(57)【要約】【課題】  温度変化に代表される環境変動要因に対する特別な校正作業を必要とせず、保守性に優れかつ安価なパルス幅時間測定装置及びパルス幅時間測定方法を提供する。【解決手段】  本発明のパルス時間幅測定装置は、予め定められた時間幅の基準信号を生成するパルス生成部と、基準信号と任意の時間幅のパルスである被測定信号とを入力し、それらのうちのいずれか１つの信号を選択して出力するスイッチと、スイッチにより選択された信号を入力し、そのパルスの時間幅に応じた電圧を出力する時間電圧変換部と、時間電圧変換手段が出力した電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器と、スイッチを制御して、基準信号の時間幅に応じた第１のデジタル値と被測定信号の時間幅に応じた第２のデジタル値とを測定し、第１のデジタル値と第２のデジタル値とに基づいて、被測定信号の時間幅の情報を導出する制御部と、を有する。【選択図】      図１
2005091206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである基準信号を生成するパルス生成部と、
前記基準信号と、任意の時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである被測定信号とを入力し、それらのうちのいずれか１つの信号を選択して出力するスイッチと、
前記スイッチにより選択された信号を入力し、そのパルスの時間幅に応じた電圧を出力する時間電圧変換部と、
前記時間電圧変換手段が出力した電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記スイッチを制御して、前記基準信号の時間幅に応じた第１のデジタル値と、前記被測定信号の時間幅に応じた第２のデジタル値と、を測定し、前記第１のデジタル値と前記第２のデジタル値とに基づいて、前記被測定信号の時間幅の情報を導出する制御部と、
を有することを特徴とするパルス時間幅測定装置。
【請求項２】
予め定められた時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである基準信号の時間幅に応じた第１の電圧を生成する第１の時間電圧変換ステップと、
前記第１の電圧を第１のデジタル値に変換する第１のアナログ／デジタル変換ステップと、
任意の時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである被測定信号の時間幅に応じた第２の電圧を生成する第２の時間電圧変換ステップと、
前記第２の電圧を第２のデジタル値に変換する第２のアナログ／デジタル変換ステップと、
前記第１のデジタル値と前記第２のデジタル値とに基づいて、前記被測定信号の時間幅の情報を導出する時間幅情報生成ステップと、
を有することを特徴とするパルス時間幅測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス時間幅測定装置及びパルス時間幅測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の電子装置において、入力するパルスの時間幅を測定する。図３及び図４を用いて、従来例のパルス時間幅測定装置を説明する。図３は、従来例のパルス時間幅測定装置の構成を示すブロック図を示し、図４はその各部信号の波形を示す図である。図３において、従来例の時間電圧変換は、定電流回路３、電流制限用抵抗４、コンデンサ５、スイッチ６、サンプルホールド部７、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器と略す。）８、制御部９を有する。従来例において、制御部９はマイクロコンピュータである。図４において、１２は被測定信号であるパルス信号、１３はパルス信号を入力した時の抵抗４とコンデンサ５との接続点の電圧波形を示す。１４は、同一の被測定信号（パルス信号）１２を入力した時、環境温度の変化に応じて、抵抗４とコンデンサ５との接続点の電圧波形が変化する様子を模式的に示す図である。
【０００３】
