JPH0426716B2 - - Google Patents

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JPH0426716B2
JPH0426716B2 JP61072170A JP7217086A JPH0426716B2 JP H0426716 B2 JPH0426716 B2 JP H0426716B2 JP 61072170 A JP61072170 A JP 61072170A JP 7217086 A JP7217086 A JP 7217086A JP H0426716 B2 JPH0426716 B2 JP H0426716B2
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JP
Japan
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signal
clock signal
triangular wave
voltage
time
Prior art date
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Application number
JP61072170A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62228189A (en
Inventor
Hisashi Saito
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Asia Electronics Co
Original Assignee
Asia Electronics Co
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Publication date
Application filed by Asia Electronics Co filed Critical Asia Electronics Co
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Publication of JPS62228189A publication Critical patent/JPS62228189A/en
Publication of JPH0426716B2 publication Critical patent/JPH0426716B2/ja
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  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は時間の測定を、クロツク信号を計数し
て行なう際に、そのクロツク周期に対する端数を
拡大して測定する場合に適用される時間測定装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a method for measuring time by enlarging a fraction of the clock period when measuring clock signals. The present invention relates to an applied time measuring device.

(従来の技術) この種の時間測定装置として、本出願人は第3
図に示すものを同時に提案した。図中101は被
測定信号入力端子、102はタイミング信号形成
回路、103は発振器、104は第1フリツプフ
ロツプ、105は三角波形成手段、106はアン
ドゲート、107は計数手段、108aは第1サ
ンプルホールド回路、108bは第2サンプルホ
ールド回路、109aは第2フリツプフロツプ、
109bは第3フリツプフロツプ、110aは第
1A/D(アナログ/デジタル)変換手段、110
bは第2A/D変換手段、111は演算手段、1
12は表示器、201は被測定信号、202はリ
セツト信号、203は第1タイミング信号、20
4は第2タイミング信号、205は第1クロツク
信号、206は第2クロツク信号、207は三角
波、208は計数クロツク信号、209aは第1
ホールド電圧、209bは第2ホールド電圧、2
10aは第1判別信号、210bは第2判別信号
である。
(Prior art) As this type of time measuring device, the applicant has developed a third
We also proposed what is shown in the figure. In the figure, 101 is a signal input terminal to be measured, 102 is a timing signal forming circuit, 103 is an oscillator, 104 is a first flip-flop, 105 is a triangular wave forming means, 106 is an AND gate, 107 is a counting means, and 108a is a first sample and hold circuit. , 108b is a second sample and hold circuit, 109a is a second flip-flop,
109b is the third flip-flop; 110a is the third flip-flop;
1A/D (analog/digital) conversion means, 110
b is the second A/D conversion means, 111 is the calculation means, 1
12 is a display, 201 is a signal to be measured, 202 is a reset signal, 203 is a first timing signal, 20
4 is a second timing signal, 205 is a first clock signal, 206 is a second clock signal, 207 is a triangular wave, 208 is a counting clock signal, and 209a is a first clock signal.
Hold voltage 209b is second hold voltage 2
10a is a first discrimination signal, and 210b is a second discrimination signal.

この動作は、発振器103が常に第4図Eに示
す周期Teの第1クロツク信号205を出力して
いる。この信号を第1フリツプフロツプ104で
分周し、第4図Fに示す第2クロツク信号206
を得る。更にこの信号より次段の三角波形成回路
105で、第4図Gに示すピーク間電圧がV0
三角波207をつくり出しておく。タイミング信
号形成回路102に第4図Bのリセツト信号20
2が入力されてから、最初に入力端子101に第
4図Aの時間間隔Txの被測定信号201が入力
されると、その立ち上がり端を示す第4図Cの第
1タイミング信号203が、またその立下がり端
を示す第4図Dの第2タイミング信号204をそ
れぞれ出力する。まず第1タイミング信号203
が出力されると、その時点の三角波207の電圧
である第4図Gの電圧V1を、第1サンプルホー
ルド回路108aにて第4図Gの第1ホールド電
圧209aとして保持する。またこのときの三角
波207のスロープの極性を、第2フリツプフロ
ツプ109aにて演算条件として必要な第4図
の第1判別信号210aとして検出する。
In this operation, the oscillator 103 always outputs the first clock signal 205 having the period Te shown in FIG. 4E. This signal is frequency-divided by the first flip-flop 104 to produce a second clock signal 206 as shown in FIG. 4F.
get. Further, from this signal, a triangular wave forming circuit 105 at the next stage generates a triangular wave 207 having a peak-to-peak voltage of V 0 as shown in FIG. 4G. The reset signal 20 of FIG. 4B is applied to the timing signal forming circuit 102.
2, when the signal under test 201 with the time interval Tx in FIG. 4A is first input to the input terminal 101, the first timing signal 203 in FIG. A second timing signal 204 shown in FIG. 4D indicating the falling edge of the timing signal 204 is outputted. First, the first timing signal 203
When is output, the voltage V 1 of FIG. 4G, which is the voltage of the triangular wave 207 at that time, is held as the first hold voltage 209a of FIG. 4G in the first sample and hold circuit 108a. Further, the polarity of the slope of the triangular wave 207 at this time is detected by the second flip-flop 109a as the first discrimination signal 210a shown in FIG. 4, which is necessary as a calculation condition.

