above problems, and a phase locked loop according to the present invention receives two signals, an input signal and a feedback signal, and outputs the phase of both signals. A phase comparator that gives an output signal corresponding to the phase difference, a loop filter for smoothing the output from this phase comparator, and a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output. The phase comparator has two input terminals for receiving the two signals and two output terminals for providing outputs for advancing or delaying the phase of the feedback signal via the loop filter and the voltage controlled oscillator, respectively. And a charge pump circuit for receiving the outputs from these two output terminals and synthesizing a single phase comparator output, and the output connected to each of the two output terminals. A detection circuit for detecting the convergence or divergence polarity of the output by measuring the magnitude relationship between the times of the signals "1" and "0", and the logical value required for the input signal or the feedback signal by the output of this detection circuit. An operation circuit is provided for changing the polarity of the output signal of the sequential circuit by applying a change operation.

【0021】また、本発明に係る位相同期式超音波流量
計は、入力信号と帰還信号の2信号を受け、両信号の位
相を比較してその位相差に応じた出力信号を与える位相
比較器と、この位相比較器からの出力を平滑するための
ループフィルタと、ループフィルタ出力により発振周波
数が制御される電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の出力を分周して上記帰還信号とする分周器とからなる
位相同期ループと、流体の流れる管路に対向して斜めに
取り付けた1対の超音波振動子と、上記分周器からの出
力により一方の振動子を励振して超音波を送信させる励
振回路と、他方の振動子に発生する超音波受信信号を増
幅してその出力を上記位相比較器の入力信号とする増幅
器と、上記1対の振動子の送・受信を切り換える切換器
とを備え、上記位相同期ループにおける位相比較器が、
上記入力信号と帰還信号を受ける2つの入力端子と、ル
ープフィルタ、電圧制御発振器および分周器を介して帰
還信号の位相をそれぞれ進め、または遅らせる出力を与
える2つの出力端子をもつ位相比較のための順序回路
と、この2つの出力端子からの出力を受けて単一の位相
比較器出力を合成するチャージポンプ回路と、それぞれ
上記2出力端子に接続されて出力信号の”1”および”
0”の状態の時間の大小関係を計測して出力の収斂また
は発散極性を検知する検知回路と、この検知回路の出力
により上記入力信号または帰還信号に所要の論理値変更
操作を加えて上記順序回路の出力信号の極性を変更する
操作回路とを具備するものである。
Further, the phase-locked ultrasonic flowmeter according to the present invention receives two signals of an input signal and a feedback signal, compares the phases of both signals and gives an output signal according to the phase difference between them. , A loop filter for smoothing the output from this phase comparator, a voltage controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output, and a component for dividing the output of this voltage controlled oscillator into the feedback signal. A phase-locked loop composed of a frequency divider, a pair of ultrasonic transducers diagonally attached to the pipe through which the fluid flows, and one transducer is excited by the output from the frequency divider to generate ultrasonic waves. , An amplifier circuit that amplifies the ultrasonic reception signal generated in the other transducer and uses the output as the input signal of the phase comparator, and a switch that switches between the transmission and reception of the pair of transducers. Equipped with a vessel and above A phase comparator in the synchronization loop,
For a phase comparison having two input terminals for receiving the input signal and the feedback signal and two output terminals for giving an output for advancing or delaying the phase of the feedback signal via the loop filter, the voltage controlled oscillator and the frequency divider, respectively. Sequential circuit, a charge pump circuit that receives outputs from the two output terminals and synthesizes a single phase comparator output, and output signals "1" and "1" connected to the two output terminals, respectively.
A detection circuit that detects the convergence of the output or the divergence polarity of the output by measuring the magnitude relation of the time of the 0 "state, and the above-mentioned sequence by applying a required logical value changing operation to the input signal or the feedback signal by the output of this detection circuit. And an operation circuit for changing the polarity of the output signal of the circuit.

【0022】上記手段の実施態様は次のとおりである。An embodiment of the above means is as follows.

【0023】<実施態様1>上記入力信号および帰還信
号間の位相差が180°以下となるよう構成するととも
に、上記検知回路としては外部より与えられるクロック
信号を受けて上記順序回路の出力が”1”の状態中はア
ップカウントを行い、”0”の状態中ではダウンカウン
トを行い、このカウンタのゼロ出力により”0”の状態
の時間が”1”の状態の時間を超えたことを検知するア
ップダウンカウンタを具備する。
<Embodiment 1> The phase difference between the input signal and the feedback signal is configured to be 180 ° or less, and the detection circuit receives an externally supplied clock signal and outputs the output of the sequential circuit. It counts up in the state of "1" and counts down in the state of "0", and it detects that the time of "0" has exceeded the time of "1" by the zero output of this counter. It has an up-down counter that operates.

【0024】<実施態様2>上記入力信号および帰還信
号間の位相差が180°以下となるよう構成するととも
に、上記検知回路としては外部より与えられるクロック
信号を受けて上記順序回路の出力が”0”の状態中にア
ップカウントを行い、このカウンタのオーバーフロー出
力により”0”の状態の時間が”1”の状態の時間の起
こり得る最大値を超えたことを検知するアップカウンタ
を具備する。
<Embodiment 2> The phase difference between the input signal and the feedback signal is configured to be 180 ° or less, and the detection circuit receives an externally supplied clock signal and outputs the output of the sequential circuit. An up counter is provided which counts up during the state of "0" and detects that the time of the state of "0" exceeds the maximum possible value of the time of the state of "1" by the overflow output of this counter.

