JP2001119291A

JP2001119291A - 周波数測定回路

Info

Publication number: JP2001119291A
Application number: JP29998699A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Oishi; 和明大石; Hideki Ishida; 秀樹石田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: US20040100245A1; DE60025732D1; JP3691310B2; US6674277B1; EP1227591A1; EP1227591B1; DE60025732T2; CN1379929A; WO2001029969A1; CN1168212C; KR100768050B1; KR20030074113A; EP1227591A4; US6917191B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短いカウント期間または低い周波数の基準クロ
ックであっても、測定精度を高くすることができる周波
数測定回路を提供する。【解決手段】入力信号Cinの所定波数を有するカウント
期間において、基準クロックCbをカウントする周波数測
定ユニット１０，２０，Ｋ０を複数設け、各周波数測定
ユニットは、それぞれのカウント期間をずらして基準ク
ロックをカウントすることを特徴とする周波数測定回路
である。そして、複数の周波数測定ユニットのカウント
数を加算する加算器１４が設けられる。カウント期間を
ずらすことにより、一つの周波数測定ユニットにおい
て、入力信号と基準クロックとの位相がカウント開始と
終了で一致したとしても、他の周波数測定ユニットでも
一致する可能性はほとんどない。従って、この加算され
たカウント数を利用することで、高い精度の周波数測定
が可能になる。しかも、カウント期間をずらしただけで
互いに重なり合うようにすることで、トータルの測定期
間を長くする必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号の波数を
一定の期間カウントすることにより入力信号の周波数を
測定することができる周波数測定回路に関し、特に、従
来例よりも高精度に周波数を測定することができる周波
数測定回路に関する。本発明の周波数測定回路は、半導
体集積回路装置などに搭載される時定数調整回路などに
適用される。

【０００２】

【従来の技術】発振器やフィルタなどの時定数を有する
回路を半導体集積回路に搭載すると、半導体集積回路の
プロセス変動や動作条件により、その時定数が変動して
しまう場合がある。これらの回路の時定数（例えば、発
振周波数や特定周波数等）が、ある特定範囲内に納まる
ようにするために、時定数調整装置が使用される。

【０００３】時定数調整装置は、例えば、本願出願人が
平成１０年８月６日に特許出願した「フィルタ特性調整
方法及び装置」（平成１０年特許願第２２２１９８号）
に、フィルタの特性周波数を調整するフィルタ特性調整
装置として開示されている。かかる時定数調整装置は、
例えば、フィルタに広い周波数帯域の信号が含まれるス
テップ信号を入力し、フィルタの特性周波数に対応した
出力信号を出力させ、その出力信号の周波数を測定し、
その得られた周波数が所望の特性周波数になるように制
御信号をフィルタに供給する。周波数の測定には、出力
信号の所定サイクル間における基準クロックの波数をカ
ウントすることにより行うことが一般的である。

【０００４】かかる時定数調整装置の調整精度は、その
構成要素である周波数測定回路の精度が大きく影響す
る。上記の如くステップ信号を入力してその出力信号の
周波数を測定する場合、出力信号の波形は短時間で減衰
してしまうので、短時間で基準クロックの波数をカウン
トすることが要求される。更に、基準クロックの周波数
は、他の回路からの要求により、あまり自由度をもって
設定することはできない。

【０００５】図１１は、従来の周波数測定回路の構成図
である。また、図１２は、その動作波形図である。図１
１に示した周波数測定回路は、入力信号Ｃinの周波数を
測定する回路であり、入力信号Ｃinより周期が短く、既
知の周波数を有する基準クロックＣｂを利用して、入力
信号Ｃinの周期を測定する。周波数測定回路は、入力信
号Ｃinが入力され、その入力信号Ｃinの所定のパルス数
（または波数）をカウントし、その間セレクト信号SEL
を生成するセレクト信号生成回路１と、セレクト信号SE
LがＨレベルの間、基準クロックＣｂを通過させるセレ
クタ回路２と、供給される基準クロックＣｂのパルス数
（波数）をカウントする基準クロック波数測定回路３と
を有する。また、共に波数測定機能を有するセレクト信
号生成回路１と基準クロック波数測定回路３とには、リ
セット信号Rstが供給される。

【０００６】図１２に示される通り、測定対象である入
力信号Ｃinの周期をｔｍ、基準クロックＣｂの周期をｔ
Bとすると、入力信号ＣinのＭ周期の期間において基準
クロックＣｂをカウントすることにより、入力信号Ｃin
の周期を測定することができ、入力信号Ｃinの周波数ｆ
mを得ることができる。図１２の動作波形図に示される
通り、最初にリセット信号RstがＬレベルになることに
より、セレクト信号生成回路１と基準クロック波数測定
回路３とがリせットされる。そして、時間ｔ０からｔB
までに対応する入力信号CinのＭ周期の間、セレクト信
号SELをＨレベルにし、基準クロック波数測定回路３に
基準クロックＣｂを供給する。基準クロック波数測定回
路３は、その間の基準クロックＣｂの例えば立ち上がり
エッジの数をカウントし、最終的なカウント値を周波数
測定結果OUTとして出力する。