これとは別に被測定信号201の時間間隔Tx
の間ゲート106を開け、周期T0の第1クロツ
ク信号205を通し、それに比例したパルス数n
1を有する第4図Hの計数クロツク208を得
る。更に被測定信号201の時間間隔Txの終り
の時点を示す第2タイミング信号204が出力さ
れた時点の三角波207の電圧である第4図Gの
電圧V2を、第2サンプルホールド回路108b
にて第4図Gの第2ホールド電圧209bとして
保持する。またこのときの三角波207のスロー
プの極性を、第3フリツプフロツプ109bにて
演算条件として必要な第4図Jの第2判別信号2
10bとして検出する。次に計数クロツク208
を計数手段107にて計数する。また第1ホール
ド電圧209aは第1A/D変換手段110aに
て数値化し、第2ホールド電圧209bは第
2A/D変換手段110bにて数値化し、それぞ
れの重み付けをし、加算動作を演算手段111に
て行なう。その結果を表示112にて表示する。
Apart from this, the time interval Tx of the signal under test 201
The gate 106 is opened during this period, the first clock signal 205 with a period T 0 is passed, and a proportional number of pulses n
We obtain the counting clock 208 of FIG. 4H having a value of 1. Furthermore, the voltage V 2 of FIG. 4G, which is the voltage of the triangular wave 207 at the time when the second timing signal 204 indicating the end of the time interval Tx of the signal under test 201 is output, is applied to the second sample and hold circuit 108b.
It is held as the second hold voltage 209b in FIG. 4G. In addition, the polarity of the slope of the triangular wave 207 at this time is determined by the second discrimination signal 2 of FIG.
10b. Next, the counting clock 208
is counted by the counting means 107. Further, the first hold voltage 209a is converted into a numerical value by the first A/D conversion means 110a, and the second hold voltage 209b is converted into a numerical value by the first A/D conversion means 110a.
The 2A/D conversion means 110b converts the data into numerical values, weights each value, and performs an addition operation in the calculation means 111. The results are displayed on display 112.

ここで三角波のスロープの極性が負のとき、第
2フリツプフロツプの出力はH論理、同様に第3
フリツプフロツプの出力の出力もH論理、三角波
のスロープの極性が正のとき、第2、第3フリツ
プフロツプの出力はL論理で2つのフリツプフロ
ツプの出力をそれぞれP1,P2と表わし、それが
H論理のとき“0”、L論理のとき“1”とする。
また被測定信号201の立ち上がり端から最初に
くる第1クロツク信号205までの時間をΔt1
その立ち下がり端とその直前にあつた第1クロツ
ク信号205まで時間をΔt2、計数手段107よ
り得られた値をn1、第1A/D変換手段110
aより得られた値をn2、第2A/D変換手段1
10bより得られた値をn3、第1、第2A/D
変換手段のフルスケールをn4(この値と三角波
のピーク間の電圧V0は等価とする)としたとき、
求める被測定信号の時間間隔Txは Tx=T0×(n1-1)+Δt1+Δt2 =T0×(n1-1)+(T0/n4)×|n4×P1 −n2|+(T0/n4)×|n4×P2−n3| で求められる。上記TXの式で、(n1−1)と△
t1、△t2を求めたデジタル値では、互いに意
味する大きさが異なるが、これらの大きさの意味
が互いに異なると上記TXの式の計算ができない
ので、この計算が行われる被加算項の意味する大
きさを合わせることを、「重み付け」といつてい
る。ここでTXの式の3つの被加算項のT0、各
T0/n4は上記重み付けにそれぞれ用いられる
「重み」である。またP1,P2はTXの両端の
時点での三角波のスロープの極性を示す。
Here, when the polarity of the slope of the triangular wave is negative, the output of the second flip-flop is H logic, and similarly the third flip-flop output is H logic.
The output of the flip-flop is also H logic, and when the polarity of the slope of the triangular wave is positive, the outputs of the second and third flip-flops are L logic, and the outputs of the two flip-flops are expressed as P 1 and P 2 respectively, which is H logic. It is set to "0" when it is, and it is set to "1" when it is L logic.
Also, the time from the rising edge of the signal under test 201 to the first clock signal 205 that comes first is Δt 1 ,
The time from the falling edge to the first clock signal 205 that was just before is Δt 2 , the value obtained from the counting means 107 is n1, and the first A/D converting means 110
The value obtained from a is n2, and the second A/D conversion means 1
The value obtained from 10b is n3, 1st, 2nd A/D
When the full scale of the conversion means is n4 (this value and the voltage V0 between the peaks of the triangular wave are equivalent),
The desired time interval Tx of the signal under test is Tx=T 0 ×(n1-1)+Δt 1 +Δt 2 =T 0 ×(n1-1)+(T 0 /n4)×|n4×P 1 −n2|+( It is obtained by T 0 /n4)× |n4×P 2 −n3|. In the above TX formula, (n1-1) and △
The digital values obtained for t1 and △t2 have different meanings, but if the meanings of these sizes are different, the above TX formula cannot be calculated, so the meaning of the addend term on which this calculation is performed The process of matching the sizes of the objects is called "weighting." Here, T0 and each T0/n4 of the three addend terms in the TX equation are "weights" used for the above-mentioned weighting. Further, P1 and P2 indicate the polarity of the slope of the triangular wave at both ends of TX.

