JPS6199415A - 周波数カウンタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、周波数カウンタ、特に発振信号バーストの周
波数を測定する自己アーミング型周波数カウンタ装置に
関する。

〔従来の技術とその問題点〕

通常、周波数カウンタでパルス状信号の周波数を測定す
るには２通りの方法がある。その１つは、連続した入力
信号イベント間に、既知の周波数の基準クロックイベン
ト（パルス）の数を数える方法である。この基準イベン
トの計数値で既知の周波数を割れば求める信号周波数が
得られる。第２の方法は、既知の基準時間内に発生ずる
人力信月イベントを計数するものである。入力信号の周
波数は、入力イベントの計数値を既知のＸ￥一時間で割
れば得られる。いずれの場合も、その結果によってデジ
タル表示器が駆動され、各計数サイクルの終ｒ毎に表示
が更新される。プリスケール周波数カウンタでは、被測
定信号が、ます分周器に入力され、分周器はＮ番目（Ｎ
は選択された整数）の信号イベント毎に１個のパルスを
カウンタ入力端に対して出力する。周波数カウンタへの
入力信号をブリスケーリングすることにより、低速の周
波数カウンタを用い°ζより商い周波数の信号バースト
を測定することができる。

アーミングロゴ能な周波数カウンタは、通常、外部回路
からアーミング信号を受けて動作を開始する。アーミン
グされている限り、カウンタは、人力イベントまたは基
準イベントを計数し、に４号周波数を算出し、各計数サ
イクルの終りに表示を更新するという動作を続ける。ア
ーミング信号がオフされた後、カウンタは、通雷次の入
力信号イベントが発生ずるまで計数を続けた後、計数を
停止し、再アーミングされて再び計数を開始する。

アーミング可能な周波数カウンタで、可能な限りの雉い
信号バーストを測定可能にするには、信号バーストが始
まる前にカウンタはアーミングされる必要がある。また
、最後の入力信号イベントが発生する前にアーミング信
号が停止するという条件も重要である。これによって、
カウンタで算出された周波数は真の測定値を表し、信号
バーストの終−ｒ　ｆ＆に発生したイベントにより変更
されることがない。従来、短時間の信号バーストの周波
数を測定することは、その信号バーストニウマく同期し
たパルス幅可変のパルスをアーミング信号として用いる
ことができない限り、困難であった。

このような有用なパルス幅可変のパルスが常に得られる
とは限らない。信号バーストが規則的かつ一定幅で発生
ずる場合、方形波信号発生器を用い、その出力をデュア
ルトレース・オシロスコープ上で信号バーストと比較し
ながら調整して、適当な幅及びタイミングのアーミング
信号を作ることができる。しかし、この方法は困難であ
り且つ時間を要する。なにより、この方法は、いつ発生
し、いつ終了するか判らない単発の（再発生しない）信
号バーストに対して周波数カウンタをアーミングしよう
とする場合には全く役に立たない。

したがって、カウンタのアーミング及びディスアーミン
グが被測定信号バーストの開始及び停止を予測して行わ
れるような、プリスケーリングされた、またはされない
信号バーストの周波数を測定する自己アーミング型の周
波数カウンタが必要である。

本発明の目的は、周波数測定される信号からカウンタの
アーミング信号が得られる自己アーミング型の周波数カ
ウンタ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、バースト幅の狭い所定周波数の入
力信号の周波数測定が行える自己アーミング型の周波数
カウンタ装置を提供することである。

本発明の他の目的は開始及び終了時点の不明な任意バー
スト幅の信号バーストの周波数が測定できる自己アーミ
ング型周波数カウンタ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、カウンタが入力信号を受ける前に
アーミングされ、その入力信号が終了する前にディスア
ーミングされるように入力信号が遅延される自己アーミ
ング型周波数カウンタ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、被測定信号が、低レベルノイズに
よる誤測定を防止するために緩衝され、且フ低速計数回
路による高周波信号測定を可能にするためにブリスケー
リングされる自己アーミング型周波数カウンタ装置を提
供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明周波数カウンタ装置は第１図に示す如くアーミン
グ信号を受けて、被測定入力信号の周波数を測定する手
段（４００）と、この入力信号の開始を検出してこのア
ーミング信号を発生し、この入力信号の終了を検出して
アーミング信号の発生を停止する手段（３００）と、こ
の入力信号をアーミング信号が発生ずるまで遅延させる
手段（２００とを具えたものである。