【０００７】通常は、入力信号Cinの位相と基準クロッ
クＣｂの位相とが完全に一致する場合は少ない。従っ
て、入力信号Cinの立ち上がりエッジ（ｔ０）からＭ番
目の立ち上がりエッジ（ｔＭ）までの期間において、基
準クロックＣｂの立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエ
ッジ、又は両エッジ）をカウントすることで、基準クロ
ック波数測定回路３は、精度良く基準クロックＣｂの波
数Ｎをカウントすることができる。カウントする期間
は、入力信号Cinの立ち上がり又は立ち下がりのいずれ
かのエッジからエッジまでとすることもできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定開
始または終了時刻に両波数測定回路１，３の動作周期を
決めている入力信号と基準クロックのエッジが一致した
時に、基準クロック波数測定回路３では計測誤差を生じ
る可能性がある。即ち、図１２に示される通り、波数カ
ウント開始時間ｔ０と波数カウント終了時間ｔＭとで、
入力信号Cinと基準クロックＣｂとの位相が一致する場
合がないわけではない。かかる最悪ケースでは、基準ク
ロック波数測定回路３内の波数測定回路が、基準クロッ
クＣｂの立ち上がりエッジを、時間ｔ０とｔＭとでミス
カウントする場合がある。その可能性は、（１）両時間
ｔ０，ｔＭで共に基準クロックＣｂの立ち上がりエッジ
をカウントしなかった場合と、（２）両時間ｔ０，ｔＭ
で共に基準クロックＣｂの立ち上がりエッジをカウント
した場合とがある。上記（１）の場合、合計カウント数
はＮ−１になり、（２）の場合、合計カウント数はＮ＋
１になる。尚、両時間ｔ０，ｔＭのいずれか一方で、基
準クロックの立ち上がりエッジがカウントされた場合
は、通常時のカウント数と同じになるので問題はない。

【０００９】通常の場合に、入力信号Cinの測定波数Ｍ
に対して、基準クロック波数測定回路３による基準クロ
ックのカウント波数Ｎの場合、基準クロックの周波数を
ｆBとすると、入力信号の周波数ｆｍは、ｆｍ＝（Ｍ／Ｎ）ｆB （１）になる。

【００１０】一方、上記の位相が一致した場合に、入力
信号の測定波数Ｍに対して、基準クロックのカウント波
数Ｎ±１の場合、入力信号の周波数ｆｍは、ｆｍ＝（Ｍ／（Ｎ±１））ｆB （２）になる。

【００１１】従って、計測誤差は、次式の通りになる。

【００１２】

【数１】

【００１３】従来例において、測定周波数精度を上げる
ためには、前記（３）式より、測定波数Mを大きくして
カウント波数Ｎを大きくしたり、または波数測定回路３
がカウントする基準クロックＣｂの周波数ｆBを高くし
てカウント波数Ｎを大きくすることが考えられる。しか
し、測定波数Mを大きくすると測定時間が長くなる。

【００１４】前述の通り、フィルタにステップ信号を入
力してそこから出力される出力波形の周波数を測定する
場合、出力信号は短時間で減衰するので、測定時間が長
くなるのは好ましくない。また、基準クロックを高くす
ると、消費電流の増大が考えられ、また、基準クロック
は、半導体集積回路を使用する都合上、任意に設定でき
ない場合が多いため、むやみに高く設定する事は出来な
い。

【００１５】そこで、本発明の目的は、測定時間が短く
ても周波数測定精度を上げることができる周波数測定回
路を提供することにある。

【００１６】また、本発明の別の目的は、基準クロック
周波数を高くせずに、周波数測定精度を上げることがで
きる周波数測定回路を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つの側面は、入力信号の所定波数を有
するカウント期間において、基準クロックをカウントす
る周波数測定ユニットを複数設け、各周波数測定ユニッ
トは、それぞれのカウント期間をずらして基準クロック
をカウントすることを特徴とする周波数測定回路であ
る。そして、複数の周波数測定ユニットのカウント数を
加算する加算器が設けられる。カウント期間をずらすこ
とにより、一つの周波数測定ユニットにおいて、入力信
号と基準クロックとの位相がカウント開始と終了で一致
したとしても、他の周波数測定ユニットでも一致する可
能性はほとんどない。従って、この加算されたカウント
数を利用することで、高い精度の周波数測定が可能にな
る。しかも、カウント期間をずらしただけで互いに重な
り合うようにすることで、トータルの測定期間を長くす
る必要はない。

【００１８】上記の目的を達成するために、本発明の第
２の側面は、入力信号の周波数を測定する周波数測定回
路において、前記入力信号の所定波数を有する第１のカ
ウント期間において、基準クロックをカウントする第１
の周波数測定ユニットと、前記入力信号の所定波数を有
する第２のカウント期間において、基準クロックをカウ
ントする第２の周波数測定ユニットと、前記第１及び第
２の周波数測定ユニットのカウント数を加算する加算器
とを有し、前記第１及び第２のカウント期間が互いにシ
フトして重なっていることを特徴とする。

