JPH04339272A - 周波数測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力パルスの周波数を
測定する周波数測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、入力パルスの周波数は、図４に示
されているように、入力パルスの１周期中に含まれるタ
イマ基準クロックの数を調べることにより測定している
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来方法では、
図５に示されているように、入力パルスの周波数がタイ
マ基準クロックの周波数に近づいてくると、入力パルス
の周波数測定値に誤差が生じてしまう。

【０００４】また、逆に、入力パルスの周波数がタイマ
基準クロックの周波数より低すぎる場合には、測定精度
は高くなるが、測定完了までの時間が長くかかってしま
う。

【０００５】本発明は、広い範囲の周波数を高精度且つ
短時間に測定できる周波数測定装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の周波数測定装置
は、入力パルスの周波数を測定する周波数測定装置であ
って、入力パルスの数を設定値分カウントするカウンタ
と、カウンタが入力パルスを設定値分カウントする時間
を、基準クロックに従って測定するタイマと、タイマの
時間測定値が、カウンタの設定値に対応する範囲内にあ
るときには、タイマの時間測定値に相当する周波数値を
出力し、タイマの時間測定値が、カウンタの設定値に対
応する範囲にないときには、タイマの時間測定値に応じ
てカウンタの設定値を変更する制御手段とを備えること
を特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成の周波数測定装置においては、タイマ
によって時間が測定される入力パルスの周期の数すなわ
ちカウンタの設定値が、入力パルスの周波数すなわちタ
イマの時間測定値に応じて変更される。従って、入力パ
ルスの周波数測定のために常に適当なタイマ基準クロッ
ク周期数を確保できるので、広い範囲の周波数を高精度
且つ短時間で測定することができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の周波数測定装置の一実施例
の構成を示す。カウンタ２は、ＣＰＵから成る制御手段
４によって設定された値Ｎだけ、例えば同期信号である
入力パルスをカウントする。そして、カウンタ２は、最
初の入力パルスを受けたときにスタート信号を発生し、
設定値Ｎだけ入力パルスをカウントしたときにストップ
信号を発生する。タイマ６は、カウンタ２からスタート
信号を受けてからストップ信号を受けるまでの時間を、
基準クロック８の出力に従って測定し、時間測定値を制
御手段４に出力する。制御手段４は、後に詳述するよう
に、時間測定値が設定Ｎに対応した範囲内にあるときに
は、この時間測定値に対応した周波数値を演算して出力
し、時間測定値が設定値Ｎに対応した範囲内にないとき
には、この時間測定値に応じてカウンタ２の設定値を変
更する。

【０００９】カウンタ２のカウント設定値すなわち入力
パルスの周期数を上述のようにＮ、基準クロック８の周
波数をＦ（Ｈｚ）、タイマ６の計数値をＭとすると、入
力パルスの周波数ｆ（Ｈｚ）は次の数１で示すことがで
きる。

【数１】 カウンタ２の設定値Ｎを一定とすると、入力パルスの周
波数ｆが高くなるほど、タイマ６の計数Ｍが小さくなる
。タイマ６の計数値Ｍが小さいときには、タイマ６の１
カウント当りの周波数分解能が悪くなるため、周波数測
定誤差が大きくなる。逆に、入力パルスの周波数ｆが小
さくなるほど、タイマ６の計数値が大きくなる。このと
きは、タイマ６の１カウント当りの周波数分解能が良く
なるため、周波数測定誤差は小さくなるが、測定に時間
がかかる。

【００１０】表１は、基準クロック周波数Ｆを２ＭＨｚ
とした場合における、周波数ｆが３１．２５ＫＨｚ、６
２．５ＫＨｚおよび１２５ＫＨｚ付近の入力パルスに対
するタイマ６の１カウント当りの周波数分解能を示す。 表１に示されているように、例えばカウンタ２の設定値
Ｎを１６としたとき、周波数３１．２５ＫＨｚ付近の入
力パルスに対するタイマ６の１カウント当りの周波数分
解能は約３２Ｈｚである。

