JP3243796B2 - サンプリング同期回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ信号の同期入
力のためのサンプリング信号を発生するサンプリング同
期回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルリレーは、電力系統・機器か
ら複数のアナログ信号を同一時刻でサンプリングし、こ
れらサンプリングデータを使った保護演算によって系統
・機器の保護動作を得る。

【０００３】複数のアナログ信号の同期入力のための従
来のサンプリング同期回路は、マスタとなるサンプリン
グ回路が発生するサンプリング信号に同期したタイミン
グのパルス信号を生成してスレーブとなる他のサンプリ
ング回路のサンプリング信号にする。

【０００４】図２は、従来のサンプリング同期回路を示
す。マイクロコンピュータ１は、ディジタルリレーの中
枢部にされ、ＣＰＵ２、メモリ３を有してサンプリング
データの取込みと該データを使った保護演算及び保護出
力等の制御を行なうと共に、サンプリング同期のために
レジスタ４に初期値設定を行なう。

【０００５】レジスタ４の初期値は、サンプリング同期
回路５のアップダウンカウンタ６にプリセットされる。
カウンタ６の値はダウンカウンタ７へプリセットされ、
該ダウンカウンタ７ではプリセット値から基本パルス発
生器８のクロック周期でダウンカウントし、カウント値
が零になったときに１発のパルスを発生する。このパル
スはスレーブ側のサンプリング信号にされると共に、位
相比較器９の比較入力にされる。

【０００６】位相比較器９は、他方の比較入力に、マス
ター側のサンプリング信号が入力され、両サンプリング
信号の位相比較結果に位相差が正，負，零の３つの判別
出力を得る。この判別出力のうち、位相差「正」出力及
び「負」出力は夫々単安定マルチバイブレータ１０，１
１のトリガ信号にされ、各単安定マルチバイブレータ１
０，１１からの１発のパルス出力がアップダウンカウン
タ６のカウントアップ、カウントダウンパルスにされ、
該カウンタ６の値をインクリメント（＋１）又はデクリ
メント（−１）させる。

【０００７】このような構成により、マイクロコンピュ
ータ１からの設定値がレジスタ４を経てアップダウンカ
ウンタ６にプリセットされた後、ダウンカウンタ７が該
プリセット値を周期としてスレーブサンプリング信号を
発生する。このとき、マスター側サンプリング信号とス
レーブサンプリング信号との間に位相差があると、位相
比較器９に「正」又は「負」の判定出力を得、この出力
によってアップダウンカウンタ６の値を＋１又は−１に
加減し、この加減結果をダウンカウンタ７にプリセット
することでスレーブサンプリング信号の周期を加減、即
ちマスターサンプリング信号に同期させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の回路において、
マスターサンプリング信号が安定している場合には、位
相比較器９は殆んど「正」、「負」の判定出力を交互に
発生し、マスターサンプリング信号とスレーブサンプリ
ング信号との同期は基本パルス発生器８の１クロック周
期内になる。

【０００９】しかし、マスターサンプリング信号が急激
に変化した場合、この変化には基本パルス発生器８のク
ロック周期とマスターサンプリング信号の変化量の積に
比例した遅れ時間が発生し、追従性が悪い問題があっ
た。

【００１０】また、従来回路では以下のような問題があ
った。

【００１１】（１）基本パルス発生器８のクロックによ
ってサンプリング同期の精度が決定されるが、高いクロ
ック周波数にして精度を上げようとするとカウンタ７及
び６に大きな桁数のものを必要とする。

