JP2986881B2 - 位相差パルス信号の分周装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、位相差パルス信号の分周装置に係り、特
に、２つのパルス信号の位相差を保守したままで分周を
行うのに好適な位相差パルス信号の分周装置に関する。

［従来の技術］ サーボコントローラ等では、エンコーダから出力され
る位相差パルス信号、即ちその相対的な位相関係が回転
体の回転方向により逆転する２つのパルス信号が用いら
れる。エンコーダからの位相差パルス信号は、分周して
より長い周期のパルス列としても用いられ、そのための
分周方法が開発されている。この分周方法の従来例に
は、位相差パルス信号の１つのパルス信号を1/Nに分周
する場合に、エンコーダが逆転したときでも、1/N倍の
周波数の位相差パルスを出力するエンコーダを用いた場
合と同じ位相のパルス信号が出力されるようにしたもの
が特開昭60−80321号公報に示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術は、位相差パルス信号の分周して１つ
のパルス信号を生成するもので、分周した後も位相差パ
ルス信号として利用しようとする場合には適用できない
という問題がある。

本発明の目的は、位相差パルス信号を分周してより長
い周期の位相差パルス信号を発生させ、かつその発生さ
せた位相差パルス信号が、分周前の位相差パルス信号と
同期して同じ位相差を有するようにするための位相差パ
ルス信号の分周装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的は、第１及び第２の入力パルス列信号から
なる入力位相差パルス信号を分周してより長い周期で同
一位相関係をもつ第１及び第２の出力パルス列信号を生
成するための位相差パルス信号の分周方法において、上
記第１及び第２の入力パルス列信号の全ての立ち上がり
及び立ち下がり時点でパルスを発生して逓倍パルス信号
を出力する第１の手段と、上記第１の入力パルス列信号
が第２の入力パルス列信号より進んでいるときハイレベ
ルとなり遅れているときローレベルとなる極性信号を出
力する第２の手段と、上記極性信号のレベルが変化した
ときに１個の補正パルスを出力する第３の手段と、上記
極性信号がハイレベルの時カウントアップモードで動作
しローレベルの時カウントダウンモードで動作するとこ
ろのカウンタと、該カウンタへのセットデータを格納す
る第４の手段とを設け、上記補正パルスが出力されたと
きには該出力直前の上記極性信号のレベルに応じたモー
ドで当該補正パルスを上記カウンタにカウントさせ、上
記逓倍パルス信号のパルスが発生したときにはその時点
の上記極性信号のレベルに応じたモードで当該パルスを
上記カウンタにカウントさせるとともに、上記極性信号
がハイレベルにありかつ上記カウンタのカウント値が上
記セットデータと等しくなったときには、上記カウンタ
のカウント値をクリアすると同時に上記第１及び第２の
出力パルス列信号が同一レベルにあれば上記第１の出力
パルス列信号のレベルを反転し異なるレベルにあれば上
記第２の出力パルス列信号のレベルを反転し、また上記
極性信号がローレベルになりかつ上記カウンタのカウン
ト値が０と等しくなったときには、上記カウンタのカウ
ント値を上記セットデータの値にセットすると同時に上
記第１及び第２の出力パルス列信号が同一レベルにあれ
ば上記第２の出力パルス列信号のレベルを反転し異なる
レベルにあれば上記第１の出力パルス列信号のレベルを
反転することによって、達成される。

［作用］ 入力位相差パルスに極性の反転がなく補正パルスが発
生していないときには、セットデータをｎ（整数）とす
るとカウンタはカウントアップ／ダウンいずれのモード
においても入力位相差パルスの立ち上がりまたは立ち下
がりのｎ個ごとにクリア／セットされる。そしてそのク
リア／セットごとに出力パルスのレベル反転、つまり出
力パルスの立ち上げまたは立ち下げが２つの出力パルス
列信号に対して交互に行われるから、出力位相差パルス
は入力位相差パルスをｎ分周したものとなり、その位相
差の大きさ（符号を除いた絶対値）も入力と同じ値に保
たれる。位相差の符号、即ちどちらのパルス列信号が進
むかの制御は、入力の第１パルス列が進んでいるときは
極性信号がハイレベルでこのときは出力も第１パルス列
が先にレベル反転するように制御され、遅れているとき
は極性信号がローレベルでこのときは出力も第２パルス
列が先にレベル反転するように制御されるから、入出力
間で同一となる。入力位相差信号に極性反転が生じたと
きは、補正パルスを１個余計にカウントすることによっ
て極性反転部分の乱れを補正でき、こうして常に入力と
同期し、位相差を保守した分周位相差パルス信号を得る
ことができる。