〔作用〕

本発明によれば、２つのモードのいずれかで動作するア
ーミング可能Ｊ能な周波数カウンタを構成の一部として
含むブリスケール・自己アーミング型周波数カウンタ装
置が得られる。第１のモードでは、連続した入力信号イ
ベント間に発生ずる既知の周波数の基準クロックイベン
トを計数し、この既知周波数を基準クロックイベントの
計数値で割算することにより信号周波数が算出される。

第２のモードでは、既知の基準時間内に発生した入力信
号イベントを計数し、この計数値を既知の基準時間で割
算することにより信号周波数が算出される。いずれの場
合も、カウンタ動作は、アーミング信号を受けた時点で
始まり、アーミング信号終ｒ後の最初の入力イベントで
停止する。

本発明による周波数カウンタは更にバッファ、プリスケ
ーリング・パルス整形器、エンベロープ検出器及び遅延
線を有する。バッファは、周波数測定されるべき発振信
号を受け、入力オフセット電圧でオフセントされた同様
の発掘信号を出力する。このオフセットは、入力信号中
の低レベルのノイズがカウンタの誤動作を引き起こすの
を防止する。

パルス整形器は、オフセットされた発振信号を、アーミ
ング可能Ｊ能な周波数カウンタで測定できるように同一
周波数のパルス化された信号に変換する。

必要ならば、パルス整形された出力信号の周波数が発振
入力信号周波数の整数分の１になるようにパルス整形器
でブリスケーリングを行って、低速周波数カウンタを用
いて、より西部波信号を測定できるようにしてもよい。

１５　　　　　エンベロープ検出器は、周波数測定され
る発振信号バーストの開始及び停止を検出し、アーミン
グ型周波数カウンタにアーミング信号を送出する。

実際のカウンタアーミングは発振信号バースト開始直後
に始まり、信号バースト終了直後に停止する。このアー
ミング及びディスアーミングの遅延は、アーミング回路
内のコンポーネントのスイッチング時間、コンデンサ充
放電時間、史にアーミング型周波数カウンタ自身に固有
の遅延に起因する。

バースト幅の小さい信号も周波数測定できるように、パ
ルス整形器のパルス信号出力端とアーミク周波数カウン
タの入力端との間に遅延線が設けられ、この遅延線によ
ってカウンタへのパルス化された信号の到達を、エンベ
ロープ検出器がカウンタをアーミングした後の時点まで
遅らせる。より限定的には、この遅延線の信号遅延時間
は、測定される最も低い周波数信号の周波数でスケーリ
ング整数を割った値と、カウンタアーミングのオンオフ
遅延時間との和に略等しく設定される。この信号遅延時
間によって小さいバースト幅の信号の周波数測定が可能
になり、且つ測定されたバーストの後のイベントによっ
て周波数計数（１＾が変化するのが防止される。

〔実施例〕

以ト、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。第
１図は、本発明によるプリスケーリング自己アーミング
型周波数カウンタ装置（１０）のブロック図を示す、こ
の装置はブリスケーリング・パルス整形器（１００）　
、遅延手段（２００）、エンベロープ検出器（３００）
　、アーミング可能な周波数カウンタ（４００）及び大
カバフファ（６００）を有する。

バッファ（６００）は、２入力信号の差に比例した出力
信号を発生する差動増幅器である。バッファ（６０（）
）の反転入力端に、周波数測定される発振１ｇ号Ｖｉｎ
が入力され、反転入力端に一定の基準゛電圧Ｖ　ｌｌｌ
１ｎが印加される。バッファ（６００）の出力ＶｉはＶ
　ｍｆｎに等しい負のオフセットを受けている以外Ｖｉ
ｎと同じである。Ｖ　ｗｉｎの大きさは、入力線（６１
０）上の小振幅ノイズ信号によりＶｉが０■より上昇し
てカウンタの誤動作を引き起すことかないように選択さ
れる。

