JPH0625782B2 - 周波数判別回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、短時間で周波数の判別が可能な周波数判別
回路に関するものである。

〔従来の技術〕

外部からの設定により同一回路で複数の周波数を識別す
る回路では、従来、一定時間内に含まれるパルス数を計
数することによって行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のような従来の識別方法は、パルス数を計
数する時間を長く取る必要があるうえ、信号にノイズが
重畳した場合等にパルス数が誤って計数されるため、十
分な精度を得られないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、短時間で精度よく周波数の判別を行える周波数判
別回路を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の第１の発明に係る周波数判別回路は、判別を
行う周波数を設定する周波数設定部と；入力信号のパル
スの山または谷の中心部分に対応するトリガパルスを出
力するパルス頭出し手段と；入力信号のサンプリングを
行うサンプリング手段と、トリガパルスによって起動さ
れて周波数設定部で設定された周波数に対応して前記サ
ンプリング手段でサンプリングを行うタイミングを制御
するタイミング設定手段と、サンプリング手段によって
取り込んだレベルがパルスの山または谷に対応する基準
値と異なる場合にエラーパルスを出力するレベル判定手
段とからなるサンプリングレベル判定手段と；トリガパ
ルスによって起動されて周波数設定部で設定された周波
数に対応した測定時間を計時するタイマと、このタイマ
による１回の測定時間毎に、周波数設定部で設定された
周波数に対応したエラー限界値を設定し、このエラー限
界値とエラーパルスのカウント値との比較を行って判別
信号を出力する演算処理手段とから構成したものであ
る。

この発明の第２の発明に係る周波数判別回路は、入力信
号のサンプリングを行うサンプリング手段と、サンプリ
ング手段によって取り込んだレベルが基準値と異なる場
合にエラーパルスを出力するレベル判定手段とからなる
サンプリングレベル判定手段と；こきざみなサンプリン
グにより取り込まれるレベルからおおよその周波数範囲
を推定する周波数範囲推定手段と；こきざみなサンプリ
ングにより取り込まれたレベルからデューティ比を測定
してパルスのエッジから山または谷の中心部分までの間
隔を求めるパルス頭出し手段と；少なくとも周波数範囲
推定手段の出力から求まる複数個の周期に各々対応する
サンプリング幅を設定するサンプリング幅設定手段と；
起動時にサンプリングレベル判定手段を起動してこきざ
みなサンプリングを行い、その後、サンプリング幅設定
手段によってサンプリング幅が設定された時点で前記パ
ルスの山または谷の中心部分を起点として複数個のサン
プリング幅でサンプリングを行い、エラーパルス数の最
も少ないサンプリング幅によって周波数を算出する演算
処理手段とから構成したものである。

〔作用〕

この発明の第１の発明においては、パルス頭出し手段が
入力信号のパルスの山または谷の中心部分を検出してト
リガパルスを出力する。このトリガパルスは、サンプリ
ングレベル判定手段およびタイマへ供給され、サンプリ
ングレベル判定手段はこれによりサンプリングを開始す
るとともに、取り込んだレベルが基準値と異なる場合に
エラーパルスを出力する。また、タイマもトリガパルス
により計時を開始し、タイマがタイムアウトとなった時
に、演算処理手段がエラー限界値とエラーパルスのカウ
ント値とを比較して、判別信号を出力する。

また、この発明の第２の発明においては、まず演算処理
手段がこきざみなサンプリングを行い、この時、周波数
範囲推定手段が取り込まれるレベルからおおよその周波
数範囲を推定する。また、パルス頭出し手段は、取り込
まれるレベルからデューティ比を測定してパルスのエッ
ジから中心までの間隔を求める。そして、サンプリング
幅設定手段が周波数範囲推定手段の出力から求まる複数
個の周期に各々対応するサンプリング幅を設定し、演算
処理手段はこれらのサンプリング幅でサンプリングを行
い、エラーパルス数の最も少ないサンプリング幅によっ
て周波数を算出する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の発明の周波数判別回路の一実
施例を説明するための図である。