【0025】<実施態様3>上記入力信号および帰還信
号のデューティ比が小さく、かつ両信号間の位相差が1
80°以下となるよう構成するとともに、上記操作回路
としては、上記検出回路の出力を受けて2個のパルスを
発生するダブルパルス発生回路と、この回路出力と入力
信号または帰還信号とのアンド出力を上記順序回路のそ
れぞれの入力端に与える論理回路とを具備する。
<Embodiment 3> The duty ratio of the input signal and the feedback signal is small, and the phase difference between the two signals is one.
The operation circuit has a double pulse generation circuit that generates two pulses in response to the output of the detection circuit, and an AND output of the circuit output and an input signal or a feedback signal. To a respective input terminal of the sequential circuit.

【0026】[0026]

【作用】検知回路により位相比較のための順序回路の出
力が発散極性となるのを検知し、さらにこれに接続され
る操作回路により上記順序回路の入力信号または帰還信
号に論理値の変更操作を加えてその出力の極性を収斂極
性に変更するので、発散極性の出力がループフィルタに
与えられるのを防止することができる。
The detection circuit detects that the output of the sequential circuit for phase comparison has a divergent polarity, and the operation circuit connected to the detection circuit changes the logical value of the input signal or the feedback signal of the sequential circuit. In addition, since the polarity of the output is changed to the convergent polarity, it is possible to prevent the output having the divergent polarity from being given to the loop filter.

【0027】位相同期式超音波流量計においては発散極
性の出力がループフィルタに継続して与えられることが
ないので、上述のラン・アウエイ現象が防止され、同期
状態は常に実現する。すなわち性能の優れる安価な通常
の位相比較器を利用できて有効である。
In the phase-locked ultrasonic flowmeter, since the output of divergent polarity is not continuously given to the loop filter, the above-mentioned run-away phenomenon is prevented and the synchronized state is always realized. That is, it is effective that an inexpensive ordinary phase comparator having excellent performance can be used.

【0028】[0028]

【実施例】以下第1の本発明の実施例につき図1により
説明する。なお、同図において符号1〜9は図7および
8の符号に対応するので、説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the first invention will be described below with reference to FIG. Note that, in the figure, reference numerals 1 to 9 correspond to the reference numerals in FIGS.

【0029】図中の符号15、15’はデジタル順序回
路5の出力端6、7に接続されて出力信号の”1”およ
び”0”の状態の時間の大小関係を計測して出力の収斂
または発散極性を検知する検知回路、16は検知回路1
5の出力により入力信号Rまたは帰還信号Vに、後述す
る所要の論理値変更操作を加えてデジタル順序回路5の
出力信号の極性を変更する操作回路であり、本発明のP
LLにおける位相比較器101はデジタル順序回路5と
チャージポンプ部8とで構成される従来の位相比較器1
に、検知回路15、15’と操作回路16を設けたもの
としてある。
Reference numerals 15 and 15 'in the figure are connected to the output terminals 6 and 7 of the digital sequential circuit 5 to measure the magnitude relation between the times of the output signals in the "1" and "0" states to converge the outputs. Alternatively, a detection circuit for detecting the divergence polarity, 16 is a detection circuit 1
5 is an operation circuit for changing the polarity of the output signal of the digital sequential circuit 5 by applying a required logical value changing operation to be described later to the input signal R or the feedback signal V by the output of 5.
The phase comparator 101 in the LL is a conventional phase comparator 1 including a digital sequential circuit 5 and a charge pump unit 8.
In addition, the detection circuits 15 and 15 'and the operation circuit 16 are provided.

【0030】まずRに対しVが遅れている場合を説明す
れば、図9に示すように、収斂極性では出力Uの”0”
状態時間に比べると発散極性の出力Dの”0”の状態の
時間は長い。同様の特徴は入力信号Rに対し帰還信号V
が進んでいる場合にも見られる。
First, the case where V is delayed with respect to R will be described. As shown in FIG. 9, the output U is "0" in the converging polarity.
The time of the state of "0" of the output D of divergence polarity is longer than the state time. The same feature is that the input signal R and the feedback signal V
Can also be seen when is progressing.

【0031】そこで例えば出力Uに着目すると”0”の
状態が”1”の状態より長いときは発散極性、逆のとき
は収斂極性となることが読み取れる。すなわち出力U
の”1”および”0”の状態の時間の大小関係、すなわ
ち両者の比または差を計測すれば、その発散極性が検知
できる。Dについても同様に15の検知回路と同じ構成
の検知回路15’により検知できる。
Therefore, for example, focusing on the output U, it can be seen that when the "0" state is longer than the "1" state, the divergent polarity is obtained, and when the state is "1", the convergent polarity is obtained. Ie output U
The divergence polarity can be detected by measuring the magnitude relation between the times in the states of "1" and "0", that is, the ratio or difference between the two. Similarly, D can be detected by a detection circuit 15 'having the same configuration as the detection circuit 15'.