【００１９】上記の第１及び第２の周波数測定ユニット
は、必要に応じて３ユニット以上にしても良い。その場
合、それぞれのカウント期間も互いにずれていることが
好ましい。

【００２０】上記の目的を達成するために、本発明の第
３の側面は、入力信号の周波数を測定する周波数測定回
路において、前記入力信号の所定波数を有するカウント
期間において、基準クロックをカウントする周波数測定
ユニットを有し、前記周波数測定ユニットは、前記カウ
ント期間の開始時と終了時のカウントの重み付け量を他
の時より低くして、前記カウントをすることを特徴とす
る。

【００２１】第３の側面の場合は、周波数測定ユニット
を複数設けることなく、高精度の周波数測定を可能にす
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００２３】図１は、本実施の形態の原理図である。図
１の原理図によれば、周波数測定回路は、複数の周波数
測定ユニット１０，２０．．．Ｋ０を有する。周波数測
定ユニット１０は、従来例と同様に、入力信号Cinを波
数測定機能を有するセレクト信号生成回路１１に入力
し、特定波数(=M)の間セレクタ回路１２を通過状態にす
るセレクト信号SEL1を生成する。そして、基準クロック
波数測定回路１３でセレクタ回路１２を通過してきた基
準クロックＣｂの波数をカウントする。他の周波数測定
ユニットも同じ構成である。但し、各周波数測定ユニッ
トのカウント期間は、それぞれずれていて一部重なって
いる。従って、各ユニットのカウントの開始と終了時間
は、異なっている。

【００２４】ここで、カウント期間の測定波数をＭとす
ると、セレクト信号生成回路１１が、入力信号Cinの立
ち上り若しくは立ち下がりエッジ、または立ち上りと立
ち下がりエッジに同期して、それらエッジ数Ｍをカウン
トする期間セレクト信号をＨレベルにする。その結果、
入力信号の波数Ｍの期間基準クロックCbが基準クロック
波数測定回路１３によりカウントされる。この波数測定
回路１３は、基準クロックCbの立ち上り若しくは立ち下
がりエッジ、または立ち上りと立ち下がりエッジをカウ
ントする。即ち、セレクタ信号生成回路１１は、入力信
号Cinの周期ｔｍに同期して動作し、基準クロック波数
測定回路１３は、基準クロックCbの周期ｔBに同期して
動作する。その場合、各周波数ユニット１０，２０，Ｋ
０で測定される周波数ｆｍは、基準クロックCbの周波数
をｆBとすると、ｆｍ＝（Ｍ／Ｎ）ｆB （４）になる。

【００２５】本実施の形態では、周波数測定ユニットを
複数設け、それぞれの測定開始時刻を、入力信号Ｃinの
１周期ｔｍ(または複数周期）分ずらす構成をとる。こ
こで、セレクト信号生成回路１１と基準クロック波数測
定回路１３の動作周期（ｔｍ、ｔB）が割り切れない関
係にある場合、第１の周波数測定ユニット１０における
入力信号Cin（周波数ｆｍ）と基準クロックCb（周波数
ｆB）との位相関係と、第２の周波数測定ユニット２０
における入力信号Cin（周波数ｆｍ）と基準クロックCb
（周波数ｆB）との位相関係とは、互いにずれることに
なる。従って、もし第１の周波数測定ユニット１０で、
測定開始または終了時刻に入力信号Cinと基準クロックC
bのエッジタイミングが一致した場合、第２の周波数測
定ユニット２０では、そのエッジタイミングは一致しな
い事になる。

【００２６】従って、複数(=K)存在する全ての周波数測
定ユニットにおいて、入力信号Cin（周波数ｆｍ）と基
準クロックCb（周波数ｆB）との位相関係が異なってい
た場合、あるユニットでは位相が一致しても、他のＫ−
１個のユニットでは位相が不一致となる。即ち、Ｋ−１
個のユニットでは、基準クロックのカウントミスは発生
しない。図１に示される通り、各ユニットのカウント数
が演算器１４で加算され、その合計カウント数に従って
入力信号の周波数が測定される。上記の場合の周波数測
定誤差は、

【００２７】

【数２】

【００２８】即ち、上記式（３）と（５）とを比較する
と、本実施の形態は、従来方式に対して、周波数測定誤
差が(N+1)/(KN+1)倍に減少することが理解される。

【００２９】図２は、第１の実施の形態例における周波
数測定回路の構成図である。図３は、その動作波形図で
ある。この例は、図１の原理図において、周波数測定ユ
ニットの数をＫ＝２にした例である。そして、カウント
期間の波数をＭ、セレクト信号生成回路１１，２１及び
基準クロック波数測定回路１３，２３は共に、入力の立
ち上がりエッジに同期して動作する。即ち、セレクト信
号は、入力信号Cinの立ち上がりエッジからＭ番目の立
ち上がりエッジまでの期間にＨレベルにされる。また、
基準クロックCbの立ち上がりエッジの数が、波数として
カウントされる。