バッファ（６００）の出力信号Ｖｉはブリスケーリング
・パルス整形器（１００）の入力端に人力される。ブリ
スケーリング・パルス整形器（１００）はＮ進形回路で
あり、周波数Ｆｉの発振入力信号Ｖｉが周波数Ｆｉ／Ｎ
（ここにＮは選択された整数）のパルス化された出力信
号Ｖｏになる。バッファ（６００）及びプリスケーリン
グパルス整形器として用いるにふされしいデバイスは、
当該技術分野で慣用の容易に人手し得るものであるから
、これらのデバイスの詳細な説明はここでは省略する。

パルス整形器（１００）の出力信号Ｖｏは遅延手段（２
００）に入力される。遅延手段（２００）は、パルス化
された入力信号（この場合Ｖｏ）と同一の信号を所定時
間だけ遅延させて出力信号Ｖｄとして発生ずる回路であ
る。遅延手段（２００）は低周波信号を遅延させるのに
よく用いられる並列コンデンサ及び直列インダクタを含
む回路網から成ってもよい。西部波信号用には、所定長
の信号線するならば、コンデンサ（３３０）の放電はゆ
っくり行われる。最初のＶｉパルスに続いて直ちに発生
する次のＶｉパルスに応じてバッファ（６００）は、コ
ンデンサ電圧がＶ　ｂｉａｓより低くなる前にコンデン
サ（３３０）を弁充電する。従って、比較器（３５０）
の出力Ｖａは、連続したＶｉの正の振れが充分の大きさ
を有し間隔が空きすぎない限り、発振Ｖｉ信号バースト
の期間中、門状態にとどまる。

周波数カウンタ（４００）は入力信号Ｖｄの周波数を２
通りの方法で測定することができる。基準計数モードで
は、カウンタ（４００）は連続したＶｄ信号パルス間に
発生ずる既知周波数の基準クロックイベントを計数し、
その計数値で、既知周波数を割って信Ｊ＋周波数を得る
。信号計数モードではカウンタ（４００）は既知の基準
時間内に発生ずるＶｄ信号パルスを計数し、この計数値
を既知の基準時間で割ることにより信号周波数を求める
。周波数カウンタ（４００）は、算出された信号周波数
をデジタル表示器（５００）に表示させる手段を含んで
もよく、その表革は各測定サイクルの終了毎に更新され
る。

周波数カウンタ（４００）は了−ミング信号Ｖａを受け
た後でのみ動作を開始し、アーミング信号Ｖａが商にあ
る間、大カイベントまたは基準イベントの計数を続け、
信号周波数を算出し、各計数サイクルの終りに表示を更
新する。アーミング信号Ｖａがオフされると、カウンタ
（４００）は基準計数モードでは次の信号パルスを受け
とるまで基準イベントの計数を続ける。信号計数モード
では、カウンタ（４００）はディスアーミング後の最初
の信号パルスを計数したのち計数を停止するいずれの場
合も、ディスアーミング後で、次のＶｄパルスを受けと
ったときまたは受けとる前に計数サイクルの終了が起こ
れば、カウンタ（４００）はその最後の計数期間の周波
数を算出し表示を更新する。

そうでなければ、表示は最後のフル計数サイクルで算出
された周波数に固定される。アーミング可能な周波数カ
ウンタ（４００）として用いるにふされしいデバイスは
周知であり、容易に人手可能なのでここでは詳述しない
。

：Ｉ　７テ７す（３３０）　（７）充電時間、比鮫Ｗ（
３５０）のスイッチング時間及びカウンタ自身に固有の
遅延機構に関連した遅延のために、カウンタ（４００）
のアーミングはＶｉ信号バーストの開始後、ある時間が
経過するまで起こらない。同様に、Ｖｉ信号バーストが
終了した後、カウンタのディスアーミングは、コンデン
サ（３３０）の放電時間、比較器（３５０）のスイッチ
ング時間及びカウンタ（４００の内部回路の遅延によっ
て遅延する。従って、周波数カウンタ（４００）　　が
アーミングされている期間は、Ｖｉ信号バーストが実際
生じている期間から遅れるごとになる。基準計数モード
または（ｇ号計数モートのいずれでも動作できるように
するために、カウンタ（４００）はアーミング開始後、
少くとも２１１６ｉのパルスを受ける必要がみる。与え
られた最低限の入力周波数Ｆｉｍの測定可能な最小限の
バースト幅に周波数カウンタ（４００）が対処するには
、アーミング前に最初のＶｄパルスがカウンタに到達し
てはならない。そのため、遅延手段（２００）が設けら
れ、その遅延時間は、エンベロープ検出器（３００）に
よって発生されたアーミング信号とうまく同期するよう
に調整される。遅延手段（２００）の遅延時間を選ぶ際
に宙要なことは、最後のＶｄパルスがアーミング信号Ｖ
ａの終了後まで遅延されなければならないということで
ある。