しかしながらこのものは、端数時間Δt1,Δt2
を求める手段としている三角波の直線性が直接計
測誤差となり、精度を左右し、高分解能を得るた
めには三角波の電圧V0の拡大も必要となり、こ
の三角波の直線性を広域にわたり一定にするのが
極めて困難である欠点がある。
However, in this case, the fractional times Δt 1 , Δt 2
The linearity of the triangular wave, which is used as a means of determining The disadvantage is that it is extremely difficult.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、三
角波を用いて、計測に用いるクロツク信号の周期
よりも短い時間間隔を、従来のものより高精度に
測定できる時間測定装置を提供しようとするもの
である。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a triangular wave to measure time intervals shorter than the period of the clock signal used for measurement with higher precision than conventional methods. The aim is to provide a time measuring device that can

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段と作用) 本発明は、測定したい時間間隔の始まり端を示
す信号と終り端を示す信号とを出力する第1の手
段と、ある周期をもつ基準クロツク信号を発生さ
せる第2の手段と、前記基準クロツク信号より既
知の周期をもつ第1のクロツク信号とそれとは位
相のずれた第2のクロツク信号を得る第3の手段
と、前記第1、第2のクロツク信号からそれぞれ
に同期した三角波を得る第4の手段と、前記測定
したい時間間隔の始まり端及び終り端での各三角
波のそれぞれの電圧を保持する第5の手段と、該
第5の手段で保持された電圧のうち前記三角波の
直線性のよいスロープに入つているものだけをデ
ジタル値に変える第6の手段と、前記測定したい
時間間隔の間にある既知の周期をもつ信号を計数
する第7の手段と、該手段より得られた値と前記
デジタル値に変換された値に対しそれぞれに必要
な重み付けをして加算する第8の手段とを具備し
たことを特徴とし、クロツク信号に同期した位相
の違う三角波を一対用いることにより、三角波の
直線性のよいその電圧の中間付近を常に使えるこ
とで、計測時間の高速性を損なうことなく、高分
解能、高精度計測が行なえるようにしたものであ
る。
(Means and operations for solving the problems) The present invention provides a first means for outputting a signal indicating the starting edge and a signal indicating the ending edge of a time interval to be measured, and a reference clock signal having a certain period. a second means for generating a clock signal, a third means for obtaining a first clock signal having a known period from the reference clock signal, and a second clock signal having a phase shift therefrom; a fourth means for obtaining triangular waves synchronized with each other from a clock signal; a fifth means for holding respective voltages of each triangular wave at the beginning and end of the time interval to be measured; a sixth means for converting into digital values only those of the held voltage that fall within the linear slope of the triangular wave; and a sixth means for counting signals having a known period during the time interval to be measured. 7, and an eighth means for adding the value obtained by the means and the value converted into the digital value by giving necessary weights to each, and synchronizing with the clock signal. By using a pair of triangular waves with different phases, it is possible to always use the voltage near the middle of the voltage where the triangular wave has good linearity, making it possible to perform high-resolution and high-precision measurements without sacrificing high-speed measurement time. It is something.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。第1図は同実施例の構成図であるが、ここで
第3図のものと対応する個所には同一符号を付し
て説明を省略する。第1図において301は発振
器、302〜305は第1〜第4のフリツプフロ
ツプ、306a〜306bは第1、第2の三角波
成形回路、307a〜307bは第3、第4サン
プルホールド回路、308a〜308dは第1〜
第4スイツチ、309は第5フリツプフロツプ、
310は計数クロツク形成手段、311〜314
は第1〜第4ゲート、315〜322は第6〜第
13フリツプフロツプ、323〜326は第5〜第
8ゲート、401は基準クロツク信号、402〜
404は第3〜第5クロツク信号、405a〜4
05bは第1、第2三角波、406a,406b
は第3、第4ホールド電圧、407は第6クロツ
ク信号、408〜411は第1〜第4ゲート信
号、412〜419は第1〜第8判別信号であ
る。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although FIG. 1 is a block diagram of the same embodiment, parts corresponding to those in FIG. 3 are given the same reference numerals and their explanation will be omitted. In FIG. 1, 301 is an oscillator, 302 to 305 are first to fourth flip-flops, 306a to 306b are first and second triangular wave shaping circuits, 307a to 307b are third and fourth sample and hold circuits, 308a to 308d is the first ~
The fourth switch, 309 is the fifth flip-flop,
310 is a counting clock forming means, 311 to 314
are the 1st to 4th gates, and 315 to 322 are the 6th to 4th gates.
13 flip-flops, 323 to 326 are fifth to eighth gates, 401 is a reference clock signal, 402 to
404 are third to fifth clock signals, 405a to 4;
05b is the first and second triangular wave, 406a, 406b
are the third and fourth hold voltages, 407 is the sixth clock signal, 408 to 411 are the first to fourth gate signals, and 412 to 419 are the first to eighth discrimination signals.