【００３０】図３に示される通り、この実施の形態例で
は、入力信号Cinと基準クロックCbの周期ｔｍ、ｔBとの
関係が、ｔｍ：ｔB＝３．５：１である。従って、図３
の時間ｔ０，ｔ２，ｔ４．．．（偶数波形の時）で入力
信号Cinと基準クロックCbの位相（立ち上がりエッジ、
０°）が一致する。但し、時間ｔ１，ｔ３，ｔ５．．．
（奇数波形の時）では入力信号Cinと基準クロックCbの
位相は一致しない。

【００３１】第１のリセット信号Rst1は、第１の周波数
測定ユニット１０のセレクト信号生成回路１１と基準ク
ロック波数測定回路１３とに与えられる。また、第１の
リセット信号Rst1は、更に、第２の周波数測定ユニット
２０の基準クロック波数測定回路２３に与えられても良
い。このリセット信号Rst1に応答して、セレクト信号生
成回路１１は、次の入力信号Cinの立ち上がりエッジ
（ｔ０）からＭ個の立ち上がりエッジをカウントし、時
間ｔＭまでの間、Ｈレベルのセレクト信号SEL1を生成す
る。セレクト信号SEL1に応答して、セレクト回路１２
は、基準クロックCbの通過を許可し、基準クロック波数
測定回路１３に基準クロックCbを供給する。

【００３２】第１のリセット信号Rst1に応答して、カウ
ント数がリセットされていた基準クロック波数測定回路
１３は、基準クロックCbの立ち上がりエッジの数（波
数）をカウントする。

【００３３】一方、セレクト信号生成回路１１は、第１
のリセット信号Rst1に応答して、入力信号Cinの次の立
ち上がりエッジ（ｔ０）に同期して、第２のリセット信
号Rst2を生成する。この第２のリセット信号Rst2に応答
して、次の入力信号Cinの立ち上がりエッジ（ｔ１）か
らＭ個の立ち上がりエッジをカウントして、時間ｔM+1
までの期間、Ｈレベルのセレクト信号SEL2を生成する。
このセレクト信号SEL2に応答して、第２の周波数測定ユ
ニット内の基準クロック波数測定回路２３が、基準クロ
ックCbの立ち上がりエッジをカウントする。

【００３４】そして、両ユニット１０，２０のカウント
数が、加算器１４によって加算され、加算されたカウン
ト数が周波数測定結果OUTとして出力される。このカウ
ント数を２Ｍで除して、逆数をとることにより、入力信
号Cinの周波数を求めることができる。

【００３５】さて、第１の周波数測定ユニット１０で
は、カウント期間の開始ｔ０と終了ｔＭとで入力信号Ci
n及び基準クロックCbの位相が一致し、両立ち上がりエ
ッジのタイミングが一致している。従って、基準クロッ
クの波数測定の開始点と終了点でカウント誤差を生じる
可能性がある。つまり、入力信号のＭ周期の間に、カウ
ント数がＮになる場合と、Ｎ±１になる場合とがある。

【００３６】ところが、第２の周波数測定ユニット２０
では、カウント期間が第１のユニットのカウント期間か
ら入力信号の１周期分ずれている。従って、入力信号と
基準クロックの周期または周波数が割り切れない関係に
ある場合は、第２のユニット２０のカウント期間の最初
ｔ１と終了ｔM+1とでは、入力信号と基準クロックの立
ち上がりエッジが一致することはない。従って、第２の
周波数測定ユニット２０では、カウント誤差が生じる可
能性はなく、入力信号のＭ周期の期間における基準クロ
ックの波数のカウント数は、Ｎになる。

【００３７】第１及び第２の周波数測定ユニットが求め
たカウント数を加算した合計カウント数は、図３に示さ
れる通り、２Ｎ、２Ｎ−１、又は２Ｎ＋１のいずれかで
ある。従って、正しいカウント数２Ｎに対して、誤った
カウント数２Ｎ±１になる場合が存在することから、周
波数測定誤差Δｆは、

【００３８】

【数３】

【００３９】となる。即ち、従来例に比較して、周波数
測定誤差は、(N+1)/(2N+1)倍になることが理解される。

【００４０】上記の実施の形態例において、式（５）
（６）から明らかな通り、周波数測定ユニットの数を増
やすことにより、式（５）のＫを大きくすることがで
き、周波数測定誤差を小さくすることができる。但し、
単に周波数測定ユニットの数を増やすだけでは、集積回
路規模の増大を招くだけであり好ましくない。そこで、
最小の周波数測定誤差を得ることができる最小規模の周
波数測定回路について説明する。

【００４１】図４は、入力信号と基準クロックの周期が
７：３の場合の例を示す動作波形図である。入力信号Ci
nと基準クロックCbの周期が、ｔｍ：ｔB＝７：３の場合
は、図４に示される通り、時間ｔ０で両クロックの立ち
上がりエッジが一致するとすると、入力信号の３周期後
の時間ｔ３で再度立ち上がりエッジが一致することにな
る。そして、時間ｔ３以降は、この入力信号の３周期の
関係が単に繰り返される。

