JP2011151576A - 信号検出回路および誤検出防止方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】周期性を有するノイズによる誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法を提供する。
【解決手段】サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング部(101)と、サンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定部(104a)と、サンプリング結果から外部信号のレベルを判定する外部信号判定部(103)と、ノイズ周期測定時にサンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング結果aをノイズ周期測定部へ転送し、ノイズ周期測定後に、サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング結果bを外部信号判定部103へ転送するように制御する制御部(104b)と、を有する。
【選択図】図2
【解決手段】サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング部(101)と、サンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定部(104a)と、サンプリング結果から外部信号のレベルを判定する外部信号判定部(103)と、ノイズ周期測定時にサンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング結果aをノイズ周期測定部へ転送し、ノイズ周期測定後に、サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング結果bを外部信号判定部103へ転送するように制御する制御部(104b)と、を有する。
【選択図】図2
Description
本発明は入力信号の変化を検出する回路に係り、特にノイズによる誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法に関する。
外部機器からの入力信号の変化を検出する信号検出回路では、設置時には想定できないノイズが入力信号に重畳している場合がある。このようなノイズの影響を排除するために、CRフィルタやシュミット回路を挿入して正規の信号を抽出する回路構成が知られているが、この方式では、予め想定されたノイズに基づく時定数の算出が必要であるだけでなく、部品点数、回路面積およびコストの増加というデメリットがある。そこで、入力信号をある周波数でサンプリングし、そのサンプリング結果に基づいてノイズを除去する方法がいくつか提案されている。
たとえば、特許文献1に開示されたチャタリング除去回路では、チャタリングが発生しうる入力信号を内部クロックでサンプリングした後、さらに内部クロックでサンプリングすることで中間段階信号を生成し、その中間段階信号がハイレベルあるいはローレベルであるサンプリング回数と所定の基準回数とを比較することで入力信号の変化を検出している(段落0034参照)。
また特許文献2に開示されたチャタリングノイズ除去装置では、キースイッチからの入力信号から、チャタリング時の短周期ノイズと長周期ノイズとを短周期サンプリングパルスおよび長周期サンプリングパルスをそれぞれ用いた波形整形により除去している。
上述したように、特許文献1および2に開示された技術は、キースイッチのオンオフやそれに類したチャタリングを含む形態の入力信号からチャタリングノイズをサンプリング結果に基づいて除去しようとするものである。
しかしながら、接続された外部機器から外部信号を入力する場合、その外部機器の状態や性能によってDC/DCコンバータのスイッチングノイズのような繰り返しノイズ(言い換えれば、一定の発生周期を有するノイズ)が入力信号に重畳することがある。このような繰り返しノイズが重畳した入力信号をサンプリングする際、サンプリング間隔と繰り返しノイズの発生間隔とが一致すると外部信号の変化を正確に判定することができなくなる。
たとえば、図1に示すように、Hレベルの外部信号に周期1/200kHzで発生するノイズが重畳してLレベルに変化している場合、同じ繰り返し周期1/200kHzでサインプリングを行うと、ノイズによりLレベルとなった時の外部信号をサンプリングしてHレベルの外部信号をLレベルと誤検出する可能性がある。
また、特許文献1あるいは2では、入力信号の入力先である外部機器の性能やスイッチングノイズ発生状態などが考慮されておらず、入力信号に含まれる繰り返しノイズの課題が全く認識されていない。なお、特許文献2におけるノイズの短周期あるいは長周期とは、キースイッチのオンオフにより生じるチャタリングノイズ波形の周期を意味しており、一定の時間間隔で発生する周期性とは異なっている。
そこで、本発明の目的は、周期性を有するノイズによる信号の誤検出を防止する信号検出回路および誤検出防止方法を提供することにある。