【0032】検知回路15、15’のより詳細な例を図
2に、別の例を図3に示す。図2は検知回路15として
アップダウンカウンタを使用した例を示し、符号17は
Uの論理値を反転するためのインバータ、18および1
9はアンド回路、20は外部より与えられるクロック信
号を受けるクロック端子、21はアップダウンカウン
タ、22はそのアップカウント用クロック入力端子、2
3はダウンカウント用クロック入力端子、24はボロー
出力端子、25は21のリセットのためのワンショット
回路である。
A more detailed example of the detection circuits 15 and 15 'is shown in FIG. 2 and another example is shown in FIG. FIG. 2 shows an example in which an up / down counter is used as the detection circuit 15. Reference numeral 17 is an inverter for inverting the logical value of U, 18 and 1
9 is an AND circuit, 20 is a clock terminal for receiving an externally supplied clock signal, 21 is an up-down counter, 22 is an up-counting clock input terminal, 2
3 is a down count clock input terminal, 24 is a borrow output terminal, and 25 is a one-shot circuit for resetting 21.

【0033】信号Uが”1”のときにはアンド回路18
を通してクロック信号が入力端子22に加わり、アップ
ダウンカウンタ21はアップカウントを行う。この間ア
ンド回路19は遮断状態にある。
When the signal U is "1", the AND circuit 18
A clock signal is applied to the input terminal 22 through the up / down counter 21 to count up. During this time, the AND circuit 19 is in the cutoff state.

【0034】次に出力信号Uが”0”の状態になるとア
ンド回路18は遮断状態となり、クロック信号はアンド
回路19を通して入力端子23に加わり、アップダウン
カウンタ21はダウンカウントを行う。収斂極性出力で
は”0”の状態の時間は短いので、ボロー出力が出るこ
とはないが、発散極性出力の場合には”0”の状態が長
いので、その状態が”1”の状態に相当する時間続いた
後に、ボロー出力がボロー出力端子24に現れて出力U
が発散極性であることを示す。
Next, when the output signal U becomes "0", the AND circuit 18 is cut off, the clock signal is applied to the input terminal 23 through the AND circuit 19, and the up / down counter 21 counts down. With convergent polarity output, the time of "0" state is short, so borrow output does not occur, but with divergent polarity output, "0" state is long, so that state corresponds to "1" state. After that, the borrow output appears at the borrow output terminal 24 and the output U
Is divergent polarity.

【0035】ワンショット回路25は出力Uが”1”に
反転したときにパルスを発生し、アップカウントに先立
ってアップダウンカウンタ21をリセットする働きをも
つ。
The one-shot circuit 25 generates a pulse when the output U is inverted to "1", and has a function of resetting the up-down counter 21 prior to the up-counting.

【0036】図3に示す検知回路15の他の例は図11
に示した位相同期式超音波流量計において、電圧制御発
振器3の出力周波数レンジを比較的狭く設定した場合に
好適な簡素化された回路を示し、26はアップカウン
タ、27はそのリセット入力端子、28は外部より与え
られるクロック信号を受けるクロック端子、29はオー
バーフロー信号の出力端子である。
Another example of the detection circuit 15 shown in FIG. 3 is shown in FIG.
In the phase-locked ultrasonic flowmeter shown in FIG. 2, a simplified circuit suitable for setting the output frequency range of the voltage controlled oscillator 3 to a relatively narrow range is shown. 26 is an up counter, 27 is its reset input terminal, Reference numeral 28 is a clock terminal for receiving a clock signal given from the outside, and 29 is an output terminal for an overflow signal.

【0037】アップカウンタ26は出力Uが”1”の状
態ではカウンタはリセットされ、カウント動作も禁止さ
れるが、”0”の状態ではクロック端子28に与えられ
るクロックをアップカウントする。
When the output U is "1", the up-counter 26 resets the counter and prohibits the counting operation. However, when the output U is "0", the clock applied to the clock terminal 28 is up-counted.

【0038】アップカウンタ26の桁数とクロックの周
波数を適当に選び、収斂極性の”0”の状態の時間(こ
れは発散極性の”1”の状態の時間に等しい)の最大値
ではオーバーフローは起こらず、これを若干超えてオー
バーフローが起こるようにすれば、発散極性の検知が可
能であり、かつ収斂極性出力に悪影響を及ぼすこともな
い。
The number of digits of the up-counter 26 and the frequency of the clock are appropriately selected so that the overflow does not occur at the maximum value of the time of the state of the convergent polarity "0" (this is equal to the time of the state of the divergent polarity "1"). If it does not occur and overflow occurs slightly beyond this, the divergent polarity can be detected, and the convergent polarity output is not adversely affected.

【0039】次に本発明における操作回路16につき、
図4に示す位相比較器101の具体例によって説明す
る。同図において符号1から26までは図3、7、8の
符号に対応するものであるので、説明は省略する。
Next, regarding the operation circuit 16 in the present invention,
A specific example of the phase comparator 101 shown in FIG. 4 will be described. In the figure, reference numerals 1 to 26 correspond to the reference numerals in FIGS.

【0040】図中の符号26’はアップカウンタ26と
同様のアップカウンタで、出力Dの検出器15’に相当
し、29’はそのオーバーフロー出力端子である。符号
30は29または29’に現れるオーバーフロー出力に
応じて2個のパルスを発生するダブルパルス発生回路で
あり、その構成はアンド回路31、31’およびインバ
ータ32、32’とからなり、33、33’はその出力
端子である。
Reference numeral 26 'in the figure is an up counter similar to the up counter 26, which corresponds to the detector 15' of the output D, and 29 'is its overflow output terminal. Reference numeral 30 is a double pulse generation circuit that generates two pulses according to the overflow output appearing at 29 or 29 ', and its configuration is composed of AND circuits 31, 31' and inverters 32, 32 ', and 33, 33. 'Is its output terminal.