【００４２】このような場合は、カウント期間は、例え
ば時間ｔ０からｔ３までのＴ１と、それから１周期遅れ
た時間ｔ１からｔ４までのＴ２と、そして、更に１周期
遅れた時間ｔ２からのＴ３とに設定することで、最小の
誤差を実現することができる。即ち、カウント期間Ｔ１
ではカウント誤差が生じる可能性があっても、カウント
期間Ｔ２，Ｔ３ではカウント誤差が生じない。そして、
時間ｔ３から始まるカウント期間Ｔ４は、再度カウント
誤差が生じる可能性がある。

【００４３】従って、カウント期間Ｔ１とＴ２の２つの
周波数測定ユニットを設けるよりも、カウント期間Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３の３つの周波数測定ユニットを設けたほ
うが、上記式（４）のＫの値から、より小さい測定誤差
になることが理解される。但し、カウント期間Ｔ４を有
する周波数測定ユニットを追加すると、２つのユニット
でカウント誤差が生じる可能性があることになり、２つ
の周波数測定ユニットを有する場合と同じ測定誤差にな
る。

【００４４】即ち、図４のｔｍ：ｔB＝７：３の場合
は、少なくとも３つの周波数測定ユニットを設けること
により、測定誤差を最小にすることができる。別の言い
方をすると、３Ｎ個（Ｎは正の整数）の周波数測定ユニ
ットを有する場合は、この最小の測定誤差を維持するこ
とができる。但し、６ユニット、９ユニットと測定ユニ
ットを増やすと、回路規模の増大と共に消費電力の増大
を招くだけであり、好ましくない。

【００４５】そこで、入力信号の周期ｔｍと基準クロッ
クの周期ｔBに対して、周波数測定ユニットが、少なく
ともｔｍとｔBの最小公倍数をｔｍで除した数だけ設け
られることが、最小の測定誤差または最大の測定精度に
する要件である。または、ｔｍとｔBの最小公倍数をｔ
ｍで除した数の整数倍のユニット数にしても、最小誤差
を維持することができる。

【００４６】従って、本実施の形態例の周波数測定回路
が対象とする入力信号と基準クロックの周期に従って、
上記の最小誤差が実現できる周波数測定ユニット数にす
ることが好ましい。

【００４７】図５は、入力信号と基準クロックの周期が
３：１の場合の例を示す動作波形図である。入力信号Ci
nと基準クロックCbの周期が、ｔｍ：ｔB＝３：１の場合
は、周期が割り切れる関係になるので、図５に示される
通り、時間ｔ０で両クロックの立ち上がりエッジが一致
するとすると、入力信号の立ち上がりエッジ毎に基準ク
ロックの立ち上がりエッジと一致することになる。従っ
て、カウント期間を時間ｔ０からｔ１までと、時間ｔ１
からｔ２までとにずらしても、いずれの測定ユニットで
もカウント誤差が発生する可能性がある。

【００４８】従って、図５のような例の場合は、入力信
号Cinの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方を
利用して、セレクト信号を生成する。即ち、第１の測定
ユニット内のセレクト信号生成回路は、時間ｔ０からｔ
１までの第１のカウント期間Ｔ１でＨレベルになるセレ
クト信号を生成する。また、第２の測定ユニット内のセ
レクト信号生成回路は、時間ｔ0.5からｔ1.5までの第２
のカウント期間Ｔ２でＨレベルになるセレクト信号を生
成する。即ち、入力信号Ｃinの周期を、ｔｍ／２に設定
することにより、その再設定した周期ｔｍ／２と基準ク
ロックCbの周期ｔBとは、ｔｍ：ｔB＝1.5：１と割り切
れる関係にならないので、時間ｔ0.5では、基準クロッ
クの立ち上がりエッジが一致することはない。

【００４９】このように、図５のような入力信号と基準
クロックとの関係にある場合は、入力信号の両方のエッ
ジを利用することにより、両クロックの周期を割り切れ
ない関係にして、複数のカウント周期を利用した誤差精
度が小さい周波数測定回路を実現することができる。

【００５０】尚、図４の場合に、基準クロックCbの立ち
上がりエッジと立ち下がりエッジの両方を、基準クロッ
ク波数測定回路１３，２３がカウントすることも可能で
ある。その理由は、図３の場合と異なり、時間ｔ１、ｔ
２で、基準クロックの立ち下がりエッジが入力信号の立
ち上がりエッジに一致していないからである。基準クロ
ックの両エッジをカウントする場合は、同じカウント期
間において、カウント数を２倍にすることができ、誤差
をより小さくすることができる。

【００５１】入力信号や基準クロックの両エッジを利用
する場合は、上記の定義した周期ｔｍ、ｔBは、半周期
に置き換えられる。従って、図５の場合は、入力信号の
半周期ｔｍと基準クロックの周期ｔBとの関係から、最
小精度になる場合の測定ユニットの数が特定される。

【００５２】図６は、第２の実施の形態例における周波
数測定回路の構成図である。第２の実施の形態例では、
第１の実施の形態例のように複数の周波数測定ユニット
を設けるのではなく、単一の周波数測定ユニットを有す
る。そして、カウント期間の開始時と終了時のカウント
の重み付け量を他の時より低くしてカウントをすること
により、実質的に複数のずれたカウント期間で基準クロ
ックの波数をカウントする場合と同じ結果を得ることが
できる。