本発明による信号検出回路は、外部信号のレベルを検出する信号検出回路であって、サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定手段と、前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する信号判定手段と、ノイズ周期測定時に前記サンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第1サンプリング結果を前記ノイズ周期測定手段へ転送し、ノイズ周期測定後に、前記サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第2サンプリング結果を前記信号判定手段へ転送するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明による誤検出防止方法は、外部信号のレベルを検出する信号検出回路における誤検出防止方法であって、ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第1サンプリング結果を生成し、前記第1サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第2サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、ことを特徴とする。
本発明によれば、周期性を有するノイズによる信号の誤検出を防止することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施形態により限定されるものではない。
1.第1実施形態
1.1)構成
図2において、本発明の第1実施形態による信号検出回路10は、外部入力端子11を通して外部機器から外部信号を入力し、水晶発振器12からクロック(CLK)信号を入力する。ここで、外部信号は、高(H)レベルと低(L)レベルとの間で変化する信号であって、HレベルあるいはLレベルのいずれか一方を通常時の信号レベルとする信号であるが、一定の発生周期でノイズが重畳したものとする。このようなノイズとしては、DC−DCコンバータのスイッチングノイズなどがある。以下の説明では、通常はHレベルに維持され、異常を通知する時はLレベルとなる外部信号を例示する。
1.1)構成
図2において、本発明の第1実施形態による信号検出回路10は、外部入力端子11を通して外部機器から外部信号を入力し、水晶発振器12からクロック(CLK)信号を入力する。ここで、外部信号は、高(H)レベルと低(L)レベルとの間で変化する信号であって、HレベルあるいはLレベルのいずれか一方を通常時の信号レベルとする信号であるが、一定の発生周期でノイズが重畳したものとする。このようなノイズとしては、DC−DCコンバータのスイッチングノイズなどがある。以下の説明では、通常はHレベルに維持され、異常を通知する時はLレベルとなる外部信号を例示する。
信号検出回路10は、外部信号をサンプリング周波数信号に従ってサンプリングするサンプリング部101を有し、そのサンプリングされた外部信号がスイッチ102を通して外部信号判定部103あるいはノイズ分析制御部104のいずれかへ出力される。ここでは、外部信号判定部103へ出力されるサンプリングされた外部信号を「サンプリング結果b」、ノイズ分析制御部104へ出力されるサンプリングされた外部信号を「サンプリング結果a」として区別する。
外部信号判定部103は、後述するように、サンプリング結果bがLレベルである連続サンプリング回数が予め設定された閾値を越えた場合に、当該外部信号が異常を通知していると判定する。
ノイズ分析制御部104はノイズ周期測定部104aと制御部104bと機能的に含む。ノイズ周期測定部104aは、制御部104bの制御に従って、入力したサンプリング結果aのレベル変化を検出してノイズ周期を算出する。制御部104bは、ノイズ周期測定処理を行い場合には、想定されるノイズ繰り返し周波数よりも十分に高い高周波数サンプリングのための周波数設定信号を周波数生成部105へ出力し、かつ、サンプリング結果aがノイズ周期測定部104aに入力するようにスイッチ102を設定する。これによりノイズ周期測定部104aはサンプリング結果aからノイズの発生周期(以下、ノイズ周期という。)の算出を行う。
高周波数サンプリング時の周波数をfH、サンプリング結果aがLレベルとなる周期の間に実行されるサンプリング回数をSとすれば、ノイズ周期Prは、次式(1)により算出される。
Pr=(1/fH)*S ・・・ (1)
Pr=(1/fH)*S ・・・ (1)
ノイズ周期が算出されると、制御部104bは、測定されたノイズ周期と一致しない低周波数サンプリングための周波数設定信号を生成し周波数生成部105へ出力すると共に、サンプリング結果bが外部信号判定部103へ出力されるようにスイッチ102を設定する。