なぜなら、いずれのモードにおいてもディスアーミング
後の最初のＶｄパルスがカウンタ動作をし停止させるか
らである。もし、カウンタのディスアーミング前に最後
のＶｄパルスが発生したら、カウンタは誤った周波数値
を出力し、直前の正しく算出されたＶｄバースト計数サ
イクルの周波数表ボを誤表示に変えてしまう。（Ｗ号計
数モードでは、カウンタディスアーミング後に信号パル
スが全く発生しなければ、カウンタ（４００）は表示周
波数を０にセットしてしまう。基準計数モードでは、カ
ウンタ（４００）は、ノイズパルスまたは後続の信号バ
ーストパルスがカウンタの入力端に発生ずるまで基準ク
ロックパルスの計数を続け、表示周波数は無意味な値と
なる。

遅延手段（２００）の最適な遅延時間は、非測定信号の
周波数及びバースト幅によって決まる。遅延時間を長く
すれば低周波信号の測定が行える一方、遅延時間を短く
すれば、よりバースト幅の狭い信号の測定がβＪ能にな
る。

第２図は、第１図の回路内の種々の信号のパルスシーケ
ンスの関係をポずタイミング図である。

説明簡略回路のため、図示の場合、Ｖｉｎは周波数Ｆｉ
ｍの方形波としである。しかし、第１図の回路は他の形
状の発振入力信号に対しても動作する。

プリスケーリング・パルス整形Ｗ（１００）によってＶ
ｉｎ人カバルスを計数４　（Ｎ−４）で分周するとずれ
ば、■ｏパルスは２番目のＶｉｎパルス毎に始まり４番
目のＶｉｎパルス毎に終わることになる。

カウンタ（４００）のアーミングは、Ｖｉｎ信号バース
トの開始後、時１ｇｌ　ｔ　ｏｎだけ、即ち、エンベａ
−ブ検出器（３００）の遅延とカウンタ（４００）の１
　　　　　内部のアーミング遅延との和の分だけ遅延す
る。

カウンタ（４００）のディスアーミングは時間ｔｏｆｆ
だけ、即ち、検出器＜３００）及びカウンタ（４００）
のターンオフ遅延分だけ遅延する。カウンタ（４００が
正しく動作するには、ディスアーミング前に少くとも１
１１１１１のＶｄパルスの前縁（立上り）を受け、ディ
スアーミング後に１個のＶｄパルスの前縁を受ける必要
がある。従って、Ｖｉｎ信号バーストは、少くとも２個
のパルス（後者はアーミング終了後に開始）を発生ずる
に足るだけの長さがなければならない。