この図において、１は周波数設定部、２はパルス頭出し
手段、３はサンプリングレベル判定手段、３ａはサンプ
リング手段、３ｂはレベル判定手段、３ｃはサンプリン
グを設定するためのタイミング設定手段、４は測定時間
中の演算処理を抑止するためのタイマ、５は演算処理手
段、５ａはデコーダ、５ｂはエラーカウンタ、５ｃは比
較器である。

次に、動作について説明する。

まず、周波数設定部１に判別したい周波数を設定してお
く。次いで入力パルスがあると、パルス頭出し手段２が
起動し、入力パルスのこきざみなサンプリングを行い、
例えば、入力パルスの立上り点と立下がりを検出するこ
とでパルスの山の間隔を測定し、パルスの立上りから中
心までの間隔を計算する。そして、以後、パルスの山の
中心の位置のところでトリガパルスを発生する。なお、
パルスの立上りから中心までの間隔の求め方は、これに
限定されず、例えば、周波数設定部１で設定される周波
数に基づいてパルスの山（または谷）の中心を計算によ
り求める方法で推定してもよい。

一方、周波数設定部１の出力は、サンプリングレベル判
定手段３内のタイミング設定手段３ｃにも入力されてお
り、このタイミング設定手段３ｃは、パルス頭出し手段
２からのトリガパルスを受けて設定された周波数と等し
い周波数（または周期が整数倍）のサンプリングパルス
をサンプリング手段３ａに送出する。このサンプリング
手段３ａはサンプリングパルスによりサンプリングを行
い、レベル判定手段３ｂは取り込んだレベルが“Ｈ”か
“Ｌ”かの判定を行う。

この実施例ではパルス頭出し手段２において、パルスの
山（“Ｈ”）の中心部分の検出を行い、これによってト
リガパルスを出力しているので、サンプリング手段３ａ
に少なくとも周波数設定部１で設定された周波数の信号
が入力された場合、取り込まれるレベルは、例えば第２
図（ａ）に示すように時間の経過によらず常に基準値
“Ｈ”となるはずである。

また、第２図（ｂ）に示すように、取り込まれるレベル
が常に“Ｈ”とならない場合には、その都度、レベル判
定手段３ｂからエラーパルスが出力され、演算処理手段
５内のエラーカウンタ５ｂに入力される。これは、実際
には、ノイズ等による悪影響を加味しなければならず、
エラーパルスが出力されたから即座に異なる周波数であ
ると判定できないためである。このため、この演算処理
手段５は最初に判別する周波数が設定された時にデコー
ダ５ａによってエラー限界値が設定されるとともに、判
別する周波数に対応した測定時間中タイマ４から出力さ
れる演算処理を抑止するためのラッチ信号によって比較
器５ｃがラッチされるように構成されている。

そして、測定時間が終了してタイマ４がタイムアップと
なった時点で比較器５ｃのラッチが解かれて比較が行わ
れ、この時、エラーカウンタ５ｂから出力されるエラー
パルスのカウント値がデコーダ５ａから出力されるエラ
ー限界値よりも大となっていると、比較器５ｃから設定
された周波数と異なる信号が入力されている旨を示す判
別信号が得られる。したがって、この判別信号から周波
数の判別を行うことができる。

いま、例えば１００Hzの信号の判別を行う場合で、１０
１Hzの信号が入力されたものとする。この場合、従来の
パルスカウント方式では１秒間測定してもその差は１カ
ウントしかなく、ノイズの影響を加味すると精度の良い
判定を行うことは容易ではない。

しかし、この発明の方法によれば、サンプリングレベル
判定手段３から１秒間に出力されるエラーパルスのカウ
ント値が、１００Hzの信号の場合に０個であるのに対し
て、１０１Hzの信号の場合にエラーパルスのカウント値
が全サンプル数の約半分（約５０個）となる。このた
め、接近した周波数の信号を精度よく判別できるうえ、
短時間での判別も可能になる。