【００１２】（２）基本パルス発生器８のクロック周波
数を高くすると、即ち精度を高めるとマスターサンプリ
ング信号への追従性を増々悪くする。

【００１３】本発明の目的は、マスターサンプリング信
号への追従性を高くしながら同期精度も高くしたサンプ
リング同期回路を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題の解決
を図るため、マスターサンプリング信号に同期したスレ
ーブサンプリング信号を発生するサンプリング同期回路
であって、基本クロックを発生する基本クロック発生器
と、 前記基本クロックよりも低い周波数の粗調用ベース
クロックを発生する粗調用ベースクロック発生器と、カ
ウント値がプログラム設定され前記粗調用ベースクロッ
クのカウントを行なう粗調カウンタと、カウント値がプ
ログラム設定され前記粗調カウンタのカウントアップで
前記基本クロックのカウントを行ない、カウントアップ
で前記スレーブサンプリング信号を発生する微調カウン
タと、前記マスターサンプリング信号と前記微調カウン
タからのスレーブサンプリング信号との位相差をカウン
ト値として得る位相差カウンタと、前記マスターサンプ
リング信号の設定周波数の上位桁数値に応じたカウント
値を前記粗調カウンタにプログラム設定し、該設定周波
数の下位桁数値に応じたカウント値を前記微調カウンタ
にプログラム設定し、かつ一定時間毎に前記位相差カウ
ンタのカウント値を読込んで該カウント値に応じた補正
値を前記微調カウンタに１回だけプログラム設定するマ
イクロコンピュータとを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成になる本発明によれば、マスターサン
プリング信号とスレーブサンプリング信号との位相差を
零にするためのカウントを粗調カウンタによる大まかな
カウントと微調カウンタによる微やかなカウントによっ
て行ない、同期精度を微調カウンタで確保すると共にカ
ウンタ桁数を粗調カウンタで高める。また、位相差を一
定時間毎に読取って微調カウンタの設定値を補正するこ
とでマスターサンプリング信号の急激な変化にも追従性
を確保する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。マイクロコンピュータ２１は、ディジタルリレーに
必要な各機能のほかに、サンプリング同期のためにレジ
スタ２２〜２５をソフトウエア構成し、サンプリング同
期回路２６との間のデータ入出力バッファに使用する。

【００１７】サンプリング同期回路２６は、粗調カウン
タ２７と微調カウンタ２８によって基本クロック発生器
２９及び粗調用ベースクロック発生器３０のクロックで
ダウンカウントし、粗調カウンタ２７のカウント値
「零」で微調カウンタ２８のカウントを開始し、微調カ
ウンタ２８のカウント値「零」でスレーブサンプリング
信号を発生する。なお、粗調用ベースクロック発生器３
０は、基本クロック発生器２９が発生する基本クロック
よりも低い周波数のクロックを発生する。位相差カウン
タ３１は、マスターサンプリング信号とスレーブサンプ
リング信号とを入力としてその位相差のカウント値を得
る。カウンタ２７にはレジスタ２２の設定値がプリセッ
トされ、カウンタ２８にはレジスタ２３又は２４の設定
値がプリセットされる。また、カウンタ３１の位相差係
数値はレジスタ２５に読込まれる。

【００１８】上述の構成の動作を説明する。まず、マイ
クロコンピュータ２１はマスターサンプリング信号の設
定周波数に従ってレジスタ２２，２３に粗調用数値と微
調用数値を設定し、これら数値をカウンタ２７，２８に
夫々プリセットさせる。すなわち、マスターサンプリン
グ信号の設定周波数の上位桁数値に応じたカウント値を
前記粗調カウンタにプログラム設定し、該設定周波数の
下位桁数値に応じたカウント値を前記該微調カウンタに
プログラム設定する。

【００１９】粗調カウンタ２７は、プリセット値から粗
調用ベースクロック発生器３０のクロック周期でダウン
カウントし、カウント値「零」で微調カウンタ２８のカ
ウントを許容する。微調カウンタ２８は基本クロック発
生器２９のクロック周期でダウンカウントし、カウント
値「零」でスレーブサンプリング信号を発生する。この
カウントアップでカウンタ２７，２８にはレジスタ２
２，２３の値が再セットされて再びカウントダウンを開
始する繰り返しになる。したがって、レジスタ２２、２
３に設定される値がサンプリング信号の１周期に相当す
る。

【００２０】一方、位相差カウンタ３１は、マスターサ
ンプリング信号とスレーブサンプリング信号の位相差を
カウント値として求めておき、マイクロコンピュータ２
１は一定時間毎に位相差カウンタ３１のカウント値をレ
ジスタ２５を介して読取り、補正すべきカウント値を求
めてレジスタ２４に書込み、このレジスタ２４への補正
値書込みではカウンタ２８のカウントアップ時（「零」
時）に１回だけレジスタ２４の値をカウンタ２８にプリ
セットする。従って、一定時間毎にカウンタ３１の値を
読込んだときに１回だけその位相差に応じた補正値をカ
ウンタ２８のプリセット値とする。ここで、レジスタ２
４に設定する補正すべきカウント値は、レジスタ２５に
読み取られる位相差から前回の微調カウンタ２８のカウ
ント値（レジスタ２３の設定値）に何カウント増減させ
るかを計算し、この増減させたカウント値を位相補正す
るのに必要な値として設定されることになる。 そして、
レジスタ２４に設定された値がカウンタ２８にプリセッ
トされ、スレーブサンプリング信号の位相がその値に従
って変化し、この結果マスターサンプリング信号との位
相差が補正される。この位相差補正後には、レジスタ２
２、２３の値が再びカウンタ２７、２８にプリセットさ
れ、マスターサンプリング信号と同期したスレーブサン
プリング信号を発生させる。