【0041】符号34はダブルパルス発生回路30の出
力により入力信号Rまたは帰還信号Vに論理演算を施す
ための論理回路であり、その構成はアンド回路35およ
び35’よりなり、アンド回路35、35’の出力はそ
れぞれR’、V’とする。図1に示す操作部11は、上
述したダブルパルス発生回路30および論理回路34で
構成されている。
Reference numeral 34 is a logic circuit for performing a logical operation on the input signal R or the feedback signal V by the output of the double pulse generation circuit 30, and its configuration is composed of AND circuits 35 and 35 '. The outputs of'are R'and V ', respectively. The operation unit 11 shown in FIG. 1 includes the double pulse generation circuit 30 and the logic circuit 34 described above.

【0042】図4に示す例は図10に示す波形のR、V
入力に適用して好適であり、アップカウンタ26、2
6’としてはBCDカウンタを使用してそのオーバーフ
ロー出力がクロック信号の2周期分のパルス幅をもつこ
とを利用する。したがって出力端子29、29’より得
られるオーバーフロー出力とクロック信号とのアンド出
力は正のクロックの2パルスとなる。
In the example shown in FIG. 4, the waveforms R and V shown in FIG. 10 are used.
It is suitable to be applied to input, and up counters 26, 2
As 6 ', a BCD counter is used and its overflow output has a pulse width of two cycles of the clock signal. Therefore, the AND output of the overflow output and the clock signal obtained from the output terminals 29 and 29 'becomes two pulses of the positive clock.

【0043】図10に示す例で述べたように、状態#1
1または#3で発散極性を検出したときにそれぞれRま
たはVを2回”0”の状態に変更すればよいので、アン
ド回路31、31’の出力をインバータ32、32’で
論理値反転してインバータ32の出力はアンド回路3
5’に、インバータ32’の出力はアンド回路35に加
える。この結果デジタル順序回路5の出力は発散極性か
ら収斂極性に移行する。図5はこのときの信号の波形
で、信号R、VはRに対しVの位相が遅れている場合を
示し、出力U、Dは発散極性の波形につきボロー出力端
子24の操作が行われない場合を実線で示してある。オ
ーバーフロー出力端子29の出力はDが”0”の状態を
とってからその”1”の状態に相当する時間幅を超えた
時刻にクロックの2パルス幅相当の正のオーバーフロー
パルスを出すので、結局出力端子33’の出力波形は”
1”の状態から2回”0”の状態に落ちる波形となる。
さらにこの出力とRとのアンド出力R’も2回対応し
て”0”状態になる。これにより前述したように状態は
#11から#6に移り、ここで出力Dは”0”から”
1”への変化を受け、さらに#7を経て#2に至るとU
が”1”から”0”へと変化し、状態は#3に達する。
このときのR’およびV’を図5に示す。また、出力
U、Dの操作後の波形を破線で示す。U、DともRおよ
びVの以降のサイクルでは収斂極性出力となる。
State # 1 as described in the example of FIG.
When the divergence polarity is detected at 1 or # 3, R or V can be changed to the state of "0" twice, respectively. Therefore, the output of the AND circuits 31, 31 'is inverted by the inverters 32, 32'. The output of the inverter 32 is the AND circuit 3
5 ', the output of the inverter 32' is applied to the AND circuit 35. As a result, the output of the digital sequential circuit 5 shifts from the divergent polarity to the convergent polarity. FIG. 5 shows the waveform of the signal at this time. The signals R and V show the case where the phase of V is delayed with respect to R, and the outputs U and D have divergent polarity waveforms and the borrow output terminal 24 is not operated. The case is shown by a solid line. Since the output of the overflow output terminal 29 outputs a positive overflow pulse corresponding to two pulse widths of the clock at the time when the time when the state of D is "0" exceeds the time width corresponding to the state of "1", it is eventually output. The output waveform of the output terminal 33 'is "
The waveform is such that the state of "1" falls twice to the state of "0".
Further, the AND output R'of this output and R also corresponds to twice and becomes the "0" state. As a result, the state shifts from # 11 to # 6 as described above, where the output D is from "0" to "
After receiving the change to 1 ”and then going through # 7 to # 2, U
Changes from "1" to "0" and the state reaches # 3.
R'and V'at this time are shown in FIG. The waveforms of the outputs U and D after the operation are shown by broken lines. Both U and D become convergent polarity outputs in the subsequent cycles of R and V.

【0044】図4の例では操作部16としてダブルパル
ス発生回路30と論理回路34の組み合わせとしたが、
ダブルパルス発生回路30の代わりに1対のシフトレジ
スタを使用すればこの例よりも複雑な論理値変更操作を
行うこともできる。
In the example of FIG. 4, the operation unit 16 is a combination of the double pulse generation circuit 30 and the logic circuit 34.
If a pair of shift registers is used instead of the double pulse generation circuit 30, a more complicated logic value changing operation than this example can be performed.