周波数生成部105は、水晶発振器12から入力したクロック信号から周波数設定信号に従ったサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部101へ出力する。たとえば、水晶発振器12が生成したクロック信号を逓倍もしくは分周した高周波数のサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部101へ出力する。この高周波数は、外部信号に重畳されるノイズ繰り返し周波数(想定される最大周波数)よりも充分大きく、かつノイズを検出可能な周波数に設定する。また、高周波数サンプリングを利用してノイズ周期が算出されると、制御部104bは算出されたノイズ周期と一致しないような低周波数サンプリングのための設定信号を周波数生成部105へ出力する。周波数生成部105は、制御部104bから通知された周波数設定信号により低周波数設定のサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部101へ出力する。
このように、ノイズ周期測定時には、高周波数サンプリングにより得られたサンプリング結果aをノイズ周期測定部104aによるノイズ周期算出に利用し、通常運用時には、ノイズ周期と一致しない低周波数サンプリングにより得られたサンプリング結果bを外部信号判定部103による信号判定に利用する。
なお、後述するように、ノイズ周期測定は通常運用時の信号判定の前(運用開始前)に実行することもできるし、運用開始後であっても、制御部104bの制御により適宜実行することもできる。
また、図2に示す信号検出回路10は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)等に実装することができる。また、本実施形態では、ノイズ分析制御部104にノイズ周期測定部104aと制御部104bとを含めているが、制御部104bを分離して別個に実装することもできる。さらに、信号検出回路10と同等の機能は、メモリに格納されたプログラムをCPU等のプログラム制御プロセッサ上で実行することにより実現することも可能である。
1.2)動作
次に、図3〜図6を参照しながら、図2に示す信号検出回路10の動作について詳細に説明する。ここでは、外部信号として、通常はHレベルに維持され、異常を通知する時はLレベルとなる信号を例示するが、これに限定されるものではなく、通常はLレベルに維持され、異常を通知する時はHレベルとなる信号であってもよい。また、外部信号に重畳されたノイズの繰り返し周波数が200kHz、すなわち発生周期が5μsec(1/200kHz)である場合を一例として説明する。ノイズの繰り返し周波数はこれに限定されるものではなく、外部入力端子11に接続される外部機器の回路構成や状態、環境あるいは機器の性能などにより変化しうるものである。
次に、図3〜図6を参照しながら、図2に示す信号検出回路10の動作について詳細に説明する。ここでは、外部信号として、通常はHレベルに維持され、異常を通知する時はLレベルとなる信号を例示するが、これに限定されるものではなく、通常はLレベルに維持され、異常を通知する時はHレベルとなる信号であってもよい。また、外部信号に重畳されたノイズの繰り返し周波数が200kHz、すなわち発生周期が5μsec(1/200kHz)である場合を一例として説明する。ノイズの繰り返し周波数はこれに限定されるものではなく、外部入力端子11に接続される外部機器の回路構成や状態、環境あるいは機器の性能などにより変化しうるものである。
a)ノイズ周期測定
図3(A)に示すように、ノイズ周期を測定する場合、制御部104bはスイッチ102をサンプリング結果aがノイズ周期測定部104aに入力されるノイズ周期測定モードに設定し、繰り返しノイズが検出可能な程度に十分高い周波数にサンプリング周波数を設定する周波数設定信号を周波数生成部105へ出力する(ステップ201)。
図3(A)に示すように、ノイズ周期を測定する場合、制御部104bはスイッチ102をサンプリング結果aがノイズ周期測定部104aに入力されるノイズ周期測定モードに設定し、繰り返しノイズが検出可能な程度に十分高い周波数にサンプリング周波数を設定する周波数設定信号を周波数生成部105へ出力する(ステップ201)。
この高周波設定のサンプリング周波数信号によりサンプリング部101は外部信号をサンプリングし、サンプリングされた外部信号がスイッチ102によりサンプリング結果aとしてノイズ周期測定部104aへ出力される(ステップ202)。
たとえば、図4に示すように、外部信号レベルが繰り返しノイズにより5μsec(1/200kHz)ごとにLレベルに低下している場合、このノイズによるレベル低下を検出するための閾値とノイズを検出可能な程度に十分短い周期となるサンプリングポイントを設定する。水晶発振器12の出力周波数を5MHz、周波数設定信号の設定値を4逓倍であるとすれば、周波数生成部105は20MHzのサンプリング周波数信号を生成してサンプリング部101へ出力する。すなわち、図4に例示するように、ノイズの繰り返し周波数200kHzよりも100倍の高周波で外部信号をサンプリングすることになり、ノイズによるレベル低下を十分に検出可能となる。
