JPH0875516A - 位相同期ループおよび位相同期式超音波流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】特殊な位相比較器を使用する必要がなく、簡単
な回路で安価な位相同期ループおよび超音波流量計を提
供する。 【構成】位相比較器１０１を、入力信号Ｒおよび帰還信
号Ｖの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
６、７をもつ位相比較のための順序回路５と、この２つ
の出力端子からの出力Ｕ、Ｄ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８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１５、１５’と、この検知回
路の出力により上記入力信号Ｒまたは帰還信号Ｖに所要
の論理値変更操作を加えて上記順序回路５の出力信号の
極性を変更する操作回路１６で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２２】上記手段の実施態様は次のとおりである。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】検知回路の実施例を示す回路図。

【図３】検知回路の他の実施例を示す回路図。

【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。

【図５】入出力信号の波形図。

【図６】本発明に係る位相同期式超音波流量計の構成
図。

【図７】位相同期ループの基本構成図。

【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。

【図９】位相比較のための順序回路の動作状態の説明
図。

【図１０】入出力波形と動作状態の対応説明図。

【図１１】位相同期式超音波流量計の基本構成図。

【符号の説明】

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

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【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、収斂極性の出力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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。