定電流源３は、一定の電流Ｉを出力する。コンデンサ５は抵抗４を通じて一定の電流Ｉにより充電される。スイッチ６は、被測定信号１２がＬｏｗレベルであれば両端を接続し、被測定信号１２がＨｉｇｈレベルであれば両端を開放する。コンデンサ５は、被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間、定電流源３により充電される。被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間の後エッジにおけるコンデンサ５の両端電圧Ｖ（抵抗４とコンデンサ５との接続点の電圧）は、その時点でコンデンサ５に蓄えられる電気量をＱ、定電流源３が出力する定電流値をＩ、コンデンサ５の容量をＣ、パルス信号の時間幅（Ｈｉｇｈレベルである期間）をＴとすると、下記の式で表せる。
Ｑ＝Ｉ・Ｔ＝Ｃ・Ｖ                        （１）
【０００４】
サンプルホールド部７は、被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間の後エッジにおけるコンデンサ５の両端電圧Ｖをサンプルホールドする。サンプルホールド部７はコンデンサ５の両端電圧Ｖのピーク値を保持し出力する。Ａ／Ｄ変換器８は、サンプルホールド部７がサンプルホールドした電圧を例えば８ビットのデジタル信号に変換する。
Ｔ＝（Ｃ／Ｉ）・Ｖ                        （２）
ＩとＣとは固定値である故、被測定信号であるパルス信号がＨｉｇｈレベルである期間Ｔはデジタル変換された電圧値Ｖに比例する。工場においてパルス時間幅測定装置を製造した時、比例定数Ｋ＝Ｃ／Ｉを所定値に設定する。制御部９は、電圧値Ｖを測定することにより式（２）に基づいて正確な時間幅Ｔを導出することが出来る。制御部９は、導出した時間幅Ｔに基づいて所定の処理を実行する。
【０００５】
特開平７−２８０８５７号公報に、抵抗及びコンデンサを使用した従来例の時間電圧変換回路が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２８０８５７号公報
【特許文献２】特開昭５９−９７０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記の式は、各素子が一定の周囲環境にて安定動作した場合にのみ適用される。現実には主として動作状態における温度変化により、抵抗４の抵抗値及びコンデンサ５の静電容量、さらには定電流回路３を構成するトランジスタの特性が変化する。これらの影響により供給電流量Ｉが変化し、電圧値Ｖは環境温度に応じて変動する。この様子を図４の１４に示す。
【０００７】
抵抗４及びコンデンサ５の近傍に測温素子を配置し、パルス時間幅測定装置に測温素子の検出温度と各温度における比例定数Ｋとの対応テーブルを記憶させることも出来る。動作時に、制御部９は、測温素子から検出温度の情報を取得し、その温度に対応する比例定数Ｋを記憶部から選択する。制御部９は、Ａ／Ｄ変換器８の出力値に選択した比例定数Ｋを掛けて、被計測信号（１つ又は周期的である。）がＨｉｇｈレベルである期間の時間幅を求める。コンデンサの容量の経時劣化については、所定の期間毎にパルス時間幅測定装置が記憶比例定数を更新するくらいしか適切な対策がなかった。
【０００８】
しかしながら従来例のパルス時間幅測定装置及びパルス時間幅測定方法においては、製造時に時間をかけて精密な調整・校正作業を行う必要があった。そのことは、パルス時間幅測定装置の原価を押し上げていた。又、調整・校正作業時において厳密な環境温度管理及びそのための専用設備を必要とした。更に、定期的な再校正が必要であり、著しく保守性の悪いものであった。
本発明は、上記の課題を解決し、測温素子等が不要であり、製造時及びメンテナンス時の校正作業が不要であり、安価で保守性に優れた環境温度の影響を受けにくいパルス時間幅測定装置及びパルス時間幅測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。請求項１に記載の発明は、予め定められた時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである基準信号を生成するパルス生成部と、前記基準信号と任意の時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである被測定信号とを入力し、それらのうちのいずれか１つの信号を選択して出力するスイッチと、前記スイッチにより選択された信号を入力し、そのパルスの時間幅に応じた電圧を出力する時間電圧変換部と、前記時間電圧変換手段が出力した電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器と、前記スイッチを制御して、前記基準信号の時間幅に応じた第１のデジタル値と前記被測定信号の時間幅に応じた第２のデジタル値とを測定し、前記第１のデジタル値と前記第２のデジタル値とに基づいて、前記被測定信号の時間幅の情報を導出する制御部と、を有することを特徴とするパルス時間幅測定装置である。