【0045】また、マイクロプロセッサにより上述の検
知回路15、15’や操作回路16の機能を代行するこ
とも可能である。さらに本発明では出力信号U、Dを利
用したが、代わりにチャージポンプ回路8の出力を利用
することもできる。ただしこの場合に利用する出力はデ
ジタル順序回路5の出力端子6からの出力か、7からの
出力か別の手段により決める必要がある。
It is also possible to substitute the functions of the detection circuits 15 and 15 'and the operation circuit 16 by a microprocessor. Further, although the output signals U and D are used in the present invention, the output of the charge pump circuit 8 can be used instead. However, it is necessary to determine whether the output used in this case is the output from the output terminal 6 or the output from 7 of the digital sequential circuit 5 by another means.

【0046】次に第2の本発明に係る超音波流量計を図
6により説明する。なお、図において符号1〜4および
10〜14は、図11の符号に対応し、符号15、1
5’、16は図1の符号に対応するので、説明は省略す
る。
Next, an ultrasonic flowmeter according to the second invention will be described with reference to FIG. In the figure, reference numerals 1 to 4 and 10 to 14 correspond to the reference numerals in FIG.
Since 5'and 16 correspond to the reference numerals in FIG. 1, their explanations are omitted.

【0047】本発明と図11の従来例との差は特殊に開
発した位相比較器を必要とすることなく、図1に示す位
相比較器101の順序回路5の出力U、Dの発散極性を
検知回路15、15’で検知して操作回路16により入
力信号Rまたは帰還信号Vに所要の論理値変更操作を加
えるので、短時間中に発散極性は収斂極性に変更され
る。したがっていわゆるラン・アウエイ現象は起こら
ず、正常な計測が可能となる。
The difference between the present invention and the conventional example of FIG. 11 is that the divergence polarities of the outputs U and D of the sequential circuit 5 of the phase comparator 101 shown in FIG. 1 are changed without the need for a specially developed phase comparator. Since the operation circuit 16 detects the detection circuits 15 and 15 'and applies a required logical value changing operation to the input signal R or the feedback signal V, the divergence polarity is changed to the convergent polarity in a short time. Therefore, the so-called run-away phenomenon does not occur and normal measurement becomes possible.

【0048】本発明に係る位相同期ループは超音波流量
計以外にも利用可能である。すなわち、図6において励
振回路12、増幅器13間を電気的遅延回路に置き換え
れば、本回路は電圧制御発振器3の出力周波数から高い
分解能での遅延時間(の逆数)の計測を可能とするもの
である。
The phase locked loop according to the present invention can be used for other than the ultrasonic flowmeter. That is, if the electric circuit between the excitation circuit 12 and the amplifier 13 is replaced with an electric delay circuit in FIG. 6, this circuit enables measurement of the delay time (reciprocal number) of the output frequency of the voltage controlled oscillator 3 with high resolution. is there.

【0049】また、図6において流体の流速がゼロのと
きの電圧制御発振器3の出力周波数から流体中の音速を
高い分解能で計測することができる。さらに、音速の温
度特性が既知の流体を使用して音速から流体の温度を高
い分解能で計測することも可能である。
Further, in FIG. 6, the speed of sound in the fluid can be measured with high resolution from the output frequency of the voltage controlled oscillator 3 when the flow velocity of the fluid is zero. Further, it is also possible to measure the temperature of the fluid from the velocity of sound with high resolution by using a fluid whose temperature characteristic of the velocity of sound is known.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上実施例とともに説明したように請求
項1に記載された本発明によれば、位相比較器中の順序
回路出力より発散極性出力を検知して位相比較器入力ま
たは帰還信号を操作することにより発散極性を収斂極性
に変更することができるので、入力信号と帰還信号とが
互いに独立していない応用例において有効に位相同期ル
ープを適用することができる。
According to the present invention described in claim 1 as described above with reference to the embodiments, the divergence polarity output is detected from the output of the sequential circuit in the phase comparator to detect the phase comparator input or the feedback signal. Since the divergence polarity can be changed to the convergent polarity by the operation, the phase locked loop can be effectively applied in an application example in which the input signal and the feedback signal are not independent of each other.

【0051】また、実施態様1、2、3に示した実施例
によれば、比較的安価で簡単な回路構成の位相同期ルー
プを得ることができ、さらに、請求項2に記載された本
発明によれば、特殊な位相比較器や変形回路を使用せず
に、ラン・アウエイ現象を防止し、正常な計測を可能に
することができる。
Further, according to the embodiments shown in the first, second and third embodiments, it is possible to obtain a phase-locked loop having a relatively inexpensive and simple circuit structure, and further, the present invention according to claim 2 According to this, the run-away phenomenon can be prevented and normal measurement can be performed without using a special phase comparator or a modification circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る位相同期ループにおける位相比較
器の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a phase comparator in a phase locked loop according to the present invention.

【図2】検知回路の実施例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a detection circuit.

【図3】検知回路の他の実施例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the detection circuit.

【図4】本発明に係る位相同期ループにおける位相比較
器の回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a phase comparator in a phase locked loop according to the present invention.

【図5】入出力信号の波形図。FIG. 5 is a waveform diagram of input / output signals.

【図6】本発明に係る位相同期式超音波流量計の構成
図。
FIG. 6 is a configuration diagram of a phase-locking ultrasonic flowmeter according to the present invention.

【図7】位相同期ループの基本構成図。FIG. 7 is a basic configuration diagram of a phase locked loop.