発振器301は常に第2図Aの基準クロツク信
号401を出力している。その基準クロツク信号
401を第1フリツプフロツプ302〜第5フリ
ツプフロツプ309にて分周する。第3フリツプ
フロツプ304から得られた第2クロツク信号2
06を使つて第1三角波形成回路306aで第1
三角波405aを出力、また第4フリツプフロツ
プ305から得られた第5クロツク信号404を
使つて第2三角波形成回路306bで第2三角波
405bを出力する。
Oscillator 301 always outputs reference clock signal 401 shown in FIG. 2A. The reference clock signal 401 is frequency-divided by the first flip-flop 302 to the fifth flip-flop 309. Second clock signal 2 obtained from third flip-flop 304
06 to the first triangular wave forming circuit 306a.
A triangular wave 405a is output, and a second triangular wave 405b is output by a second triangular wave forming circuit 306b using the fifth clock signal 404 obtained from the fourth flip-flop 305.

被測定信号201からその立ち上がり端を示す
第1タイミング信号203とその立ち下がり端を
示す第2タイミング信号204を出力するタイミ
ング信号形成回路102、第4クロツク信号40
3から第1クロツク信号205をつくる計数クロ
ツク形成手段310、被測定信号201の時間間
隔Txの間第1クロツク信号205を通すゲート
106とそれより得られた計数クロツク信号20
8を計数する計数手段107、第1タイミング信
号203或いは第2タイミング信号204の発生
する時点の三角波のスロープの極性を検出するた
めの第1〜第4ゲート311〜314、2つの三
角波のうちどちらを使用するのか、またそのとき
の三角波のスロープの極性を判別する第6〜第13
フリツプフロツプ315〜322、第1タイミン
グ203の時点の第1三角波の電圧をホールドす
る第1サンプルホールド回路108aと、その時
点の第2三角波405bの電圧をホールドする第
3サンプルホールド回路307a、また第2タイ
ミング信号204の時点の第1三角波405aの
電圧209bをホールドする第2サンプルホール
ド回路108bと、第2三角波405bの電圧4
06bをホールドする第4サンプルホールド回路
307b、第1タイミング信号203でホールド
された2つの電圧、第1ホールド電圧209aか
第3ホールド電圧406aのいずれか計測に必要
な方を通す第1、第2スイツチ308a,308
bと、それをコントロールする信号をつくる第
5、第6ゲート323,324、第2タイミング
信号204でホールドされた2つに電圧、第2ホ
ールド電圧209bが第4ホールド電圧406b
のいずれか計測に必要な方を通す第3、第4スイ
ツチ308c,308dと、それをコントロール
する信号をつくる第7、第8ゲート325,32
6、第1ホールド電圧209aか第3ホールド電
圧406aのいずれかをデジタル値にかえる第
1A/D変換手段110a、第2ホールド電圧2
09bか第4ホールド電圧406bのいずれかを
デジタル値にかえる第2A/D変換手段110b、
この2つのA/D変換手段より得られた値と第1
〜第8判別信号412〜419、計数手段107
より得られた値とから被測定信号201の時間間
隔Txを求める演算手段111と、その結果を表
示する表示器112が設けられる。
A timing signal forming circuit 102 that outputs a first timing signal 203 indicating the rising edge of the signal under test 201 and a second timing signal 204 indicating the falling edge thereof, and a fourth clock signal 40
3, a counting clock forming means 310 that generates the first clock signal 205 from the clock signal 201, a gate 106 that passes the first clock signal 205 during the time interval Tx of the signal under test 201, and a counting clock signal 20 obtained therefrom.
Counting means 107 for counting 8, first to fourth gates 311 to 314 for detecting the polarity of the slope of the triangular wave at the time when the first timing signal 203 or the second timing signal 204 is generated, which one of the two triangular waves 6th to 13th to determine whether to use and the polarity of the slope of the triangular wave at that time.
Flip-flops 315 to 322, a first sample and hold circuit 108a that holds the voltage of the first triangular wave at the first timing 203, a third sample and hold circuit 307a that holds the voltage of the second triangular wave 405b at that time, and a second sample and hold circuit 307a that holds the voltage of the second triangular wave 405b at that time. A second sample and hold circuit 108b holds the voltage 209b of the first triangular wave 405a at the time of the timing signal 204, and a voltage 4 of the second triangular wave 405b.
06b, the two voltages held by the first timing signal 203, and the first and second circuits that pass either the first hold voltage 209a or the third hold voltage 406a, whichever is necessary for measurement. switch 308a, 308
b, the fifth and sixth gates 323 and 324 that generate the signals that control them, and the voltage between the two held by the second timing signal 204, and the second hold voltage 209b is the fourth hold voltage 406b.
3rd and 4th switches 308c and 308d that pass whichever is necessary for measurement, and 7th and 8th gates 325 and 32 that generate signals to control them.
6. Changing either the first hold voltage 209a or the third hold voltage 406a to a digital value
1A/D conversion means 110a, second hold voltage 2
09b or the fourth hold voltage 406b into a digital value, a second A/D conversion means 110b,
The values obtained from these two A/D conversion means and the first
~Eighth discrimination signals 412 to 419, counting means 107
A calculation means 111 for calculating the time interval Tx of the signal under measurement 201 from the value obtained from the calculation means 111 and a display 112 for displaying the result are provided.