ノイズ周期測定部104aは、高周波サンプリングにより得られたサンプリング結果aがHレベルからLレベルへ変化するタイミングを検出することでノイズ周期を算出する(ステップ203)。具体的には、上述した式(1)を用いてノイズ周期を算出することができる。すなわち、図4に示すように、高周波数サンプリング時の周波数fH=20MHz、サンプリング結果aがLレベルになってから次にLレベルとなるまでの間に実行されるサンプリング回数S=100であるから、ノイズ周期Pr=(1/fH)*S=1/200kHzを得ることができる。
こうしてノイズ周期Prを算出すると、制御部104bは、ノイズ周期Prと一致しないサンプリング周波数Fopを設定するための周波数設定信号を生成して周波数生成部105へ出力し、サンプリング結果bが外部信号判定部103へ出力されるようにスイッチ102を設定する(ステップ204)。ノイズ周期Prと一致しないサンプリング周波数Fopは、たとえばノイズ周期Prが5μsec(1/200kHz)であれば、小さい整数倍(1倍、2倍など)や(1/整数)倍(1/2など)の周波数を避け、一致する割合が十分小さくなるような周波数であることが望ましい。ここでは、図5に示すように、ノイズ周期Pr=5μsec(1/200kHz)の4/5倍の周期に対応するサンプリング周波数Fop=250Hzを設定したものとする。サンプリング周波数Fop=250Hzは、水晶発振器12の5MHzクロックを20分周する周波数設定信号により周波数生成部105が生成する。
こうして周波数生成部105は250Hzのサンプリング周波数信号をサンプリング部101へ出力し、外部信号が250Hzでサンプリングされ、スイッチ102を通して外部信号判定部103へ出力される(運用モード)。
サンプリング周波数Fopが測定ノイズ周期と一致しない250Hzに設定されることで、図5に示すように、ノイズによる外部信号レベルの低下タイミングとサンプリングポイントとが常に一致することはない。図1に示すようにサンプリング周波数Fopが測定ノイズ周期と一致する200Hzに設定された場合との差異は明白である。
b)外部信号判定
図3(B)に示すように、外部信号を判定する運用モードの場合、外部信号が測定ノイズ周期と一致しないサンプリング周波数Fopでサンプリングされ、スイッチ102を通してサンプリング結果bとして外部信号判定部103へ出力される(ステップ210)。
図3(B)に示すように、外部信号を判定する運用モードの場合、外部信号が測定ノイズ周期と一致しないサンプリング周波数Fopでサンプリングされ、スイッチ102を通してサンプリング結果bとして外部信号判定部103へ出力される(ステップ210)。
外部信号判定部103は、外部信号のサンプリング値であるサンプリング結果bがLレベルかHレベルかを判定する(ステップ211)。レベル判定には、サンプリング結果bと参照電圧とを比較すればよいが、外部信号の変動に影響されず確実な判定が可能となるように、Hレベル判定用の閾値VHとLレベル判定用の閾値VLとを設定することが望ましい。
サンプリング結果bがLレベルであれば(ステップ211:Lレベル)、外部信号判定部103は判定カウンタCNTを1だけインクリメントし(ステップ212)、判定カウンタCNTが所定の閾値Cthより小さいかどうかを判定する(ステップ213)。Cthは、外部信号がHレベルからLレベルへ変化したことを確定するための2以上のカウント数である。ただし、Cthを大きくすることは信頼性を向上させるが、判定に要する時間が長くなり迅速な信号判定を行うことができなくなるので、他のノイズの影響などを考慮して適切な値に設定すればよい。以下の例ではCth=10に設定される。
判定カウンタCNTが所定の閾値Cthに達していなければ(ステップ213:YES)、外部信号判定部103は判定カウンタCNTを変化させずに維持して次のサンプリング結果bを待つ。
サンプリング結果bがHレベルであれば(ステップ211:Hレベル)、外部信号判定部103は判定カウンタCNTをリセットして次のサンプリング結果bを待つ(ステップ214)。したがって、判定カウンタCNTには、外部信号がLレベルであると連続して判定されたサンプリング回数が保持される。
判定カウンタCNTが所定の閾値Cth以上であれば場合(ステップ213:NO)、外部信号判定部103は、所定のCth回連続して外部信号がLレベルとなっているので外部信号がHレベルからLレベルへ変化したと断定し、判定カウンタCNTをリセットする(ステップ215)。
サンプリング周波数Fop=250kH、Cth=10の場合、外部信号が4us(1/250kHz)でサンプリングされ、そのサンプリング結果bが外部信号判定部103により判定される。この場合、4us×10回=40usの間、連続してLレベルを検出した場合(異常レベルを10回連続して検出した場合)、異常と判定される。したがって、図5に示すように、周期性のノイズにより一定間隔で外部信号レベルがLレベルになったとしても、それをLレベルであると誤検出することを防止できる。
さらに、図6に示すように、外部信号が実際にLレベルになって異常を通知した場合、4us×10回=40usの間、連続してLレベルを検出した場合に異常と判定されるので、確実に異常判定を行うことができる。
