專利名稱：頻率測量裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻率的測量，特別地，本發(fā)明涉及能夠檢測微小的頻率變化的頻率測
量裝置。
背景技術(shù)：
對于頻率測量的方式，已知的有對在已確定的選通時間(gate time)內(nèi)通過的脈沖進行計數(shù)的直接計數(shù)方式(例如，參照專利文獻1)、準確地測量脈沖周期并根據(jù)其時間的倒數(shù)來求出頻率的倒數(shù)方式(例如，參照專利文獻幻、以及通過獲得△ Σ調(diào)制信號來求出頻率的方式(例如，參照專利文獻幻。盡管上述直接計數(shù)方式能夠由較小規(guī)模的電路來實現(xiàn)，但是為了提高頻率分辨率而需要取較長的選通時間(例如，為了獲得0. IHz的分辨率而需要的選通時間是10秒)。盡管倒數(shù)方式能夠克服該缺陷，但是用于準確測量脈沖間隔的電路與直接計數(shù)的形式相比變?yōu)榇笠?guī)模的。在通過獲得△ Σ調(diào)制信號來求出頻率的方式中，在確保動態(tài)范圍時存在限制，在測量精度間存在著折中(trade off)。另外，盡管能夠通過獲得高階的△ Σ調(diào)制信號或采用PLL等來改善測量精度，但是存在著需要另外的模擬電路且電路面積變大的問題。作為替代上述方式的新方式，申請人提出了基于短選通時間計數(shù)方式(也被稱為短選通計數(shù)方式、短選通方式)的頻率測量裝置(參照專利文獻4)。在該短選通計數(shù)方式中，其被構(gòu)成為并不在給定的較短選通時間中中斷而重復(fù)進行被測信號的計數(shù)(取樣)， 從所獲得的計數(shù)值的串中除掉高頻成分(進行濾波)。由此，與上述現(xiàn)有的方式相比，能夠大幅地改善時間分辨率和頻率分辨率。由于該方式的頻率測量裝置由計數(shù)電路和小規(guī)模的運算電路構(gòu)成，其具有能夠抑制電路規(guī)模的增大并容易地實現(xiàn)多信道化的優(yōu)點。另外，其具有以下特征選通時間越短，換句話說，取樣頻率越高，則越能夠同時地提高動態(tài)范圍和分辨率。當采用上述的短選通計數(shù)方式時，在一定的條件下會產(chǎn)生模式(pattern)噪聲。 在根據(jù)被測頻率(被測信號的頻率)與取樣頻率(選通信號的頻率)的比而求出的動作點參數(shù)接近于單純的有利數(shù)值的情況下，該模式噪聲變大。因此，申請人進一步地提出了一種通過基于動作點參數(shù)與噪聲電平的分布特性來選擇被測頻率和取樣頻率，從而降低模式噪聲的電平的方法(參照專利文獻5)。專利文獻1 日本特開2001-11擬91號公報專利文獻2 日本特開平5_17觀61號公報專利文獻3 美國專利第7230458號專利文獻4 日本特開2009-250807號公報專利文獻5 日本特開2010-085^6號公報但是，在上述現(xiàn)有的方法中，存在著在被測頻率的變化量較大的情況下無法降低模式噪聲的電平的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一種方式的目的在于提供一種頻率測量裝置，即使在被測頻率發(fā)生了較大變化的情況下，也避免了由于模式噪聲所造成的影響等。為了解決所涉及的課題，本發(fā)明的一個方式的頻率測量裝置是一種即使在分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更的情況下也能夠連續(xù)測量被測信號的頻率的頻率測量裝置，具備基準信號源，用于生成基準信號；分頻倍頻部，用于生成以所述分頻比或倍頻比對所述基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號；第一計數(shù)部，用于輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所觀測的所述被測信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第一計數(shù)值；第一低通濾波器，用于去除所述第一計數(shù)值中所包含的高頻成分； 系數(shù)導(dǎo)出部，用于基于所述分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)；以及換算部，用于將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)或所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。根據(jù)上述構(gòu)成的頻率測量裝置，由于具備系數(shù)導(dǎo)出部和換算部，所以能夠適當?shù)匦拚捎诨鶞市盘柕姆诸l比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更而可能產(chǎn)生的對輸出信號的過渡響應(yīng)，可以連續(xù)地測量被測信號的頻率。另外，通過構(gòu)成一種頻率測量裝置，其避免了分頻倍頻基準信號的頻率與被測信號的頻率的組合成為模式噪聲變大的組合，可以避免模式噪聲對輸出信號的影響。此外，優(yōu)選構(gòu)成為所述系數(shù)導(dǎo)出部具備第二計數(shù)部，用于輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所包含的所述基準信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第二計數(shù)值；以及第二低通濾波器，用于去除所述第二計數(shù)值中所包含的高頻成分并作為所述換算系數(shù)輸出，所述換算部將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。根據(jù)上述構(gòu)成，可以通過較為簡單的電路來構(gòu)成系數(shù)導(dǎo)出部和換算部。此外，優(yōu)選構(gòu)成為所述分頻倍頻部按照使由所述被測信號的頻率X與所述分頻倍頻基準信號的頻率y的比χ/y的小數(shù)部分定義的動作點參數(shù)的值處于給定的范圍的方式，來動態(tài)地變更所述分頻比或倍頻比。