【表１】

【００１１】表１から、カウンタ２の設定値Ｎが一定の
とき、入力パルスの周波数ｆが高くなるにつれてタイマ
６の１カウント分の周波数分解能が悪くなること、なら
びに入力パルスの周波数ｆが一定のとき、カウンタ２の
設定値Ｎを増加することにより、タイマ６の１カウント
分の周波数分解能が良くなることがわかる。タイマ６の
１カウント分の周波数分解能を約３０Ｈｚ以下にするに
は、表２のようにカウンタ２の設定値Ｎを決定すればよ
い。

【表２】

【００１２】従って、制御手段４が、タイマ６の時間測
定値すなわち入力パルスの周波数ｆに応じて、表２に示
された設定値Ｎをカウンタ２に設定することにより、広
い周波数を高精度且つ短時間に測定できる。

【００１３】図２は、図１に示された周波数測定装置の
実施例の動作を示す。まず、ステップＳ１において、制
御手段４がカウンタ２のカウント設定値の初期設定を行
う。次に、ステップＳ２において、カウンタ２が入力パ
ルスをＮ個計数するのに要する時間を、タイマ６が基準
クロック８の出力に従って測定して時間測定値を出力し
、制御手段４がこの時間測定値に相当する周波数値を演
算する。

【００１４】ステップＳ３において、制御手段４はメイ
ンルーチンからサブルーチンに分岐する。そして、ステ
ップＳ４において、制御手段４は、タイマ６の時間測定
値に相当する周波数値が、カウンタ２の設定値Ｎに対応
する周波数帯に入っているか調べる。例えば、Ｎが１６
に設定されているとすると、表２に従うとすれば、求め
た周波数値が３１．２５ＫＨｚ未満か調べる。求めた周
波数値が設定値Ｎに対応する周波数帯に入っていれば、
制御手段４は、求めた周波数値をそのまま出力する。

【００１５】求めた周波数値が、設定値Ｎに対応する周
波数帯に入っていなければ、制御手段４は、ステップＳ
５において、設定値Ｎを求めた周波数に応じた値に変更
する。例えば、求めた周波数が４０ＫＨｚだとすると、
制御手段４は、メインルーテンに戻って表２に従ってＮ
を６４に変更する。そして、カウンタ２が入力パルスを
６４個カウントするのに要する時間を、タイマ６が基準
クロック８の出力に従って測定し、制御手段４がタイマ
６の時間測定値に相当する周波数値を出力する。

【００１６】図３は、図１の実施例のより具体的な動作
を示す。動作の前提として、カウンタ２の設定値Ｎが１
６のとき、入力パルス周波数３１．２５ＫＨｚに対する
タイマ６の計数値の閾値ＴＲＨを４００、設定値Ｎが６
４のとき、入力パルス周波数６２．５ＫＨｚに対するタ
イマ６の計数値の閾値ＴＲＨを８００、設定値Ｎが２５
５のとき、入力パルス周波数１２５ＫＨｚに対するタイ
マ６の計数値の閾値ＴＲＨを２０００とする。なお、Ｎ
を２５６でなく２５５としたのは、カウンタ２が８ビッ
トのためである。

【００１７】まず、ステップＳ１１において、図１の装
置全体がパワーオンリセット等の初期設定がなされる。 次に、ステップＳ１２において、制御手段４が、カウン
タ２の設定値Ｎを１６とするとともに、ＴＲＨレジスタ
（図示せず）に４００をセットする。次に、ステップＳ
１３において、カウンタ２が入力パルスを１６個カウン
トするのに要する時間を、タイマ６が基準クロック８の
出力に従って測定する。次に、ステップＳ１４において
、制御手段４は、タイマ６の出力である時間測定値に相
当する周波数値ｆＨを求める。そして、制御手段４は、
ステップＳ１５において、メインルーチンからサブルー
チンに分岐する。

【００１８】制御手段４は、次に、ステップＳ１６にお
いて、（ｆＨ−ＴＲＨ）がθより小さいか調べ、ＹＥＳ
ならば、ステップＳ１７において、Ｎが１６か調べる。 Ｎが１６ならば、制御手段４は、ステップＳ１８におい
て、Ｎを６４に設定するとともにＴＲＨレジスタを８０
０にセットし、メインルーチンに戻る。そして、Ｎ＝６
４およびＴＲＨ＝８００の状態で上述のステップＳ１３
をＳ１４の処理が行われる。