［実施例］ 以下、本発明を一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る分周回路における処
理手順のフローチャートで、第２図は分周回路の一構成
図である。本実施例は、90度の位相差を持つ位相差パル
ス信号Ai、Biを任意の分周比1:n（ｎ≧１、整数）に分
周して、同じく90度の位相差を持つ位相差パルス信号A
o、Boを発生するものである。なお、第１図の各処理
は、後述の４逓倍パルスや補正パルスの生成をハードウ
ェアで行い、それらを用いたソフトウェア処理により実
現できるが、以下ではすべてハードウェア処理を行う第
２図の実施例によって説明する。

第２図において、90度位相差パルス信号を構成するパ
ルス信号Ai、Biは４逓倍回路５及び位相極性検出回路７
へ入力され、４逓倍パルス信号PLSAと極性信号SIGAが生
成される。

第３図はこれらの回路５、７の動作を示すタイミング
チャートで、同図（ａ）はパルス信号Aiがパルス信号Bi
に対して、位相極性反転の時刻を境として90度進んだ状
態から90度遅れた状態へ移る間の長い時間帯の動作を示
している。これに対して同図（ｂ）は４逓倍パルス信号
PLSAのパルスP1〜P6が、パルス信号Ai、Biの立ち上が
り、立ち下がりの直後のシステムロックSCKに同期して
発生している様子を拡大して示しており、また、同図
（ｃ）は位相極性反転前後で極性信号SIGAがハイレベル
（AiがBiより90度進んでいる）からローレベル（AiがBi
より90度遅れている）へと変化する部分を拡大して示し
ている。

第４図は補正パルス発生回路10の動作を示すタイミン
グチャートで、クロックSCKに同期した極性信号SIGAを
入力とし、その立ち下がり及び立ち上がり時点に補正パ
ルス信号PLSBを発生する。また第５図はパルス合成回路
12の動作を示すタイミングチャートで、４逓倍パルス信
号PLSAをクロックSCKの２クロック分遅らせたものと補
正パルス信号PLSBとのORをとった合成パルス信号CKを生
成する。

第６図はカウンタ制御回路15の動作を示すタイミング
チャートで、極性信号SIGAをシステムクロックSCKの２
クロック分遅らせたカウンタ制御信号SIGBを生成する。
カウンタ16は、信号SIGBがハイレベルのとき合成パルス
信号CKをカウントアップし、ローレベルの時カウントダ
ウンする。

以上の回路によるカウンタの動作を第１図の処理と対
比すると次のようになる。まず、パルス信号Ai、Biを取
り込み（第１図ステップ100）、位相極性検出回路７の
出力である極性信号SIGAの変化の有無によって動作が分
かれる（ステップ101）。即ち変化が無いときは補正パ
ルス信号PLSBは発生しないからこの補正パルス信号のカ
ウントはなく、処理は第１図のステップ105へ移る。し
かし信号SIGAに変化があれば補正パルス信号PLSBが発生
し、これがパルス合成回路12で信号CKに加えられる。こ
のとき、信号SIGAがハイからローレベルへ変化している
とする。その変化によってカウンタ制御信号SIGBがロー
レベルへ変化するのは、第６図に示したようにシステム
クロックSCKの２クロック分だけ遅れ、一方信号PLSBは
合成回路12を遅れなしで通過してカウンタ16へ入力され
るから、信号PLSBはカウンタ制御信号SIGBがハイの状
態、つまりカウントアップモードでカウントされる（第
１図ステップ102、103）。逆に信号SIGAの変化がローか
らハイレベルへ変化したときは、上記と同様に補正パル
ス信号PLSBはカウンタ16でカウントダウンモードでカウ
ントされる（ステップ102、104）。以上の補正パルス信
号PLSB発生時のカウント動作が終わり、システムクロッ
クSCKの２クロック分が経過すると、４逓倍パルス信号
が合成回路12から出力され（第５図）、同時にカウンタ
制御信号SIGBは極性信号SIGAと同一のレベルになるから
（第６図）、カウンタ16はカウンタ制御信号SIGBがハイ
かローかに応じて４逓倍パルス信号PLSAのカウントアッ
プまたはカウントダウンを行う（ステップ105〜107）。