1.3)動作モード制御
制御部104bは、予め定められたプログラムに従って、図3(A)に示すノイズ周期測定モードと図3(B)に示す外部信号判定モード(運用モード)との切換制御を行うことができる。
制御部104bは、予め定められたプログラムに従って、図3(A)に示すノイズ周期測定モードと図3(B)に示す外部信号判定モード(運用モード)との切換制御を行うことができる。
たとえば、運用を開始する前にノイズ周期測定を実行してノイズ周期を決定し、ノイズ周期測定後に運用モードに切り換え、測定されたノイズ周期と一致しないサンプリング周波数Fopを生成して外部信号判定を行うようにプログラムすることが可能である。
あるいは、運用開始後に、外部信号判定に支障のない期間が存在すれば、その期間でノイズ周期測定モードに切り換えてノイズ周期測定を実行し、その後、運用モードに戻し、測定されたノイズ周期を用いてサンプリング周波数Fopを決定して外部信号判定を行うようにプログラムすることも可能である。このように運用開始後であってもノイズ周期測定を行うことができるので、外部機器の状態変化、環境変化などによりノイズの発生周期が変化した場合であっても、周期性のノイズに影響されない信号検出が可能となる。
1.4)効果
以上説明したように、本実施形態によれば、高周波数のサンプリングによりノイズ周期を測定し、測定されたノイズ周期を用いてノイズに影響されない適切な周波数設定で外部信号のサンプリングを行うことができる。これにより、周期的に発生するノイズが重畳された外部信号であってもノイズによる誤検出を防止することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、高周波数のサンプリングによりノイズ周期を測定し、測定されたノイズ周期を用いてノイズに影響されない適切な周波数設定で外部信号のサンプリングを行うことができる。これにより、周期的に発生するノイズが重畳された外部信号であってもノイズによる誤検出を防止することができる。
さらに、信号検出回路が運用モードであっても外部信号判定に影響しない期間があれば、その期間にノイズ周期測定を行うことで、ノイズ周期が変化した場合にも適切な周波数設定で外部信号のサンプリングを行うことができる。
2.第2実施形態
図7に示すように、本発明の第2実施形態による信号検出回路10は、複数の周波数生成部105および106を設け、ノイズ分析制御部104から周波数設定信号S0およびS1をそれぞれ入力する点が、図2に示す第1実施形態の機能構成とは異なる。その他の機能構成は第1実施形態とほぼ同じであるから、同一参照番号を付して説明は省略する。
図7に示すように、本発明の第2実施形態による信号検出回路10は、複数の周波数生成部105および106を設け、ノイズ分析制御部104から周波数設定信号S0およびS1をそれぞれ入力する点が、図2に示す第1実施形態の機能構成とは異なる。その他の機能構成は第1実施形態とほぼ同じであるから、同一参照番号を付して説明は省略する。
周波数生成部105は水晶発振器12から入力したクロック信号から周波数設定信号S0に従ったサンプリング周波数信号f0を生成してサンプリング部101へ出力し、同様に周波数生成部106は水晶発振器12から入力したクロック信号から周波数設定信号S1に従ったサンプリング周波数信号f1を生成してサンプリング部101へ出力する。ここで、サンプリング周波数信号f0、f1は異なる周波数に設定される。
ノイズ周期測定モードでは、上述したように、高周波数のサンプリング周波数信号がサンプリング部101へ与えられるが、本実施形態によれば、2つの周波数生成部105および106が異なるサンプリング周波数を出力するので、1つの周波数生成部105だけで高周波数のサンプリングス周波数信号を生成する場合に比べて、回路設計が容易になる。言い換えれば、発振周波数の低い水晶発振器12を用いても、2つの周波数生成部105、106を用いることで同じ高周波数のサンプリング周波数信号を得ることができる。
ノイズ周期が測定されると、運用モードにおいてノイズ周期と一致しないようにサンプリング周波数信号f0、f1を生成すればよい。この場合もサンプリング周波数信号f0、f1を異なる周波数に設定することで回路設計が容易となる。
図8は、運用時のサンプリング周波数信号f0=200kHz、f1=250kHzとした場合のサンプリングポイントの位置関係を示している。このように、第1実施形態の場合に比べて単位時間あたりのサンプリングポイントが増加しているので、第1実施形態と同じ判定用カウンタ閾値Cth=10を設定していても、外部信号がLレベルとなって異常発生が通知されると、短時間で外部信号のレベル変化を確実に判定することが可能となる。その他の効果は第1実施形態と同様である。
3.第3実施形態
図9(A)に示すように、本発明の第3実施形態による信号検出回路では、スイッチ301および302を切り換えることにより、外部入力端子11から入力する外部信号をコンパレータ303を経由してFPGA10へ入力させることができる。ここで、FPGA10は、上述した図2および図7に示す位置検出回路10と同じ機能構成を有するので、同じ参照番号を付している。