【図8】従来の位相同期ループに使用される比較器の構
成図。
FIG. 8 is a configuration diagram of a comparator used in a conventional phase locked loop.

【図9】位相比較のための順序回路の動作状態の説明
図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an operating state of a sequential circuit for phase comparison.

【図10】入出力波形と動作状態の対応説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of correspondence between input / output waveforms and operating states.

【図11】位相同期式超音波流量計の基本構成図。FIG. 11 is a basic configuration diagram of a phase-locking ultrasonic flowmeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位相比較器 2 ローパスフィルタ 3 電圧制御発振器 4 分周器 5 デジタル順序回路 6、7 オン・オフ出力端子 8 チャージポンプ部 9 位相比較出力端子 10 管路 11、11’ 超音波振動子 12 励振回路 13 増幅器 14 切換器 15、15’ 検知回路 16 操作回路 17 インバータ 18、19 アンド回路 20 クロック端子 21 アップダウンカウンタ 22 アップカウント用クロック端子 23 ダウンカウント用クロック端子 24 ボロー出力端子 25 ワンショット回路 26、26’ アップカウンタ 27 リセット入力端子 28 クロック端子 29、29’ オーバーフロー出力端子 30 ダブルパルス発生回路 31、31’ アンド回路 32、32’ インバータ 33、33’ 出力端子 34 論理回路 35、35’ アンド回路 101 位相比較器 1 Phase Comparator 2 Low Pass Filter 3 Voltage Controlled Oscillator 4 Frequency Divider 5 Digital Sequential Circuit 6, 7 ON / OFF Output Terminal 8 Charge Pump Section 9 Phase Comparison Output Terminal 10 Pipeline 11, 11 'Ultrasonic Transducer 12 Excitation Circuit 13 Amplifier 14 Switcher 15 and 15 'Detection circuit 16 Operation circuit 17 Inverter 18, 19 AND circuit 20 Clock terminal 21 Up-down counter 22 Up-counting clock terminal 23 Down-counting clock terminal 24 Borrow output terminal 25 One-shot circuit 26, 26 'Up counter 27 Reset input terminal 28 Clock terminal 29, 29' Overflow output terminal 30 Double pulse generation circuit 31, 31 'AND circuit 32, 32' Inverter 33, 33 'Output terminal 34 Logic circuit 35, 35' AND circuit 01 phase comparator