本発明は、測温素子等が不要であり、製造時及びメンテナンス時の校正作業が不要であり、安価で保守性に優れた環境温度の影響を受けにくいパルス時間幅測定装置を実現できるという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、予め定められた時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである基準信号の時間幅に応じた第１の電圧を生成する第１の時間電圧変換ステップと、前記第１の電圧を第１のデジタル値に変換する第１のアナログ／デジタル変換ステップと、任意の時間幅の単一の又は周期性を有するパルスである被測定信号の時間幅に応じた第２の電圧を生成する第２の時間電圧変換ステップと、前記第２の電圧を第２のデジタル値に変換する第２のアナログ／デジタル変換ステップと、前記第１のデジタル値と前記第２のデジタル値とに基づいて、前記被測定信号の時間幅の情報を導出する時間幅情報生成ステップと、を有することを特徴とするパルス時間幅測定方法である。
本発明は、測温素子等が不要であり、製造時及びメンテナンス時の校正作業が不要であり、安価で保守性に優れた環境温度の影響を受けにくいパルス時間幅測定方法を実現できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、測温素子等が不要であり、製造時及びメンテナンス時の校正作業が不要であり、安価で保守性に優れた環境温度の影響を受けにくいパルス時間幅測定装置及びパルス時間幅測定方法を実現できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００１３】
《実施の形態》
図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態のパルス時間幅測定装置及びパルス時間幅測定方法を説明する。図１は本発明のパルス幅時間測定装置の構成を示すブロック図であり、図２はその各部信号の波形を示す図である。実施の形態のパルス時間幅測定装置は、被測定信号がＨｉｇｈレベルである期間Ｔを測定する。
【００１４】
本発明の実施の形態のパルス時間幅測定装置は、基準信号発生部１、スイッチ２、定電流源３、電流制限用抵抗４、コンデンサ５、スイッチ６、サンプルホールド部７、アナログ／デジタル変換器８、制御部９を有する。実施の形態において、制御部９はマイクロコンピュータである。例えば、マイクロコンピュータが内蔵するパルス時間幅測定回路（入力信号がＨｉｇｈレベルである期間をパルスカウントする機能を有する。）を他のパルス信号の時間幅を測定するのに使用しているため、それを被測定信号１２のパルス幅（被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間）を測定するのに使用できず、一方、マイクロコンピュータが内蔵するＡ／Ｄ変換器８を被測定信号１２のパルス幅を測定するのに使用できる場合を想定する。
【００１５】
図１において、基準信号発生部１は一定の時間幅を有する単一の又は周期性を有するパルス信号を出力する。パルス信号の時間幅Ｔ０は、環境温度及び経時的な影響を受けにくいものとする。例えば、基準信号発生部１は、安定して一定周波数で発振する水晶発振器の出力信号を所定の分周比で分周した基準信号を生成し、出力する。好ましくは、基準信号発生部１はマイクロコンピュータに内蔵される。
【００１６】
スイッチ２は基準信号発生部１が出力した基準信号１１と、被測定信号１２とを入力し、制御部９の指令に応じていずれか一方を出力する。図２において、１１は基準信号、１２は被測定信号であるパルス信号、１３は２つの環境温度において、基準信号１１及び被測定信号１２を入力した時の抵抗４とコンデンサ５との接続点の電圧Ｖ（１３）の波形を模式的に示す。スイッチ２の出力信号は、スイッチ６の制御端子及びサンプルホールド部７のサンプルホールドタイミング信号入力端子に入力される。
【００１７】