図9(A)に示すように、本発明の第3実施形態による信号検出回路では、スイッチ301および302を切り換えることにより、外部入力端子11から入力する外部信号をコンパレータ303を経由してFPGA10へ入力させることができる。ここで、FPGA10は、上述した図2および図7に示す位置検出回路10と同じ機能構成を有するので、同じ参照番号を付している。
上述した第1および第2実施形態では、ノイズ周期測定時に外部信号のノイズ成分がLレベル判定用閾値VLに到達しない中間電位である場合には、ノイズ周期測定部104aでノイズ周期を検出できない。そこで、第3実施形態では、外部信号がサンプリング回路に入力される前段にコンパレータ303を設け、ノイズ周期測定モード時にノイズ分析制御部104がスイッチ301および302を制御して外部信号をコンパレータ303を通してFPGA10へ入力させる。
具体的には、図9(B)および(C)に示すように、コンパレータ303は、入力した外部信号SEX1と参照電圧Rthとを比較し、外部信号SEX1が参照電圧Rthより低い時にはLレベルの外部信号SEX2を、Rth以上であればHレベルの外部信号SEX2をそれぞれFPGA10へ出力する。このように、ノイズ周期測定モード時にFPGA10のサンプリング部101へ入力する外部信号を予め整形しておくことで、ノイズにより十分なレベル低下が生じていない外部信号であっても、ノイズ周期測定部104aで正確なノイズ周期の測定を行うことができる。
たとえば、信号検出回路10のHレベル判定用閾値VHが2.0V、Lレベル判定用閾値VLが0.8Vである場合には、コンパレータ303の参照電圧Rthをたとえば1.5Vに設定する。この場合には、1.5V以上の外部信号はHレベル、1.5V未満の外部信号はLレベルとしてサンプリング部101に入力するので、ノイズ周期測定部104aはサンプリング結果aから十分にノイズ周期を算出することができる。このように、中間電位のノイズ成分が中間電位であってもノイズ周期を検出することが可能になる。
なお、ノイズ周期測定が終了すると、ノイズ分析制御部104は、スイッチ301および302を運用時の接続状態、すなわち外部信号がコンパレータ105を経由しないで直接にFPGA10へ入力する接続状態に切り戻してから運用を開始あるいは再開すればよい。
4.その他の例
図10に示すように、図7に示した第2実施形態の機能構成において、スイッチ102を外し、さらにノイズ分析制御部104の代わりに周波数設定部107を設けた構成とすることもできる。この例では、周波数設定信号S0およびS1は固定であるが、図8に示すようにサンプリングポイントを配置することで、さらに簡単な回路で周期性ノイズによる誤検出の確率を低下させることができる。基本的な動作は第2実施形態と同様であるから説明は省略する。
図10に示すように、図7に示した第2実施形態の機能構成において、スイッチ102を外し、さらにノイズ分析制御部104の代わりに周波数設定部107を設けた構成とすることもできる。この例では、周波数設定信号S0およびS1は固定であるが、図8に示すようにサンプリングポイントを配置することで、さらに簡単な回路で周期性ノイズによる誤検出の確率を低下させることができる。基本的な動作は第2実施形態と同様であるから説明は省略する。
本発明は、周期的に発生するノイズが重畳された外部信号の信号判定を行う装置に適用可能である。
10 信号検出回路
11 外部入力端子
12 水晶発振器
101 サンプリング部
102 スイッチ
103 外部信号判定部
104 ノイズ分析制御部
104a ノイズ周期測定部
104b 制御部
105、106 周波数生成部
301、302 スイッチ
303 コンパレータ
11 外部入力端子
12 水晶発振器
101 サンプリング部
102 スイッチ
103 外部信号判定部
104 ノイズ分析制御部
104a ノイズ周期測定部
104b 制御部
105、106 周波数生成部
301、302 スイッチ
303 コンパレータ
Claims (10)
- 外部信号のレベルを検出する信号検出回路であって、
サンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から周期性ノイズの周期を測定するノイズ周期測定手段と、
前記サンプリング手段の出力であるサンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する信号判定手段と、
ノイズ周期測定時に前記サンプリング周波数信号をノイズ検出可能な所定の周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第1サンプリング結果を前記ノイズ周期測定手段へ転送し、ノイズ周期測定後に、前記サンプリング周波数信号を、測定されたノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定し、その時のサンプリング手段の出力である第2サンプリング結果を前記信号判定手段へ転送するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする信号検出回路。 - 前記ノイズ周期測定手段は、前記第1サンプリング結果のレベル変化タイミングを検出することで一定の発生周期を有するノイズの周期を算出することを特徴とする請求項1に記載の信号検出回路。