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年10月12日[Submission date] October 12, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】また、符号12はPLL内の分周器4の出
力に同期してパルスを発生し、一方の振動子を励振して
超音波を送信させる励振回路、13は流体中を伝播した
超音波が他方の振動子に検出されて発生する超音波受信
信号を増幅する増幅器であり、14は超音波振動子11
および11’を切り換えて超音波の伝播方向を切り換え
るための切換器である。
Further, reference numeral 12 is an excitation circuit that generates a pulse in synchronization with the output of the frequency divider 4 in the PLL and excites one transducer to transmit an ultrasonic wave. Reference numeral 13 is an ultrasonic wave propagated in the fluid. Reference numeral 14 is an amplifier for amplifying an ultrasonic wave reception signal generated when a sound wave is detected by the other vibrator, and 14 is an ultrasonic wave vibrator 11
And 11 ' for switching the propagation direction of ultrasonic waves.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題を解
決するためになされたもので、本発明に係る位相同期ル
ープは、入力信号と帰還信号との2信号を受け、両信号
の位相を比較してその位相差に応じた出力信号を与える
位相比較器と、この位相比較器からの出力を平滑するた
めのループフィルタと、ループフィルタ出力により発振
周波数が制御される電圧制御発振器とを備え、上記位相
比較器が、上記2信号を受ける2つの入力端子と、ルー
プフィルタおよび電圧制御発振器を介して帰還信号の位
相をそれぞれ進め、または遅らせる出力を与える2つの
出力端子をもつ位相比較のための順序回路と、この2つ
の出力端子からの出力を受けて単一の位相比較器出力を
合成するチャージポンプ回路と、それぞれ上記2出力端
子に接続されて出力信号の”1”および”0”の状態の
時間の大小関係を計測して出力の収斂または発散極性を
検知する1対の検知回路と、この検知回路の出力により
上記入力信号または帰還信号に所要の論理値変更操作を
加えて上記順序回路の出力信号の極性を変更する操作回
路を設けたものとしてある。
The present invention has been made to solve the above problems, and a phase locked loop according to the present invention receives two signals, an input signal and a feedback signal, and outputs the phase of both signals. A phase comparator that gives an output signal corresponding to the phase difference, a loop filter for smoothing the output from this phase comparator, and a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output. The phase comparator has two input terminals for receiving the two signals and two output terminals for providing outputs for advancing or delaying the phase of the feedback signal via the loop filter and the voltage controlled oscillator, respectively. And a charge pump circuit for receiving the outputs from these two output terminals and synthesizing a single phase comparator output, and the output connected to each of the two output terminals. "1" and "0" and a pair of sensing circuit measures the magnitude of the time of the state for detecting the convergence or divergence polarity of the output of the signal, required to the input signal or the feedback signal by the output of the detection circuit The operation circuit for changing the polarity of the output signal of the sequential circuit is provided by adding the logical value changing operation.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0021】また、本発明に係る位相同期式超音波流量
計は、入力信号と帰還信号の2信号を受け、両信号の位
相を比較してその位相差に応じた出力信号を与える位相
比較器と、この位相比較器からの出力を平滑するための
ループフィルタと、ループフィルタ出力により発振周波
数が制御される電圧制御発振器と、この電圧制御発振器
の出力を分周して上記帰還信号とする分周器とからなる
位相同期ループと、流体の流れる管路に対向して斜めに
取り付けた1対の超音波振動子と、上記分周器からの出
力により一方の振動子を励振して超音波を送信させる励
振回路と、他方の振動子に発生する超音波受信信号を増
幅してその出力を上記位相比較器の入力信号とする増幅
器と、上記1対の振動子の送・受信を切り換える切換器
とを備え、上記位相同期ループにおける位相比較器が、
上記入力信号と帰還信号を受ける2つの入力端子と、ル
ープフィルタ、電圧制御発振器および分周器を介して帰
還信号の位相をそれぞれ進め、または遅らせる出力を与
える2つの出力端子をもつ位相比較のための順序回路
と、この2つの出力端子からの出力を受けて単一の位相
比較器出力を合成するチャージポンプ回路と、それぞれ
上記2出力端子に接続されて出力信号の”1”および”
0”の状態の時間の大小関係を計測して出力の収斂また
は発散極性を検知する1対の検知回路と、この検知回路
の出力により上記入力信号または帰還信号に所要の論理
値変更操作を加えて上記順序回路の出力信号の極性を変
更する操作回路とを具備するものである。
Further, the phase-locked ultrasonic flowmeter according to the present invention receives two signals of an input signal and a feedback signal, compares the phases of both signals and gives an output signal according to the phase difference between them. , A loop filter for smoothing the output from this phase comparator, a voltage controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output, and a component for dividing the output of this voltage controlled oscillator into the feedback signal. A phase-locked loop composed of a frequency divider, a pair of ultrasonic transducers diagonally attached to the pipe through which the fluid flows, and one transducer is excited by the output from the frequency divider to generate ultrasonic waves. , An amplifier circuit that amplifies the ultrasonic reception signal generated in the other transducer and uses the output as the input signal of the phase comparator, and a switch that switches between the transmission and reception of the pair of transducers. Equipped with a vessel and above A phase comparator in the synchronization loop,
For a phase comparison having two input terminals for receiving the input signal and the feedback signal and two output terminals for giving an output for advancing or delaying the phase of the feedback signal via the loop filter, the voltage controlled oscillator and the frequency divider, respectively. Sequential circuit, a charge pump circuit that receives outputs from the two output terminals and synthesizes a single phase comparator output, and output signals "1" and "1" connected to the two output terminals, respectively.
A pair of detection circuits that detect the convergence of the output or the divergence polarity of the output by measuring the magnitude relation of the time of the 0 "state, and the required logical value changing operation is added to the input signal or the feedback signal by the output of this detection circuit. And an operation circuit for changing the polarity of the output signal of the sequential circuit.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Name of item to be corrected] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0029】図中の符号15、15’はデジタル順序回
路5の出力端6、7に接続されて出力信号の”1”およ
び”0”の状態の時間の大小関係を計測して出力の収斂
または発散極性を検知する検知回路、16は検知回路1
および15’の出力により入力信号Rまたは帰還信号
Vに、後述する所要の論理値変更操作を加えてデジタル
順序回路5の出力信号の極性を変更する操作回路であ
り、本発明のPLLにおける位相比較器101はデジタ
ル順序回路5とチャージポンプ部8とで構成される従来
の位相比較器1に、検知回路15、15’と操作回路1
6を設けたものとしてある。
Reference numerals 15 and 15 'in the figure are connected to the output terminals 6 and 7 of the digital sequential circuit 5 to measure the magnitude relation between the times of the output signals in the "1" and "0" states to converge the outputs. Alternatively, a detection circuit for detecting the divergence polarity, 16 is a detection circuit 1