定電流源３は、一定の電流Ｉを出力する。コンデンサ５は抵抗４を通じて一定の電流Ｉにより充電される。スイッチ６は、基準信号１１又は被測定信号１２がＬｏｗレベルであれば両端を接続し、基準信号１１又は被測定信号１２がＨｉｇｈレベルであれば両端を開放する。コンデンサ５は、基準信号１１又は被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間、定電流源３により充電される。基準信号１１又は被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間の後エッジにおけるコンデンサ５の両端電圧Ｖ（抵抗４とコンデンサ５との接続点の電圧）は、その時点でコンデンサ５に蓄えられる電気量をＱ、定電流源３が出力する定電流値をＩ、コンデンサ５の容量をＣ、パルス信号の時間幅（Ｈｉｇｈレベルである期間）をＴとすると、式（１）で表される。
Ｑ＝Ｉ・Ｔ＝Ｃ・Ｖ                        （１）
【００１８】
サンプルホールド部７は、基準信号１１又は被測定信号１２がＨｉｇｈレベルである期間の後エッジにおけるコンデンサ５の両端電圧Ｖをサンプルホールドする。サンプルホールド部７はコンデンサ５の両端電圧Ｖのピーク値を保持し出力する。Ａ／Ｄ変換器８は、サンプルホールド部７がサンプルホールドした電圧を例えば８ビットのデジタル信号に変換する。制御部９はデジタル値を入力する。
制御部９は、スイッチ２を制御して、基準信号１１のデジタル値Ｖ０と被測定信号１２のデジタル値Ｖとを続けて測定し、入力する。
Ｔ＝（Ｃ／Ｉ）・Ｖ                        （２）
Ｔ０＝（Ｃ／Ｉ）・Ｖ０                    （３）
式（２）及び（３）より、式（４）が導出される。
Ｔ＝（Ｔ０／Ｖ０）・Ｖ                    （４）
【００１９】
Ｔ０は既知であり且つ環境温度に対して及び経時的に安定である故、デジタル値Ｖ０を測定することにより、制御部９は正確な比例定数Ｋ＝Ｔ０／Ｖ０を算出できる。制御部９は、比例定数Ｋを用いてデジタル値Ｖから正確な時間幅Ｔを算出できる。制御部９は、デジタル値Ｖ０及びＶを続けて測定するので、２つの測定値はほとんど同一の環境温度において測定される。従って、環境温度の影響は排除される。２つの測定値はコンデンサ５を用いて測定される故、式（４）において、コンデンサ５の経時的な劣化の影響は排除されている。
Ｔ０は工場における調整作業を行わなくてもほぼ一定である故、比例定数Ｋを決定するために、工場において精密な調整・校正作業を行う必要もない。
制御部９は、デジタル信号に変換された電圧値Ｖに基づいて所定の処理を実行する。
【００２０】
図２の１３を用いて、制御部９が導出した時間幅Ｔが環境温度の影響を受けないことを説明する。図２の１３において、環境温度ａにおいて、基準信号１１から得られるデジタル値をＶ０ａ、被測定信号１２から得られるデジタル値をＶａ、制御部９が式（４）を用いて導出する時間幅をＴａとする。環境温度ｂにおいて、基準信号１１から得られるデジタル値をＶ０ｂ、被測定信号１２から得られるデジタル値をＶｂ、制御部９が式（４）を用いて導出する時間幅をＴｂとする。式（４）より、下記の式（５）、（６）が成立する。
なお、時間幅Ｔ０は安定である。
Ｔａ＝（Ｔ０／Ｖ０ａ）・Ｖａ                    （５）
Ｔｂ＝（Ｔ０／Ｖ０ｂ）・Ｖｂ                    （６）
図２の１３から明らかなように、Ｖａ／Ｖ０ａ＝Ｖｂ／Ｖ０ｂが成立する。従って、Ｔａ＝Ｔｂが成立する。即ち、制御部９が導出した時間幅Ｔは環境温度の影響をほとんど受けない。
実施の形態の構成は例示であって、本発明の着想に基づく他の任意の構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態におけるパルス幅時間測定装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実地の形態におけるパルス幅時間測定装置の各部信号波形を示す図
【図３】従来例のパルス時間幅測定装置の構成を示すブロック図
【図４】従来例のパルス時間幅測定装置の各部信号波形を示す図
【符号の説明】
【００２２】
１          基準信号発生部
２、６      スイッチ
３          定電流源
４          抵抗
５          コンデンサ
７          サンプルホールド部
８          アナログ／デジタル変換器
９          制御部（マイクロコンピュータ）
【図１】
2005091206.tif 000003
【図２】
2005091206.tif 000004
【図３】
2005091206.tif 000005
【図４】
2005091206.tif 000006