第1図の動作は、発振器301からは常に第2
図Aの基準クロツク信号401が出力されてい
る。この基準クロツク信号401を第1フリツプ
フロツプ302に入力し、第2図Bの第3クロツ
ク信号402を出力、第2フリツプフロツプ30
3はそれを入力として第2図Cの第4クロツク信
号403を出力、第3フリツプフロツプ304は
それを入力として第2図Dの第2クロツク信号2
06を、これを入力とする第4フリツプフロツプ
305からは、それから見て位相が90゜遅れてい
る第2図Eの第5クロツク信号404を得てい
る。更に第2クロツク信号206に同期した第2
図Jのピーク間値がv0の第1三角波405aを第
1三角波形成回路306aで、第5クロツク40
4に同期し第1三角波405aに対し位相が90゜
遅れている第2図Kのピーク間値がv0の第2三角
波405bを第2三角波形成回路306bより出
力している。
In the operation shown in FIG. 1, the oscillator 301 always outputs the second
A reference clock signal 401 in FIG. A is output. This reference clock signal 401 is input to the first flip-flop 302, and the third clock signal 402 shown in FIG.
3 takes this as input and outputs the fourth clock signal 403 of FIG. 2C, and the third flip-flop 304 takes it as input and outputs the second clock signal 2 of FIG. 2D.
The fourth flip-flop 305, which receives the clock signal 06 as an input, obtains the fifth clock signal 404 in FIG. 2E, which is delayed in phase by 90 degrees. Furthermore, a second clock signal 206 synchronized with the second clock signal 206
The first triangular wave 405a with a peak-to-peak value of v0 in FIG.
The second triangular wave forming circuit 306b outputs a second triangular wave 405b having a peak-to-peak value of v0 in FIG.

また第4クロツク信号403から見て位相が
90゜遅れている第2図Nの第6クロツク信号40
7を、第3クロツク信号402と第4クロツク信
号403とを使い第5フリツプフロツプ309よ
り得ている。第1ゲート311からは第1三角波
405aの負のスロープの直線性のよい時間にし
てT0/4で、そのスロープの中間を中心とする
パルス列で形成された第2図Oに示す第1ゲート
信号408を、第2ゲート312からは第1三角
波405aの正のスロープの直線性の良い時間に
してT0/4で、そのスロープの中間を中心とす
るパルス列で形成された第4図Pに示す第2ゲー
ト信号409を、第3ゲート313からは第2三
角波405bの負のスロープの直線性のよい時間
にしてT0/4で、そのスロープの中間を中心と
するパルス列で形成された第2図Qの第3ゲート
信号410を、第4ゲート314からは第2三角
波405bの正のスロープの直線性のよい時間に
してT0/4で、そのスロープの中間を中心とす
るパルス列で形成された第2図Rの等4ゲート信
号411を得ている。
Also, the phase is different when viewed from the fourth clock signal 403.
6th clock signal 40 of FIG. 2 N delayed by 90°
7 is obtained from the fifth flip-flop 309 using the third clock signal 402 and the fourth clock signal 403. From the first gate 311, the first gate shown in FIG . The signal 408 is output from the second gate 312 at T 0 /4 at a time when the positive slope of the first triangular wave 405a has good linearity, and into the pulse train P in FIG. The second gate signal 409 shown in FIG. The third gate signal 410 in Fig. 2Q is formed from the fourth gate 314 by a pulse train centered at the middle of the slope at T 0 /4, which is the time when the positive slope of the second triangular wave 405b has good linearity. 4 gate signals 411 shown in FIG. 2R are obtained.

ここでタイミング信号形成回路102に第2図
Gのリセツト信号202が入力されてから、入力
端子101より第2図Fの時間間隔Txの被測定
信号201が入力されると、被測定信号201の
時間間隔Txの始まり端を示す第2図Hの第1タ
イミング信号203が出力される。またその終り
の端を示す第2図Iの第2タイミング信号204
も出力される。計数クロツク形成手段310で
は、第4クロツク信号403より第2図Lの第1
クロツク信号205を得て、被測定信号201の
時間間隔Txの間ゲート106より第1クロツク
信号205を通し、第2図Mの計数クロツク信号
208を得て計数手段107にて計数すること
で、時間間隔Txの基本的な時間長を、この計数
値をn1とするとT0(n1−1)として求めること
ができる。このとき求められなかつた時間とし
て、第2図LのΔt1とΔt2の端数時間が残余値と
して残る。これらは以下に示す方法で求めること
ができる。
Here, after the reset signal 202 shown in FIG. 2G is input to the timing signal forming circuit 102, when the signal under test 201 with the time interval Tx shown in FIG. 2F is input from the input terminal 101, the signal under test 201 is A first timing signal 203 in FIG. 2H indicating the beginning of the time interval Tx is output. The second timing signal 204 of FIG. 2I also indicates the end edge.
is also output. In the counting clock forming means 310, the first clock signal in FIG.
By obtaining the clock signal 205, passing the first clock signal 205 through the gate 106 during the time interval Tx of the signal under test 201, obtaining the counting clock signal 208 in FIG. 2M, and counting by the counting means 107, The basic time length of the time interval Tx can be determined as T 0 (n1-1), where n1 is the count value. As the time that was not determined at this time, the fractional time of Δt 1 and Δt 2 in FIG. 2L remains as a residual value. These can be determined by the method shown below.