5 and 15 ' is an operation circuit for changing the polarity of the output signal of the digital sequential circuit 5 by applying a required logical value changing operation to be described later to the input signal R or the feedback signal V, and the phase in the PLL of the present invention. The comparator 101 is the same as the conventional phase comparator 1 composed of the digital sequential circuit 5 and the charge pump unit 8, but also includes the detection circuits 15 and 15 ′ and the operation circuit 1.
6 is provided.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】まずRに対しVが遅れている場合を説明す
れば、図9に示すように、収斂極性出力Uの”0”状
態時間に比べると発散極性の出力Dの”0”の状態の時
間は長い。同様の特徴は入力信号Rに対し帰還信号Vが
進んでいる場合にも見られる。
First, the case where V is delayed with respect to R will be described. As shown in FIG. 9, the state of the output D of the divergent polarity is "0" as compared with the "0" state time of the output U of the convergent polarity. Is long. Similar characteristics can be seen when the feedback signal V leads the input signal R.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a) 入力信号と帰還信号の2信号を受け、
両信号の位相を比較してその位相差に応じた出力信号を
与える位相比較器と、この位相比較器からの出力を平滑
するためのループフィルタと、ループフィルタ出力によ
り発振周波数が制御される電圧制御発振器とを備え、 (b) 上記位相比較器が、(b-1) 上記2信号を受ける2つ
の入力端子と、ループフィルタおよび電圧制御発振器を
介して帰還信号の位相をそれぞれ進め、または遅らせる
出力を与える2つの出力端子をもつ位相比較のための順
序回路、(b-2) この2つの出力端子からの出力を受けて
単一の位相比較器出力を合成するチャージポンプ回路、
(b-3) それぞれ上記2出力端子に接続されて出力信号
の”1”および”0”の状態の時間の大小関係を計測し
て出力の収斂または発散極性を検知する検知回路、(b-
4) この検知回路の出力により上記入力信号または帰還
信号に所要の論理値変更操作を加えて上記順序回路の出
力信号の極性を変更する操作回路、とを具備することを
特徴とする位相同期ループ。
(A) (a) receives two signals, an input signal and a feedback signal,
A phase comparator that compares the phases of both signals and gives an output signal according to the phase difference, a loop filter for smoothing the output from this phase comparator, and a voltage whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output. A controlled oscillator, and (b) the phase comparator advances or delays the phase of the feedback signal via (b-1) two input terminals for receiving the two signals and the loop filter and the voltage controlled oscillator, respectively. A sequential circuit for phase comparison having two output terminals for giving outputs, (b-2) a charge pump circuit for receiving outputs from these two output terminals and synthesizing a single phase comparator output,
(b-3) A detection circuit which is connected to the above-mentioned two output terminals and detects the convergence or divergence polarity of the output by measuring the magnitude relation of the time of the state of "1" and "0" of the output signal, (b-
4) An operation circuit for changing the polarity of the output signal of the sequential circuit by applying a required logical value changing operation to the input signal or the feedback signal by the output of the detection circuit, .
【請求項2】(a) 入力信号の帰還信号と2信号を受け、
両信号の位相を比較してその位相差に応じた出力信号を
与える位相比較器と、この位相比較器からの出力を平滑
するためのループフィルタと、ループフィルタ出力によ
り発振周波数が制御される電圧制御発振器と、この電圧
制御発振器の出力を分周して帰還信号とする分周器とか
らなる位相同期ループ、 (b) 流体の流れる管路に対向して斜めに取り付けた1対
の超音波振動子、 (c) 上記分周器からの出力により一方の振動子を励振し
て超音波を送信させる励振回路、 (d) 他方の振動子に発生する超音波受信信号を増幅して
その出力を上記位相比較器の入力信号とする増幅器、 (e) 上記1対の振動子の送・受信を切り換える切換器、
を備え、 (f) 上記位相同期ループにおける位相比較器が、(f-1)
上記入力信号と帰還信号の2信号を受ける2つの入力端
子と、ループフィルタ、電圧制御発振器および分周器を
介して帰還信号の位相をそれぞれ進め、または遅らせる
出力を与える2つの出力端子をもつ位相比較のための順
序回路、(f-2) この2つの出力端子からの出力を受けて
単一の位相比較器出力を合成するチャージポンプ回路、
(f-3) それぞれ上記2出力端子に接続されて出力信号
の”1”および”0”の状態の時間の大小関係を計測し
て出力の収斂または発散極性を検知する検知回路、(f-
4) この検知回路の出力により上記入力信号または帰還
信号に所要の論理値変更操作を加えて上記順序回路の出
力信号の極性を変更する操作回路、とを具備することを
特徴とする位相同期式超音波流量計。
2. A feedback signal of an input signal and two signals are received,
A phase comparator that compares the phases of both signals and gives an output signal according to the phase difference, a loop filter for smoothing the output from this phase comparator, and a voltage whose oscillation frequency is controlled by the loop filter output. A phase-locked loop consisting of a controlled oscillator and a frequency divider that divides the output of this voltage-controlled oscillator into a feedback signal, (b) A pair of ultrasonic waves diagonally attached facing the fluid flow path. Transducer, (c) Excitation circuit that excites one oscillator by the output from the above frequency divider to transmit ultrasonic waves, (d) Amplifies the ultrasonic reception signal generated in the other oscillator and outputs it An input signal of the phase comparator, (e) a switch for switching between transmission and reception of the pair of transducers,
(F) The phase comparator in the above phase locked loop is (f-1)
A phase having two input terminals for receiving two signals of the input signal and the feedback signal, and two output terminals for giving an output for advancing or delaying the phase of the feedback signal via the loop filter, the voltage controlled oscillator and the frequency divider, respectively. Sequential circuit for comparison, (f-2) Charge pump circuit that receives outputs from these two output terminals and synthesizes a single phase comparator output,
(f-3) A detection circuit which is connected to the above-mentioned two output terminals and detects the convergence or divergence polarity of the output by measuring the magnitude relation of the time of the state of "1" and "0" of the output signal, (f-
4) An operation circuit for changing the polarity of the output signal of the sequential circuit by applying a required logical value changing operation to the input signal or the feedback signal by the output of the detection circuit, Ultrasonic flow meter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6993445B2 (en) * 2001-01-16 2006-01-31 Invensys Systems, Inc. Vortex flowmeter
JP2006217724A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Booster and flow velocity or flow rate measuring apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6993445B2 (en) * 2001-01-16 2006-01-31 Invensys Systems, Inc. Vortex flowmeter
JP2006217724A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Booster and flow velocity or flow rate measuring apparatus
JP4639830B2 (en) * 2005-02-03 2011-02-23 パナソニック株式会社 Booster and flow velocity or flow rate measuring device

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