なお、第１図における各ブロックは必ずしもハード構成
である必要はなく、プログラムを用いるソフト構成とし
てもよい。

ただし、この実施例に示した構成のものでは、入力信号
が設定された周波数の整数倍のものであっても同一と判
別されるため、入力信号がまったく未知の場合には何ら
かの対策が必要となる。

第３図はこの発明の第２の発明の周波数判別回路の一実
施例を説明するための図である。

この図において、第１図と同一符号は同一部分を示し、
６は演算処理手段、６ａはパルス頭出し手段、６ｂは周
波数範囲推定手段、６ｃはサンプリング幅設定手段、７
は表示器である。

次に動作について説明する。

まず、演算処理手段６が起動されると、演算処理手段６
はサンプリングレベル判別手段３を起動して、第４図
（ａ）に示すようなこきざみなサンプリングを行う。

次に、周波数範囲推定手段６ｂが取り込まれた入力パル
ス（正確な周波数は１００５．５Hzであるが、この時点
ではまだわからない）のこきざみなサンプリングを行
い、立上り点，立下がり点を検出することで周期を測定
し、おおよその周波数範囲、例えば、１０００〜１０１
０Hzの範囲内にあると推定する。一方、パルス頭出し手
段６ａは、前述した第１図のパルス頭出し手段２と同様
にして入力パルスの山の間隔を測定し、第４図（ｂ）に
示すようなパルスの立上りから中心までの間隔を計算す
る。

次に、さらに、入力パルスの周波数範囲を絞り込む動作
について説明する。

サンプリング幅設定手段６ｃが周波数範囲推定手段６ｂ
の出力である１０００〜１０１０HzとHzオーダが等しい
周期の大きな範囲のサンプリング幅、例えば、１００
０，１００１，１００２，……，１００８，１００９Hz
の１０種類を計算して設定する。

次に、演算処理手段６はパルス頭出し手段６ａの出力と
サンプリング幅設定手段６ｃの出力を用いて、上記第１
の発明の実施例に示したのと同様に、パルスの山の中心
部分を起点として１０回の周波数判別（サンプリング）
を行って周波数範囲を、例えば第４図（ｃ）に示すよう
な最もエラーパルスの少ない１００５〜１００６Hz程度
に限定する。

次に、再度サンプリング幅設定手段６ｃにより１００５
〜１００６Hzの周波数範囲について、例えば０．１Hzオ
ーダでサンプリング幅が１０種類程度設定されたのち、
１０回の周波数判別が行われて、第４図（ｄ）に示すよ
うな最もエラーパルスの少ない、例えば１００５．５Hz
の周波数が求められ、表示器７に表示される。

したがって、入力信号の周波数が１００５．５Hzである
ことがわかる。

〔発明の効果〕

この発明の第１の発明は以上説明したとおり、判別を行
う周波数を設定する周波数設定部と；入力信号のパルス
の山または谷の中心部分に対応するトリガパルスを出力
するパルス頭出し手段と；入力信号のサンプリングを行
うサンプリング手段と、トリガパルスによって起動され
て周波数設定部で設定された周波数に対応してサンプリ
ング手段でサンプリングを行うタイミングを制御するタ
イミング設定手段と、サンプリング手段によって取り込
んだレベルがパルスの山または谷に対応する基準値と異
なる場合にエラーパルスを出力するレベル判定手段とか
らなるサンプリングレベル判定手段と；トリガパルスに
よって起動されて周波数設定部で設定された周波数に対
応した測定時間を計時するタイマと、このタイマによる
１回の測定時間毎に、周波数設定部で設定された周波数
に対応したエラー限界値を設定し、このエラー限界値と
エラーパルスのカウント値との比較を行って判別信号を
出力する演算処理手段とから構成したので、簡単な構成
の回路で精度よく、かつ短時間で周波数の判別を行うこ
とができるという効果がある。