【００１９】制御手段４は、ステップＳ１７において、
Ｎ＝１６ではない判断すると、さらにステップＳ１９に
おいてＮ＝６４か調べる。ＹＥＳならば、制御手段４は
、カウンタ２の設定値Ｎを２５５とし、ＴＲＨレジスタ
を２０００にセットしてメインルーチンに戻る。そして
、Ｎ＝２５５およびＴＲＨ＝２０００の状態で上述のス
テップＳ１３およびＳ１４の処理が行われる。ステップ
Ｓ１９において、Ｎ＝６４でなければ、制御手段４は、
メインルーチンに戻る。

【００２０】制御手段４は、ステップＳ１６において、
（ｆＨ−ＴＲＨ）がθ以上と判断すると、ステップＳ２
１において、Ｎ＝１６か調べ、ＹＥＳならば、メインル
ーチンに戻る。制御手段４は、ステップＳ２１において
Ｎ＝１６でないと判断すると、ステップＳ２２において
Ｎ＝２５５か調べ、ＹＥＳならば、ステップＳ２３にお
いて、カウンタ２の設定値Ｎを６４とし、ＴＲＨレジス
タを８００にセットし、メインルーチンに戻る。制御手
段４は、ステップＳ２２において、Ｎ＝２５５でないと
判断すると、ステップＳ２４において、（ｆＨ−１００
０）がθより小さいか調べ、ＹＥＳならばメインルーチ
ンに戻り、ＮＯならば、ステップＳ２５において、Ｎを
１６にセットし、ＴＲＨレジスタを４００にセットし、
メインルーチンに戻る。

【００２１】図３の動作を要約すると次のようになる。 すなわち、最初、Ｎ＝１６として入力パルスの周波数（
周期）を求める。この周波数が、３１．２５ＫＨｚより
高いときには、Ｎを６４に変更して、入力パルスの周波
数を求める。この周波数が６２．５ＫＨｚより高ければ
、さらにＮを２５５に変更する。すなわち、すべての設
定帯域で入力パルスの周波数を求め、入力パルスの周波
数を最も精度良く求めることができるＮが選択される。

【００２２】表３は、図１の実施例に対し図３の動作を
行わせて入力パルスの周波数を測定した実験結果を示し
、表４は、従来方法によりＮ＝１６として入力パルスの
周波数を測定した実験結果を示す。表３と表４の比較か
ら明らかなように、本発明の実施例によれば、全周波数
範囲にわたって小さな誤差で周波数測定が可能であるの
に対して、従来方法では、入力パルスの周波数が高くな
ると、誤差が大きくなることがわかる。

【表３】

【表４】

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の周波数測定装置
によれば、タイマによって時間測定される入力パルス周
期の数を、入力パルスの周期数に応じて変更するように
したので、入力パルスの周波数が広く変化する場合にも
、入力パルスの周波数を高精度且つ短時間で測定できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数測定値の一実施例の構成を示す
ブロック図

【図２】図１の実施例の動作を示すフローチャート

【図
３】図１の実施例のより具体的な動作を示すフローチャ
ート

【図４】従来の入力パルスの周波数測定方法における入
力パルスとタイマ基準クロックの関係を示すタイムチャ
ート

【図５】従来の入力パルスの周期数測定方法において入
力パルスの周波数が高くなったときの誤差の原因を示す
タイムチャート

【符号の説明】

２　　カウンタ ４　　制御手段 ６　　タイマ ８　　基準クロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力パルスの周波数を測定する周波数
   測定装置であって、前記入力パルスの数を設定値分カウ
   ントするカウンタと、前記カウンタが前記入力パルスを
   設定値分カウントする時間を、基準クロックに従って測
   定するタイマと、前記タイマの時間測定値が、前記カウ
   ンタの設定値に対応する範囲内にあるときには、前記タ
   イマの時間測定値に相当する周波数値を出力し、前記タ
   イマの時間測定値が、前記カウンタの設定値に対応する
   範囲にないときには、前記タイマの時間測定値に応じて
   前記カウンタの設定値を変更する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする周波数測定装置。