【００５３】図６に示された周波数測定回路では、入力
信号Cinが供給され、その波数を測定する入力信号波数
測定回路１６が設けられる。この入力信号波数測定回路
１６は、リセット信号Rstに応答して、入力信号Cinの波
数をカウントし、そのカウント値を波数測定結果信号Ｓ
１６として出力する。セレクト信号生成器１７は、その
波数測定結果信号Ｓ１６に応答して、カウント１から所
定のカウント（例えばＭ＋１）までの間、セレクト信号
SELをＨレベルにする。セレクト回路１２は、セレクト
信号SELがＨレベルの間、基準クロックＣｂを通過さ
せ、重み付け波数測定回路１５にその基準クロックを供
給する。

【００５４】重み付け波数測定回路１５は、波数測定結
果信号Ｓ１６に応じた重み付け量で、基準クロックＣｂ
の波数をカウントする。その重み付け量は、カウント開
始時とカウント終了時の重み付け量が、それ以外の時の
重み付け量より小さく設定される。

【００５５】図７は、第２の実施の形態例における周波
数測定回路の動作波形図である。この例も、入力信号Ｃ
inの立ち上がりエッジのうち、時間ｔ０，ｔ２，ｔ
４．．．において、基準クロックCbの立ち上がりエッジ
が一致する例である。そして、カウント期間は、時間ｔ
０から時間ｔM+1のＭ＋１周期の期間である。

【００５６】上記した通り、入力信号波数測定回路１６
は、リセット信号Rstに応答して、入力信号Cinの波数の
カウントを開始する。従って、時間ｔ０でカウント値Ｓ
１６は「１」に、時間ｔ１でカウント値Ｓ１６は「２」
にというように、カウント値Ｓ１６が増大する。時間ｔ
０からセレクタ信号SELがＨレベルになるので、基準ク
ロックＣｂが時間ｔ０から重み付け波数測定回路１５に
供給開始される。

【００５７】重み付け波数測定回路１５は、波数測定結
果信号（カウント値）Ｓ１６に基づいて、カウントする
重み付け量を変更する。図７に示される通り、時間ｔ０
の周期では、重み付け量を１にしてカウントし、時間ｔ
１の周期から時間ｔＭの周期までは、重み付け量を２に
してカウントし、更に、時間ｔM+1の周期では、再度重
み付け量を１にしてカウントする。その結果、重み付け
波数測定回路１５は、時間ｔ０からｔＭまでのカウント
期間に基準クロックの波数をカウントした値と、時間ｔ
１からｔM+1までのカウント期間に基準クロックの波数
をカウントした値とを合計した値をカウントするにな
る。即ち、図２に示した第１の実施の形態例と同じカウ
ント結果になる。

【００５８】図８は、重み付け波数測定回路の構成図で
ある。図８の重み付け波数測定回路１５は、加算器１０
０と、その出力を基準クロックＣｂに同期して保持する
カウントレジスタ１０２と、加算器１００の一方の入力
に重み付け量Ｓ１０４を供給する重み付け量発生回路１
０４とを有する。カウントレジスタ１０２の出力OUT
は、加算器１００の他方の入力に供給される。重み付け
量発生回路１０４は、供給される波数測定結果信号Ｓ１
６に従って、重み付け量Ｓ１０４を生成する。重み付け
量は、図７で説明した通り、例えばカウント期間の開始
時に最小値の１にし、その後波数測定結果Ｓ１６が２〜
Ｍの間は２にし、カウント期間の最後の周期で最小値の
１にする。或いは、１，２，３，３．．．．３，２，１
になるようにするこもできる。この場合は、図１におい
てＫ＝３にした場合と同じになる。

【００５９】図８の重み付け波数測定回路は、基準クロ
ックＣｂに同期して、加算器１００が重み付け量Ｓ１０
４をカウントレジスタ１０２内のカウント値に加算す
る。その加算した値が、カウントレジスタ１０２に保持
される。

【００６０】図７に示される通り、第２の実施の形態例
では、時間ｔ０，ｔＭにおいて、入力信号と基準クロッ
クとの立ち上がりエッジが一致する場合でも、時間ｔ０
でカウントミスが生じてカウント誤差が−１になる可能
性があり、また、時間ｔＭにおいて重み付け量が２か１
になり、カウント誤差が＋１になる可能性があるので、
カウント値は、２Ｎ、２Ｎ−１、または２Ｎ＋１のいず
れかになる。従って、誤差精度は、上記式（６）と同じ
になる。

【００６１】さて、第１の実施の形態例で、周波数測定
ユニットを、入力信号と基準クロックの周期の最小公倍
数を入力信号の周期で除した数にすることにより、最小
の誤差にすることができることを説明した。第２の実施
の形態例では、重み付け量の設定を変えることで、実質
的に図１の周波数測定ユニットの数を変更設定すること
ができる。例えば、外部からの設定信号Ｓ１０５によ
り、重み付け量を（１）１，２，２．．．２，１にすると、Ｋ＝２（２）１，２，３，３．．．．３，２，１にすると、Ｋ
＝３（３）１，２，３．．．Ｌ，Ｌ．．．Ｌ．．．３，２，
１にすると、Ｋ＝Ｌの周波数測定ユニットを設けた場合
と同じ測定結果を得ることができる。従って、かかる重
み付け量の設定を外部から行うことができるようにする
と、汎用の周波数測定回路を実現することができる。