まず端数時間Δt1の部分は、第1タイミング信
号203が出力されると、第1サンプルホールド
回路108aにてその時点の第1三角波405a
の電圧v1を第1ホールド電圧209aとしてホー
ルドし、第3サンプルホールド回路307aで
は、第2三角波405bのその時の電圧v2を第3
ホールド電圧406aとしてホールドする。この
ホールドされたv1,v2の電圧より三角波の正のス
ロープまたは負のスロープの直線性のよいどちら
かの中間のT0/4の間に相当する方の電圧を第
1スイツチ308aと第2スイツチ308bを使
つて選択し出力させるために、第1ゲート信号4
08〜第4ゲート信号411がそれぞれ入力され
ている第6フリツプフロツプ315〜第9フリツ
プフロツプ318に第1タイミング信号203を
入力し、それぞれから得られる第2図S,T,
U,Vの第1判別信号412、第2判別信号41
3、第3判別信号414、第4判別信号415よ
り、第1判別信号412と第2判別信号413と
の論理和で第1スイツチ308aを、第3判別信
号414と第4判別信号415との論理和で第2
スイツチ308bを、論理和がH論理となつたと
き閉じ、そのスイツチと接続されている電圧を出
力し、第1A/D変換手段110aにてデジタル
値に変換する。これにより被測定信号201の始
まり端を示す第1タイミング信号203から第1
クロツク信号205までの端数時間Δt1は、第1
判別信号412がH論理のときは変換されたデジ
タル値に比例したT0×v1/v0として、第2判別
信号413がH論理のときは変換されたデジタル
値に反比例したT0(1−v1/v0)として、第3判
別信号414がH論理のときは変換されたデジタ
ル値がv0/2を越えるものはT0(v2/v0−1/
2)として、それがv0/2以下の時はT0(v2/V0
+1/2)として、第4判別信号415がH論理
のときは変換されたデジタル値がv0/2以下のも
のはT0(1/2−v2/v0)、それがv0/2を越え
るときはT0(3/2−v2/v0)として求められ
る。
First, for the fractional time Δt 1 , when the first timing signal 203 is output, the first sample and hold circuit 108a outputs the first triangular wave 405a at that time.
The voltage v 1 of the second triangular wave 405b is held as the first hold voltage 209a, and the third sample hold circuit 307a holds the voltage v 2 of the second triangular wave 405b as the third hold voltage 209a.
It is held as a hold voltage 406a. The first switch 308a and the second switch 308a select a voltage corresponding to the intermediate T 0 /4, whichever has better linearity of the positive slope or the negative slope of the triangular wave than the held voltages v 1 and v 2 . 2 switch 308b to select and output the first gate signal 4.
The first timing signal 203 is input to the sixth flip-flop 315 to the ninth flip-flop 318 to which the fourth gate signal 411 is input, respectively, and the signals S, T, and
U, V first discrimination signal 412, second discrimination signal 41
3. From the third discrimination signal 414 and the fourth discrimination signal 415, the first switch 308a is activated by the logical sum of the first discrimination signal 412 and the second discrimination signal 413; 2nd logical sum
The switch 308b is closed when the logical sum becomes H logic, and the voltage connected to the switch is output and converted into a digital value by the first A/D conversion means 110a. As a result, from the first timing signal 203 indicating the starting end of the signal under test 201 to the first
The fractional time Δt 1 until the clock signal 205 is the first
When the discrimination signal 412 is H logic, T 0 ×v 1 /v 0 is proportional to the converted digital value, and when the second discrimination signal 413 is H logic, T 0 (1 −v 1 /v 0 ), and when the third discrimination signal 414 is H logic, the converted digital value exceeds v 0 /2 as T 0 (v 2 /v 0 −1/
2), when it is less than v 0 /2, T 0 (v 2 /V 0
+1/2), when the fourth discrimination signal 415 is H logic, the converted digital value is v 0 /2 or less, T 0 (1/2 - v 2 /v 0 ), and it is v 0 / When it exceeds 2, it is calculated as T 0 (3/2−v 2 /v 0 ).