- 前記所定の周波数をfH、前記第1サンプリング結果のレベル変化タイミングの周期の間に実行されるサンプリング回数をSとすれば、ノイズ周期Prは、Pr=(1/fH)*Sにより算出されることを特徴とする請求項2に記載の信号検出回路。
- 前記信号判定手段は、前記第2サンプリング結果から前記外部信号のレベルが変化したことを所定のサンプリング回数連続して検出したときに前記外部信号の変化を判定することを特徴とする請求項1−3のいずれか1項に記載の信号検出回路。
- 前記制御手段は、前記信号検出回路の運用開始前に、あるいは運用開始後に、前記ノイズ周期測定を実行することを特徴とする請求項1−4のいずれか1項に記載の信号検出回路。
- 外部信号のレベルを検出する信号検出回路における誤検出防止方法であって、
ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第1サンプリング結果を生成し、
前記第1サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、
前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第2サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、
ことを特徴とする誤検出防止方法。 - 前記第1サンプリング結果のレベル変化タイミングを検出することで前記ノイズ周期を算出することを特徴とする請求項6に記載の誤検出防止方法。
- 前記所定の周波数をfH、前記第1サンプリング結果のレベル変化タイミングの周期の間に実行されるサンプリング回数をSとすれば、ノイズ周期Prは、Pr=(1/fH)*Sにより算出されることを特徴とする請求項7に記載の誤検出防止方法。
- 前記第2サンプリング結果から前記外部信号のレベルが変化したことを所定のサンプリング回数連続して検出したときに前記外部信号の変化を判定することを特徴とする請求項6−8のいずれか1項に記載の誤検出防止方法。
- 外部信号のレベルを検出する信号検出回路としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
ノイズ検出可能な所定の周波数に設定したサンプリング周波数信号に従って外部信号をサンプリングして第1サンプリング結果を生成し、
前記第1サンプリング結果を用いて前記外部信号に重畳された周期性ノイズの周期を測定し、
前記ノイズ周期に相当する周波数と一致しない周波数に設定されたサンプリング周波数信号に従って外部信号をサインプリングし、それによって得られた第2サンプリング結果から前記外部信号のレベルを判定する、
ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010010760A JP2011151576A (ja) | 2010-01-21 | 2010-01-21 | 信号検出回路および誤検出防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2011151576A true JP2011151576A (ja) | 2011-08-04 |
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ID=44538178
Family Applications (1)
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JP2010010760A Withdrawn JP2011151576A (ja) | 2010-01-21 | 2010-01-21 | 信号検出回路および誤検出防止方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10425069B2 (en) | 2016-03-01 | 2019-09-24 | Denso Corporation | Signal output circuit |
JP7004389B2 (ja) | 2019-01-18 | 2022-01-21 | Necプラットフォームズ株式会社 | ノイズ検知装置、ノイズ検知方法及びノイズ検知プログラム |
KR20220042115A (ko) * | 2019-08-06 | 2022-04-04 | 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 | 펄스화 고주파 모니터 |
-
2010
- 2010-01-21 JP JP2010010760A patent/JP2011151576A/ja not_active Withdrawn
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