【００６２】従って、入力信号の周期ｔｍと基準クロッ
クの周期ｔBに対して、最大の精度を得るための重み付
け量は、少なくともｔｍとｔBの最小公倍数をｔｍで除
した数の種類だけ有する必要がある。即ち、上記のＬの
値をｔｍとｔBの最小公倍数をｔｍで除した数に設定す
れば良い。

【００６３】上記の重み付け量は、必ずしも正数である
必要はない。負数であってもよく、その場合は、その絶
対数がカウント開始時と終了時に最小値になり、徐々に
増加または減少すれば良い。

【００６４】図９は、周波数測定回路の応用例であるフ
ィルタ特性調整回路の構成図である。図１０は、その動
作波形図である。この例では、半導体集積回路で構成さ
れたフィルタ装置１１０の特性周波数を測定して、その
周波数を調整可能にする。調整工程では、ステップ信号
生成装置１１２が、図１０に示したステップ信号を発生
し、セレクタ回路１１３を介してフィルタ装置１１０に
供給する。ステップ信号には広い周波数帯の信号が含ま
れる。従って、フィルタ装置１１０の特性周波数に対応
した周波数の信号がフィルタ装置の出力信号として出力
される。フィルタ装置１１０がバンドパスフィルタの場
合は、特性周波数はその通過帯域の中心周波数である。
フィルタ装置１１０を通過した応答波形は、図１０に示
される通り、短時間で減衰する信号である。

【００６５】応答波形周期測定装置１１４は、本実施の
形態例の周波数測定装置に対応する。応答波形周波数測
定装置１１４内には、応答波形と測定基準レベルとを比
較して、図１０に示したパルス信号を生成するコンパレ
ータ機能を有する。このパルス信号が、本実施の形態例
の周波数測定装置の入力信号として供給される。そし
て、短い期間において、基準クロックをカウントするこ
とにより、このパルス信号の周波数（周期）が測定され
る。

【００６６】応答波形周期測定装置１１４は、測定結果
を制御装置１１５に与え、制御装置１１５は、測定結果
に応じて、特性周波数制御信号をフィルタ装置１１０に
供給して、その特性周波数の調整を行う。調整が終了す
ると、プロセスのバラツキや動作環境に伴う特性周波数
のバラツキが除去される。その後は、セレクタ装置１１
３が入力信号側に切り替えて、携帯電話の受信信号など
をフィルタ装置１１０に供給し、フィルタ装置１１０の
出力信号を取得する。上記の応用例はあくまでも一例で
ある。

【００６７】以上の実施の形態例に従って、本実施の形
態をまとめると次の通りになる。

【００６８】１．入力信号の周波数を測定する周波数測
定回路において、前記入力信号の所定波数を有する第１
のカウント期間において、基準クロックをカウントする
第１の周波数測定ユニットと、前記入力信号の所定波数
を有する第２のカウント期間において、基準クロックを
カウントする第２の周波数測定ユニットと、前記第１及
び第２の周波数測定ユニットのカウント数を加算する加
算器とを有し、前記第１及び第２のカウント期間が互い
にシフトして重なっていることを特徴とする周波数測定
回路。

【００６９】２．上記１において、前記第１及び第２の
周波数測定ユニットは、前記入力信号の所定波数をカウ
ントして前記カウント期間においてセレクト信号を生成
するセレクト信号生成回路と、前記セレクト信号に応答
して前記基準クロックの供給を許可するセレクト回路
と、前記セレクト回路から供給される基準クロックをカ
ウントする基準クロック波数測定回路とを有することを
特徴とする周波数測定回路。

【００７０】３．上記１において、前記入力信号の周期
ｔｍと前記基準クロックの周期ｔBに対して、前記周波
数測定ユニットは、少なくともｔｍとｔBの最小公倍数
をｔｍで除した数だけ設けられることを特徴とする周波
数測定回路。

【００７１】４．上記１または３において、前記入力信
号がクロック信号であって、前記カウント期間は、当該
入力クロック信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がり
エッジから開始し、終了することを特徴とする周波数測
定回路。

【００７２】５．上記４において、前記入力信号の所定
波数は、前記入力クロック信号の立ち上がりエッジ数、
立ち下がりエッジ数、又は両エッジ数のいずれかである
ことを特徴とする周波数測定回路。

【００７３】６．入力信号の周波数を測定する周波数測
定回路において、前記入力信号の所定波数を有するカウ
ント期間において、基準クロックをカウントする周波数
測定ユニットを有し、前記周波数測定ユニットは、前記
カウント期間の開始時と終了時のカウントの重み付け量
を他の時より低くして、前記カウントをすることを特徴
とする周波数測定回路。

【００７４】７．上記６において、前記重み付け量は、
前記カウント期間の開始時と終了時で最小値、前記開始
時から経過するに従い増加し、前記終了時に近づくに従
い減少する量であることを特徴とする周波数測定回路。