【００２１】上述までの動作により、マスターサンプリ
ング信号の周波数が安定している状態、又は緩やかに変
化する場合、粗調カウンタ２７による大まかな位相差調
整と微調カウンタ２８による微やかな位相差調整を行な
わせ、位相差カウンタ３１の値が小さくなるようレジス
タ２２，２３の値設定を行ない、マスターサンプリング
信号とスレーブサンプリング信号との同期を得る。これ
により、マイクロコンピュータ２１によるレジスタ２
２，２３，２４への設定値を変えることにより、マスタ
ーサンプリング周波数の変更及び追従速度の変更を行な
うことができる。追従速度の変更は、位相差カウンタ３
１から読み取った位相差から求めた補正すべき値を１回
の補正量とせず、複数回に分けてレジスタ２４に設定す
ることで、緩やかな位相補正ができるなど、設定補正量
の調整で可能となる。また、精度を上げるために基本ク
ロック発生器２９の周波数を高くするも、粗調カウンタ
２７で大まかなカウントを行なうことにより、全体とし
てカウンタの桁数をそれほど大きくとらなくとも対応で
きる。

【００２２】さらに、マスターサンプリング信号の急激
な変化にはレジスタ２４の補正値によって微調整カウン
タ２８の設定値を一時的に変更することでマスターサン
プリング信号への追従性を高めることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、プログ
ラム設定される粗調カウンタと微調カウンタによるカウ
ントによってマスターサンプリング信号に同期したスレ
ーブサンプリング信号を発生し、一定時間毎の位相差読
取りで微調カウンタの設定値を１回補正することでマス
ターサンプリング信号への追従を行なわせるようにした
ため、以下のような効果がある。

【００２４】（１）粗調カウンタと微調カウンタによる
カウントにより、カウンタの桁数を大きくすることなく
広範囲の周波数に対応したスレーブサンプリング信号を
発生できると共に、同期精度を高めることができる。

【００２５】（２）マスターサンプリング信号の周波数
変化に対し、追従性を高めることができると共に、プロ
グラム設定によって追従性能の変更を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図、

【図２】従来の回路図。

【符号の説明】

２１…マイクロコンピュータ、２２，２５…レジスタ、
２６…サンプリング同期回路、２７…粗調カウンタ、２
８…微調カウンタ、２９…基本クロック発生器、３０…
粗調用ベースクロック発生器、３１…位相差カウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/05 H03K 7/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスターサンプリング信号に同期したス
   レーブサンプリング信号を発生するサンプリング同期回
   路であって、基本クロックを発生する基本クロック発生器と、 前記基本クロックよりも低い周波数の粗調用ベースクロ
   ックを発生する粗調用ベースクロック発生器と、 カウント値がプログラム設定され前記粗調用ベースクロ
   ックのカウントを行なう粗調カウンタと、 カウント値がプログラム設定され前記粗調カウンタのカ
   ウントアップで前記基本クロックのカウントを行ない、
   カウントアップで前記スレーブサンプリング信号を発生
   する微調カウンタと、 前記マスターサンプリング信号と前記微調カウンタから
   のスレーブサンプリング信号との位相差をカウント値と
   して得る位相差カウンタと、 前記マスターサンプリング信号の設定周波数の上位桁数
   値に応じたカウント値を前記粗調カウンタにプログラム
   設定し、該設定周波数の下位桁数値に応じたカウント値
   を前記微調カウンタにプログラム設定し、かつ一定時間
   毎に前記位相差カウンタのカウント値を読込んで該カウ
   ント値に応じた補正値を前記微調カウンタに１回だけプ
   ログラム設定するマイクロコンピュータとを備えたこと
   を特徴とするサンプリング同期回路。