次に端数時間Δt2の求め方は、端数時間Δt1
部分と同様で、第2タイミング信号204が出力
されると第2サンプルホールド回路108bにて
その時点の第1三角波405aの電圧v3を第2図
Jの第2ホールド電圧209bとしてホールド
し、第4サンプルホールド回路307bでは、第
2三角波406bのその時の電圧v4を第2図Kの
第4ホールド電圧406bとしてホールドする。
このホールドされたv3,v4の電圧より、2つの三
角波の正のスロープまたは負のスロープの直線性
のよいどちらかの中間のT0/4に相当する方の
電圧を、第3スイツチ308cと第4スイツチ3
08dを使つて選択出力させるために、第1ゲー
ト信号408〜第4ゲート信号411がそれぞれ
入力されている第10フリツプフロツプ319〜第
13フリツプフロツプ322に第2タイミング信号
204を入力し、それぞれから得られる第2図
W,X,Y,Zに示す第5判別信号、第6判別信
号416、第6判別信号417、第7判別信号4
18、第8判別信号419より、第5判別信号4
16と第6判別信号417との論理和をとる第7
ゲート325を通し、第3スイツチ308cを、
第7判別信号418と第8判別信号419との論
理和をとる第8ゲート326を通し、第4スイツ
チ308dを、論理和がH論理となつたとき閉
じ、そのスイツチと接続されているサンプルホー
ルド回路よりそれにホールドされている電圧を出
力し、第2A/D変換手段110bにてデジタル
値に変換する。これにより被測定信号201の終
りの端を示す第2タイミング信号204とその直
前にあつた第1クロツク信号205までの端数時
間Δt2は、第5判別信号416がH論理のときは
変換されたデジタル値に反比例したT0(1−v3
v0)として、第6判別信号417がH論理のとき
は変換されたデジタル値に比例したT0・v3/v0
として、第7判別信号418がH論理で変換され
たデジタル値がv0/2を越えるときはT0(3/2
−v4/v0)、それがv0/2以下のときはT0(1/
2−v4/v0)として、第8判別信号419がH論
理で変換されたデジタル値がv0/2以下のときは
T0(1/2+v4/v0)、それがv0/2を越えると
きはT0(v4/v0−1/2)として求められる。
Next, the method for determining the fractional time Δt 2 is the same as that for the fractional time Δt 1. When the second timing signal 204 is output, the second sample and hold circuit 108b calculates the voltage v 3 of the first triangular wave 405a at that time. is held as the second hold voltage 209b in FIG. 2J, and the fourth sample and hold circuit 307b holds the voltage v4 of the second triangular wave 406b at that time as the fourth hold voltage 406b in FIG. 2K.
From the held voltages v 3 and v 4 , the third switch 308c selects the voltage corresponding to T 0 /4, which is the middle of the positive slope or the negative slope of the two triangular waves, whichever has better linearity. and 4th switch 3
08d, the 10th to 10th flip-flops 319 to 411 to which the first to fourth gate signals 408 to 411 are respectively input are used.
13 The second timing signal 204 is input to the flip-flop 322, and the fifth discrimination signal, sixth discrimination signal 416, sixth discrimination signal 417, and seventh discrimination signal shown in FIG. 2 W, X, Y, and Z obtained from each are obtained. 4
18, from the eighth discrimination signal 419, the fifth discrimination signal 4
16 and the sixth determination signal 417.
Through the gate 325, the third switch 308c,
The fourth switch 308d is closed through the eighth gate 326 which takes the logical sum of the seventh judgment signal 418 and the eighth judgment signal 419, and the sample hold connected to the switch is closed when the logical sum becomes H logic. The voltage held therein is output from the circuit and converted into a digital value by the second A/D conversion means 110b. As a result, the fractional time Δt 2 between the second timing signal 204 indicating the end of the signal under test 201 and the first clock signal 205 that occurred immediately before it is converted when the fifth discrimination signal 416 is H logic. T 0 (1−v 3 /
v 0 ), when the sixth discrimination signal 417 is H logic, T 0 · v 3 /v 0 is proportional to the converted digital value.
, when the digital value of the seventh discrimination signal 418 converted by H logic exceeds v 0 /2, T 0 (3/2
−v 4 /v 0 ), and when it is less than v 0 /2, T 0 (1/
2-v 4 /v 0 ), when the digital value of the eighth discrimination signal 419 converted by H logic is less than v 0 /2.
T 0 (1/2+v 4 /v 0 ), and when it exceeds v 0 /2, it is determined as T 0 (v 4 /v 0 −1/2).

このようにして計数手段107より求め得られ
た計数値T0(n1−1)とΔt1,Δt2の端数時間をそ
れぞれに必要な重み付けをして加算することによ
り、被測定信号201の時間間隔Txを求めるこ
とができる。その演算を演算手段111にて行な
い、その結果を表示器112で表示する。
By adding the count value T 0 (n1-1) obtained by the counting means 107 in this way and the fractional times of Δt 1 and Δt 2 with the necessary weighting applied to each, the time of the signal under measurement 201 is calculated. The interval Tx can be found. The calculation is performed by the calculation means 111, and the result is displayed on the display 112.