【００７５】８．上記６において、前記重み付け量は、
正数または負数であり、当該重み付け量の絶対値が、前
記カウント期間の開始時と終了時で最小値、前記開始時
から経過するに従い増加し、前記終了時に近づくに従い
減少することを特徴とする周波数測定回路。

【００７６】９．上記６において、前記周波数測定ユニ
ットは、前記入力信号の所定波数をカウントして前記カ
ウント期間においてセレクト信号を生成するセレクト信
号生成回路と、前記セレクト信号に応答して前記基準ク
ロックの供給を許可するセレクト回路と、前記セレクト
回路から供給される基準クロックを、前記重み付け量に
従ってカウントする基準クロック波数測定回路とを有す
ることを特徴とする周波数測定回路。

【００７７】１０．上記６乃至９のいずれかにおいて、
前記入力信号の周期ｔｍと前記基準クロックの周期ｔB
に対して、前記重み付け量は、少なくともｔｍとｔBの
最小公倍数をｔｍで除した数だけ有することを特徴とす
る周波数測定回路。

【００７８】１１．上記６乃至１０のいずれかにおい
て、前記入力信号がクロック信号であって、前記カウン
ト期間は、当該入力クロック信号の立ち上がりエッジま
たは立ち下がりエッジから開始し、終了することを特徴
とする周波数測定回路。

【００７９】１２．上記１１において、前記入力信号の
所定波数は、前記入力クロック信号の立ち上がりエッジ
数、立ち下がりエッジ数、又は両エッジ数のいずれかで
あることを特徴とする周波数測定回路。

【００８０】以上、本発明の保護範囲は、上記の実施の
形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

【００８１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、周波数測定装置
において、測定時間を長くとることなく測定誤差を少な
く（精度向上）することができる。また、本発明によれ
ば、周波数測定装置において、基準クロックの周波数を
高くすることになく、周波数測定精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の原理図である。

【図２】第１の実施の形態例における周波数測定回路の
構成図である。

【図３】第１の実施の形態例における周波数測定回路の
動作波形図である。

【図４】入力信号と基準クロックの周期が７：３の場合
の例を示す動作波形図である。

【図５】入力信号と基準クロックの周期が３：１の場合
の例を示す動作波形図である。

【図６】第２の実施の形態例における周波数測定回路の
構成図である。

【図７】第２の実施の形態例における周波数測定回路の
動作波形図である。

【図８】重み付け波数測定回路の構成図である。

【図９】周波数測定回路の応用例であるフィルタ特性調
整回路の構成図である。

【図１０】図９のフィルタ特性調整回路の動作波形図で
ある。

【図１１】従来の周波数測定回路の構成図である。

【図１２】従来の周波数測定回路の動作波形図である。

【符号の説明】

１０、２０、Ｋ０周波数測定ユニット１４加算器１２、２２セレクト回路Ｃｂ基準クロックＣin 入力信号ｆB 基準クロック周波数ｆm 入力信号周波数ｔｂ基準クロック周期ｔｍ入力信号周波数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号の周波数を測定する周波数測定回
路において、前記入力信号の所定波数を有する第１のカウント期間に
おいて、基準クロックをカウントする第１の周波数測定
ユニットと、前記入力信号の所定波数を有する第２のカウント期間に
おいて、基準クロックをカウントする第２の周波数測定
ユニットと、前記第１及び第２の周波数測定ユニットのカウント数を
加算する加算器とを有し、前記第１及び第２のカウント期間が互いにシフトして重
なっていることを特徴とする周波数測定回路。
【請求項２】請求項１において、前記第１及び第２の周
波数測定ユニットは、前記入力信号の所定波数をカウン
トして前記カウント期間においてセレクト信号を生成す
るセレクト信号生成回路と、前記セレクト信号に応答し
て前記基準クロックの供給を許可するセレクト回路と、
前記セレクト回路から供給される基準クロックをカウン
トする基準クロック波数測定回路とを有することを特徴
とする周波数測定回路。
【請求項３】請求項１において、前記入力信号の周期ｔ
ｍと前記基準クロックの周期ｔBに対して、前記周波数
測定ユニットは、少なくともｔｍとｔBの最小公倍数を
ｔｍで除した数だけ設けられることを特徴とする周波数
測定回路。
【請求項４】請求項１または３において、前記入力信号
がクロック信号であって、前記カウント期間は、当該入
力クロック信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエ
ッジから開始し、終了することを特徴とする周波数測定
回路。
【請求項５】請求項４において、前記入力信号の所定波
数は、前記入力クロック信号の立ち上がりエッジ数、立
ち下がりエッジ数、又は両エッジ数のいずれかであるこ
とを特徴とする周波数測定回路。
【請求項６】入力信号の周波数を測定する周波数測定回
路において、前記入力信号の所定波数を有するカウント期間におい
て、基準クロックをカウントする周波数測定ユニットを
有し、前記周波数測定ユニットは、前記カウント期間の
開始時と終了時のカウントの重み付け量を他の時より低
くして、前記カウントをすることを特徴とする周波数測
定回路。