第６図はカウンタ16、分周比設定手段17、分周比比較
制御回路18、及び位相差パルス信号発生回路19の動作タ
イミングチャートである。カウンタ16は前述のように合
成パルス信号CKのパルスが入力されるごとに、カウンタ
制御信号SIGBがハイかローかに応じてカウントアップま
たはカウントダウン動作を行う。分周比比較制御回路18
は、分周比設定手段17にセットされているセットデータ
（SETDATA）21とカウンタ16のカウント値（OUTPUTDAT
A）20とを常時比較している。そして極性信号SIGA及び
カウンタ制御信号SIGBが共にハイレベルの場合で上記比
較結果が一致の時にクリア信号CLRを出力し、ともにロ
ーレベルの場合でカウント値20が０となったときにセッ
ト信号SETを出力する。カウンタ16は、クリア信号CLRが
入力されるとそのカウント値20をセットデータ21にセッ
トする。第７図はセットデータ21が“2"の場合を示して
おり、時刻t1でカウント値＝“2"となったときSIGA、SI
GBはともにハイレベルであるからクリア信号CLRがその
次のシステムクロックSCKのタイミングt2で出力され、
カウント値は０にクリアされている。また時刻t3、t5で
カウント値＝“0"となったとき、SIGA、SIGBはともにロ
ーレベルであるから、セット信号SETがその次のタイミ
ングt4、t6で出力され、カウント値はセットデータ21の
値“2"にセットされている。以上のカウンタ16、分周比
設定手段17、及び比較制御回路18の動作は第１図の処理
ステップ108〜111に対応している。

位相差パルス信号発生回路19は、カウンタ制御信号SI
GB、クリア信号CLR、セット信号SETの値に応じて出力の
位相差パルス信号Ao、Boのレベルを変化させる。その変
化のさせ方は第１図のステップ120〜137の処理に示され
ており、これを要約するとSIGB＝Ｈ（ハイレベル）でク
リア信号CLRが入力されたとき（ステップ105、109）、
そのときまでの出力Ao、Boが同じレベルにあればAoを反
転させ、異なるレベルにあればBoを反転させる（ステッ
プ120〜123、130〜133）。この動作は、SIGB＝Ｈのとき
は入力のパルス信号Aiが同Biより進んでいることを意味
するから、クリア信号CLR入力時、即ちカウンタ16のカ
ウント値がカウントアップによりその最大値になったと
きに出力信号レベルを、Aoの方が先に変化するように変
化させるもので、これにより入力と同時に出力パルスAo
の方がBoより進むようにすることができる。また、SIGB
＝Ｌ（ローレベル）でセット信号SETが入力されたとき
（ステップ105、111）、そのときまでの出力Ao、Boが同
じレベルにあればBoを反転させ、異なるレベルにあれば
Aoを反転させる（ステップ124〜127、134〜137）。この
動作により、上記と同時にSIGB＝Ｌで示される、入力Ai
がBiより遅れている状態が、そのまま出力Ao、Boへ反映
される。なお第１図ステップ120の“Ｌ、L?"は“Ao＝
Ｌ、Bo＝L?"の省略したもので、ステップ121〜127につ
いても左側がAo、右側がBoのレベルにあるかを調べるス
テップである。

以上で第２図の回路の各部の動作と第１図のフローチ
ャートとを対応づけた説明を行ったが、この全体を通し
ての分周動作を次に説明する。まず、極性反転がなく、
従って補正パルス信号PLSBも発生していない状態を考え
る。いま、入力信号AiがBiより90度進んでいる、従って
SIGB＝Ｈの状態とすると、カウンタ16は合成パルス信号
CK（今の場合は４逓倍パルス信号PLSAをクロックSCKで
２タイミング分遅らせただけのもの）をカウントアップ
し、そのカウント値20がセットデータ21と等しくなる毎
にクリア信号CLRによりリセットされ、かつ第１図ステ
ップ130〜133の処理で出力AoまたはBoのレベルが反転さ
れる。セットデータの値＝ｎとすると、信号PLSAは入力
Ai、Biのいづれかのレベル変化点毎に発生するパルス列
であったから、このｎ個に１個の割で出力パルスAo、Bo
のレベル変化が生じる。即ち出力パルスAo、Boの周波数
は入力の1/n倍となってｎ分周され、しかもその変化の
時間間隔は入力のｎ倍であるから、出力Ao、Boのパルス
の位相差は入力と同じ値90度に保持される。進み、遅れ
の関係はステップ120〜137の処理で説明した通りで入力
と同じ関係に保たれ、このようにして入力位相差パルス
信号Ai、Biはｎ分周された同一位相差の位相差パルス信
号Ao、Boとして出力される。以上の動作は入力の極性反
転がなく、入力信号AiがBiより90度遅れている（SIGB＝
Ｌ）場合も同様である。