■ｄ信号パルスはＶｏ信号パルスから時間Ｃｄ、即ち遅
延手段（２００）の遅延時間だけ遅れる。遅延時間ｔｄ
は次の如く選定される。

Ｌｄ　＝ｔｏｎ＋Ｎ／Ｆｉａ＋＋ｔｏｆｆ　　　　ＨＨ
ｉｆ）この選定された遅延時間によって、第２図に示す
ように、Ｖｄの最初の前縁はディスアーミングの瞬間と
略同時に発生し得る。この最悪の場合には、プリスケー
リング・パルス整形器＜１００）は初め、Ｖｏが商の状
態にあり、ＶＯが低になるには２１１１ｉ１のＶｉｎパ
ルスを必要とする。同様に、この特定例では、Ｖｉｎは
正の振れではなく負の振れから始まっている。パルス整
形器（１００）が最初のＶｉパルスを受けたとき他の状
態にあったとすれば、最初のＶｄパルスは上述の場合よ
り早く、即ちカウンタのディスアーミングより前に発生
することになる。遅延手段（２００）の遅延時間【ｄが
図ボされたより長ければ、最初のＶｄの前縁はカウンタ
のディスアーミングの後に発生ずるということが起こり
得る。また、図不のＦｉｍより低い周波数の他のＶｉ信
号バーストが測定されるならば、最初のＶｄの前縁はジ
イスアーミングの後に発生ずる可能性がある。しかし、
Ｆｉｍより高い周波数のＶｉｎ信号バーストに対するＶ
ｄの最初の前縁は當にディスアーミングの前に発生ずる
。また、上述の弐（１）の如く調整された遅延時間に対
して、Ｖｄ信号の最後の前縁は當にディスアーミング後
に発生しなければならない。もし、Ｖｉｎの初めの振れ
が正方向であり、且つこの最初のＶｉｎの前縁に応じて
プリスケ−リンク・パルス整形器（１００）がＶｏの立
上り縁を発生ずれば、最初のＶｄの前縁は第２図の場合
よりＩＶｄサイクル分早く発生ずる。この場合、Ｖｄの
第２の前縁はディスアーミングと同時に発生ずる。ｔｏ
ｎがＶｏの周期に比べて充分小さければ、Ｖｄの第２の
前縁は最後の前縁になる。即ち、ｔｄが式（１１でボさ
れたより小さく選定されれば、短い信号バーストの最後
のＶｄの前縁はディスアーミング前に発生ずる可能性が
ある。従って、遅延手段（２００）の遅延時間が略式（
１１の如く調整されれば、周波数Ｆｉｎ＋以上の入力信
号が適正に測定される。

入力信号の最低周波数の制約の他に、任意周波数の入力
信号は、ディスアーミングが最初のＶｄ信号の前縁より
前に生じないように、次の如き最小限のバースト幅（Ｍ
ＢＷ）を有する必要があるＭＢＷ　＝　ｔ　ｄ　＋Ｎ／
　Ｆ　ｒｍ＝ｔｏｎ＋２Ｎ／Ｆｉｍ＋Ｌｏｆｆ　ＨＨ１
２１低周波数（Ｆｉｏ＋が小）の信号の測定が望まれる
本発明の自己アーミングカウンタ装置（１０）では、遅
延線（２００）を非常に長くすることにより、式（１）
を満たすべく遅延時間ｔｄを長くするようにしてもよい
。しかし、そうするとすべての被測定入力信号の最小限
のバースト幅は式（２）により大きくなければならない
。逆に、非富に雉い信号バーストの周波数を測定したい
場合には、式（２）により小遅延時間ｔｄ、よって小Ｍ
ＢＷを得るため短い遅延線（２００）を用いなければな
らない。しかし、これでは式（１）によれば、商周波（
Ｆｉｍ大）の信号しか正しく周波数測定を行えない、従
って、選択された遅延時間は、被測定信号についての最
低限の周波数の制約と最小限のバースト幅の制約との間
のかねあいである。

以上の如く、本発明の自己アーミング型周波数カウンタ
装置は、開始時点及び終了時点が不明で、最小限のバー
スト幅及び最低限の周波数の信号バーストを正しく測定
するために被測定信号の開始時点及び終了時点を予測す
る。本発明では、ブリスケーリング・パルス整形器を用
いれば低速のカウンタで為周波信号の測定が行える。ま
た、バッファによって、低レベルの入力ノイズによるカ
ウンタの誤動作を防止できる。以上、本発明の好適実施
例について説明したが、本発明の要旨を逸脱することな
く植々の変形・変更が行えることは当業者には明らかで
あろう。

〔発明の効果〕

本発明の自己アーミング型周波数カウンタ装置によれば
、人力バースト信号の開始及び終了を検出してアーミン
グ信号を発生し、且つ人力バースト信号を遅延させるよ
うにしたので、開始及び終ｒ時点の不明な単発のバース
ト信号の周波数を測定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】 ！＠１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第
１図の回路で最低限の周波数、最小限度のバースト幅の
入力バースト信号の測定の際の主要信号のタイミング図
である。 図中、（１００）はプリスケーリング・パルス整形器、
（２００）は遅延手段、（３００）はエンベロープ検出
器、（４００）は周波数カウンタをボす。 ５！・−６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーミング信号を受けて、被測定入力信号の周波数を測
   定する手段と、上記入力信号の開始を検出して上記アー
   ミング信号を発生し、上記入力信号の終了を検出して上
   記アーミング信号の発生を停止する手段と、上記入力信
   号を上記アーミング信号が発生するまで遅延させる手段
   とを具えた周波数カウンタ装置。