以上のように被測定信号201の時間間隔Tx
を、第1クロツク信号205で計数したとき残る
端数時間Δt1,Δt2を求めるのに、位相が例えば
90゜違う2つの三角波を用い、常に三角波の直線
性のよい電圧の中間付近だけを計測に用いること
で、第1クロツク信号205より短い時間間隔を
高精度に測定できる。
As described above, the time interval Tx of the signal under test 201
To find the remaining fractional times Δt 1 and Δt 2 when counted by the first clock signal 205, the phase is, for example,
By using two triangular waves differing by 90 degrees and always using only the voltage near the middle of the triangular waves with good linearity for measurement, time intervals shorter than the first clock signal 205 can be measured with high precision.

なお本発明は実施例のみに限定されるものでは
なく、種々の応用が可能である。例えば本発明を
信号の周期、周波数の測定にも利用できる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments only, and various applications are possible. For example, the present invention can be used to measure the period and frequency of a signal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

時間間隔を測定するタイミングに関係ない一つ
のクロツク信号と、それに同期した一つの三角波
だけで、クロツク信号の周期よりも短い時間間隔
を測定する方法があるが、この三角波の直線性を
全ての範囲で良くしないと高精度化が極めて困難
である。本発明の如くクロツク信号に同期した位
相のちがう各三角波を用いることにより、三角波
の直線性の良いその電圧の中間付近を常に使える
ことで、計測時間の高速性を損なうことなく、高
分解能、高精度の計測が行なえるものである。
There is a method of measuring time intervals that is shorter than the period of the clock signal using only one clock signal, regardless of the timing of measuring the time interval, and one triangular wave synchronized with it. It is extremely difficult to achieve high accuracy unless the values are improved. By using triangular waves with different phases that are synchronized with the clock signal as in the present invention, it is possible to always use the voltage near the middle of the triangular wave, which has good linearity. It is possible to measure accuracy.

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

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は
同構成の作用を説明するためのタイムチヤート、
第3図は改良前の時間測定装置の構成図、第4図
は同構成の作用を説明するためのタイムチヤート
である。 101…入力端子、102…タイミング信号形
成回路、106…ゲート、107…計数手段、1
08a,108b…サンプルホールド回路、11
0a,110b…A/D変換器、111…演算手
段、301…発振器、302〜305…フリツプ
フロツプ、306a,306b…三角波形成回
路、307a,307b…サンプルホールド回
路、308a〜308d…スイツチ、309…フ
リツプフロツプ、310…計数クロツク形成手
段、311〜314…ゲート、315〜322…
フリツプフロツプ、323〜326…ゲート。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the same configuration.
FIG. 3 is a configuration diagram of the time measuring device before improvement, and FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the same configuration. 101...Input terminal, 102...Timing signal forming circuit, 106...Gate, 107...Counting means, 1
08a, 108b...sample hold circuit, 11
0a, 110b... A/D converter, 111... Arithmetic means, 301... Oscillator, 302-305... Flip-flop, 306a, 306b... Triangular wave forming circuit, 307a, 307b... Sample-hold circuit, 308a-308d... Switch, 309... Flip-flop , 310... counting clock forming means, 311-314... gates, 315-322...
Flip Flop, 323-326...Gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 測定したい時間間隔の始まり端と終り端を示
す信号をそれぞれ出力する第1の手段と;ある周
期をもつ基準クロツク信号を発生させる第2の手
段と;前記基準クロツク信号より既知の周期をも
つ第1のクロツク信号と、該クロツク信号と同じ
周期でかつ第1のクロツク信号とは位相のずれた
第2のクロツク信号を得る第3の手段と;前記第
1、第2のクロツク信号からそれぞれに同期した
三角波を得る第4の手段と;前記測定したい時間
間隔の始まり端及び終り端での各三角波のそれぞ
れの電圧を保持する第5の手段と、該第5の手段
で保持された電圧のうち前記三角波の直線性のよ
いスロープに入つている方をデジタル値に変える
第6の手段と;前記測定したい時間間隔の間にあ
る既知の周期をもつ信号を計数する第7の手段
と;該手段より得られた値、前記デジタル値を前
記三角波のスロープの極性に応じて変換した値に
対し、必要な重み付けをして演算する第8の手段
とを具備したことを特徴とする時間測定装置。
1. A first means for outputting signals indicating the start and end of a time interval to be measured; a second means for generating a reference clock signal having a certain period; and a clock signal having a known period than the reference clock signal. third means for obtaining a first clock signal and a second clock signal having the same period as the clock signal and out of phase with the first clock signal; a fourth means for obtaining a triangular wave synchronized with; a fifth means for holding each voltage of each triangular wave at the beginning and end of the time interval to be measured; and the voltage held by the fifth means. a sixth means for converting the triangular wave that falls within a slope with good linearity into a digital value; a seventh means for counting a signal having a known period between the time intervals to be measured; A time measurement device characterized by comprising: an eighth means for calculating a value obtained by the means and a value obtained by converting the digital value according to the polarity of the slope of the triangular wave by applying necessary weighting. Device.
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JPS5997077A (en) * 1982-11-25 1984-06-04 Horiba Ltd Time-voltage converter

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