入力の極性反転があったときには、もし第１図のステ
ップ103または104での補正パルスのカウントを行わない
と、分周後の出力Ao、Boの位相関係が極性反転前後で入
力Ai、Biに対して乱れる場合が生じる。これは従来例の
特開昭60−80321号公報に詳細に説明されているもの
で、本実施例では極性反転が生じてカウンタ16のモード
がカウントアップからカウントダウンへ変わるときには
（SIGAがＨからＬのとき）、補正パルス信号PLSBにより
カウント値を＋１してからモードを切り換え（ステップ
103）、逆の場合（SIGAがＬからＨのとき）はカウント
値を−１してからモードを切り換える（ステップ104）
ことにより上記の乱れを防止している。

なお、逓倍回路、位相極性検出回路、及び位相差パル
ス信号発生回路を、２つのパルス信号ではなくＮ個のパ
ルス信号からなる位相差パルス信号用にすれば、そのＮ
相（Ｎ≧２）の位相差パルス信号を任意の分周比ｎで分
周した位相差パルス信号を得るとができる。また、第２
図の回路構成によると全ての回路をゲート回路のみで構
成できるため、集積化が容易に行える。

［発生の効果］ 本発明によれば、分周前と同じ位相差を有する分周し
た位相差パルスが得られるという効果があり、また分周
比設定手段のセットデータを適当に選び、カウンタのカ
ウント能力及び分周比比較制御回路18の比較能力を十分
にとれば、分周比ｎは必要なだけの値にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例を示す処理フローチャ
ート、第２図は第１図の方法を実行する分周回路の一実
施例を示すブロック図、第３図，第４図，第５図，第６
図，第７図は第２図の各部分回路の動作を示すタイミン
グチャートである。 ５……逓倍回路、７……位相極性検出回路、10……補正
パルス発生回路、12……パルス合成回路、14……カウン
タ制御回路、16……カウンタ、17……分周比設定手段、
18……分周比比較制御回路、19……位相差パルス信号発
生回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡嘉敷 睦男 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭60−80321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−75314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−251615（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−83116（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２の入力パルス列信号からなる
   入力位相差パルス信号を分周してより長い周期で同一位
   相関係をもつ第１及び第２の出力パルス列信号を生成す
   るための位相差パルス信号の分周装置において、上記第
   １及び第２の入力パルス列信号の全ての立ち上がり及び
   立ち下がり時点でパルスを発生して逓倍パルス信号を出
   力する第１の手段と、上記第１の入力パルス列信号が第
   ２の入力パルス列信号より進んでいるときハイレベルと
   なり遅れているときローレベルとなる極性信号を出力す
   る第２の手段と、上記極性信号のレベルが変化したとき
   に１個の補正パルスを出力する第３の手段と、上記極性
   信号がハイレベルの時カウントアップモードで動作しロ
   ーレベルの時カウントダウンモードで動作するところの
   カウンタと、該カウンタへのセットデータを格納する第
   ４の手段とを設け、上記補正パルスが出力されたときに
   は該出力直前の上記極性信号のレベルに応じたモードで
   当該補正パルスを上記カウンタにカウントさせ、上記逓
   倍パルス信号のパルスが発生したときにはその時点の上
   記極性信号のレベルに応じたモードで当該パルスを上記
   カウンタにカウントさせるとともに、上記極性信号がハ
   イレベルにありかつ上記カウンタのカウント値が上記セ
   ットデータと等しくなったときには、上記カウンタのカ
   ウント値をクリアすると同時に上記第１及び第２の出力
   パルス列信号が同一レベルにあれば上記第１の出力パル
   ス列信号のレベルを反転し異なるレベルにあれば上記第
   ２の出力パルス列信号のレベルを反転し、また上記極性
   信号がローレベルになりかつ上記カウンタのカウント値
   が０と等しくなったときには、上記カウンタのカウント
   値を上記セットデータの値にセットすると同時に上記第
   １及び第２の出力パルス列信号が同一レベルにあれば上
   記第２の出力パルス列信号のレベルを反転し異なるレベ
   ルにあれば上記第１の出力パルス列信号のレベルを反転
   することによって出力位相差パルス信号を生成すること
   を特徴とする位相差パルス信号の分周装置。