また、この発明の第２の発明は以上説明したとおり、入
力信号のサンプリングを行うサンプリング手段と、サン
プリング手段によって取り込んだレベルが基準値と異な
る場合にエラーパルスを出力するレベル判定手段とから
なるサンプリング判定手段と；こきざみなサンプリング
により取り込まれるレベルからおおよその周波数範囲を
推定する周波数範囲推定手段と；こきざみなサンプリン
グにより取り込まれたレベルからデューティ比を測定し
てパルスのエッジから山または谷の中心部分までの間隔
を求めるパルス頭出し手段と；少なくとも周波数範囲推
定手段の出力から求まる複数個の周期に各々対応するサ
ンプリング幅を設定するサンプリング幅設定手段と；起
動時にサンプリングレベル判定手段を起動してこきざみ
なサンプリングを行い、その後、サンプリング幅設定手
段によってサンプリング幅が設定された時点でパルスの
山または谷の中心部分を起点として複数個のサンプリン
グ幅でサンプリングを行い、エラーパルス数の最も少な
いサンプリング幅によって周波数を算出する演算処理手
段とから構成したので、未知の入力信号の周波数を容易
に知ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明の周波数判別回路の一実
施例を説明するための図、第２図（ａ），（ｂ）は動作
を説明するための波形図、第３図はこの発明の第２の発
明の周波数判別回路の一実施例を説明するための図、第
４図（ａ）〜（ｄ）は動作を説明するための波形図であ
る。 図中、１は周波数設定部、２はパルス頭出し手段、３は
サンプリングレベル判定手段、３ａはサンプリング手
段、３ｂはレベル判定手段、３ｃはタイミング設定手
段、４はタイマ、５は演算処理手段、５ａはデコーダ、
５ｂはエラーカウンタ、５ｃは比較器、６は演算処理手
段、６ａはパルス頭出し手段、６ｂは周波数範囲推定手
段、６ｃはサンプリング幅設定手段、７は表示器であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】判別を行う周波数を設定する周波数設定部
   と；入力信号のパルスの山または谷の中心部分に対応す
   るトリガパルスを出力するパルス頭出し手段と；前記入
   力信号のサンプリングを行うサンプリング手段と、前記
   トリガパルスによって起動されて前記周波数設定部で設
   定された周波数に対応して前記サンプリング手段でサン
   プリングを行うタイミングを制御するタイミング設定手
   段と、前記サンプリング手段によって取り込んだレベル
   が前記パルスの山または谷に対応する基準値と異なる場
   合にエラーパルスを出力するレベル判定手段とからなる
   サンプリングレベル判定手段と；前記トリガパルスによ
   って起動されて前記周波数設定部で設定された周波数に
   対応した測定時間を計時するタイマと、このタイマによ
   る１回の測定時間毎に、前記周波数設定部で設定された
   周波数に対応したエラー限界値を設定し、このエラー限
   界値と前記エラーパルスのカウント値との比較を行って
   判別信号を出力する演算処理手段とから構成したことを
   特徴とする周波数判別回路。
2. 【請求項２】サンプリングレベル判定手段は、サンプリ
   ングを判別を行う周波数で行うものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の周波数判別回路。
3. 【請求項３】入力信号のサンプリングを行うサンプリン
   グ手段と、前記サンプリング手段によって取り込んだレ
   ベルが基準値と異なる場合にエラーパルスを出力するレ
   ベル判定手段とからなるサンプリングレベル判定手段
   と；こきざみなサンプリングにより取り込まれるレベル
   からおおよその周波数範囲を推定する周波数範囲推定手
   段と；前記こきざみなサンプリングにより取り込まれた
   レベルからデューティ比を測定してパルスのエッジから
   山または谷の中心部分までの間隔を求めるパルス頭出し
   手段と；少なくとも前記周波数範囲推定手段の出力から
   求まる複数個の周期に各々対応するサンプリング幅を設
   定するサンプリング幅設定手段と；起動時に前記サンプ
   リングレベル判定手段を起動してこきざみなサンプリン
   グを行い、その後、前記サンプリング幅設定手段によっ
   てサンプリング幅が設定された時点で前記パルスの山ま
   たは谷の中心部分を起点として前記複数個のサンプリン
   グ幅でサンプリングを行い、前記エラーパルス数の最も
   少ないサンプリング幅によって周波数を算出する演算処
   理手段とから構成したことを特徴とする周波数判別回
   路。