根據(jù)上述構(gòu)成，可以按照形成不使模式噪聲變大的動作點參數(shù)的方式，對分頻比或倍頻比動態(tài)地進行變更。進而可以降低輸出信號中所包含的噪聲。另外，本發(fā)明的一種方式的頻率測量裝置是一種即使在分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更的情況下也能夠連續(xù)測量被測信號的頻率的頻率測量裝置，具備基準信號源，用于生成基準信號；第一分頻倍頻部，用于生成以第一分頻比或倍頻比對所述被測信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻被測信號；第一計數(shù)部，用于輸出對在基于所述基準信號所決定的給定期間中所包含的所述分頻倍頻被測信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第一計數(shù)值；第一低通濾波器，用于去除所述第一計數(shù)值中所包含的高頻成分；系數(shù)導(dǎo)出部，用于基于所述第一分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)；以及換算部，用于將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)或所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。根據(jù)上述構(gòu)成的頻率測量裝置，由于具備系數(shù)導(dǎo)出部和換算部，所以能夠適當?shù)匦拚捎诒粶y信號的分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更而可能產(chǎn)生的對輸出信號的過渡響應(yīng)，可以連續(xù)地測量被測信號的頻率。另外，通過構(gòu)成一種頻率測量裝置，其避免了分頻倍頻被測信號的頻率與基準信號的頻率的組合成為模式噪聲變大的組合，可以避免模式噪聲對輸出信號的影響。此外，優(yōu)選構(gòu)成為所述系數(shù)導(dǎo)出部具備第二分頻倍頻部，用于生成以第二分頻比或倍頻比對所述基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號；第二計數(shù)部，用于輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所包含的所述基準信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第二計數(shù)值；以及第二低通濾波器，用于去除所述第二計數(shù)值中所包含的高頻成分并作為所述換算系數(shù)輸出，所述換算部將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。根據(jù)上述構(gòu)成，可以通過較為簡單的電路來構(gòu)成系數(shù)導(dǎo)出部和換算部。此外，優(yōu)選構(gòu)成為所述第一分頻倍頻部和所述第二分頻倍頻部按照使由所述分頻倍頻被測信號的頻率χ與所述基準信號的頻率y的比χ/y的小數(shù)部分定義的動作點參數(shù)的值處于給定的范圍的方式，來動態(tài)地變更所述第一分頻比或倍頻比、以及所述第二分頻比或倍頻比。根據(jù)上述構(gòu)成，可以按照形成不使模式噪聲變大的動作點參數(shù)的方式，對第一和第二分頻比或倍頻比動態(tài)地進行變更。進而可以降低輸出信號中所包含的噪聲。此外，本發(fā)明包括一種具備上述任一種頻率測量裝置的電子設(shè)備。


圖1是表示第一實施方式中的頻率測量裝置的構(gòu)成的圖。圖2是表示比較例中的頻率測量裝置的構(gòu)成的圖。圖3是表示比較例的頻率測量裝置的輸出值的第一曲線圖。圖4是表示比較例的頻率測量裝置的輸出值的第二曲線圖。圖5是表示使用比較例的頻率測量裝置來實際執(zhí)行頻率測量時的輸出值的曲線圖。圖6是表示動作點參數(shù)與噪聲強度的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示使用第一實施方式的頻率測量裝置來實際執(zhí)行頻率測量時的輸出值的曲線圖。圖8是表示從低通濾波器輸出的換算系數(shù)的倒數(shù)的變化的曲線圖。圖9是表示第二實施方式中的頻率測量裝置的構(gòu)成的圖。
具體實施例方式根據(jù)以下構(gòu)成，將參考附圖來具體地說明本發(fā)明所涉及的實施方式。但是，以下說明的實施方式終究不過是本發(fā)明的一個示例，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍的限定。另外，在各附圖中，給相同的部件附上了相同的符號，并存在省略其說明的情況。1.定義2.第一實施方式(1)頻率測量裝置的構(gòu)成(2)比較例的頻率測量裝置的構(gòu)成(3)頻率測量裝置的動作3.第二實施方式
4.補充1.定義首先，如下定義本說明書中的術(shù)語?！癌柀柌俊?〇〇是任意的詞語)包括由電路或半導(dǎo)體電路構(gòu)成的部分但并不限定于此，也包括實現(xiàn)該部分的功能的物理機構(gòu)、或者由軟件實現(xiàn)的功能機構(gòu)等。另外，一個部分具有的功能可以由兩個以上的物理或功能的機構(gòu)來實現(xiàn)，并且兩個以上的部分的功能也可以由一個物理或功能的機構(gòu)來實現(xiàn)?！皳Q算(scaling) ”:是指通過對某個值進行給定的算術(shù)運算來換算到想要的單位。 例如，本發(fā)明的換算部可以對輸入值進行給定的算術(shù)運算從而輸出表示頻率的值等。2.第一實施方式以下，將參照附圖1到8來說明本發(fā)明的第一實施方式。(1)頻率測量裝置的構(gòu)成圖1是表示第一實施方式中的頻率測量裝置的構(gòu)成的圖。如圖1所示，頻率測量裝置構(gòu)成為包括被測信號源100、基準時鐘源110、分頻倍頻部120、短選通時間計數(shù)部130、 低通濾波器140、換算部150、以及系數(shù)導(dǎo)出部200。系數(shù)導(dǎo)出部200包括短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。被測信號源100被測信號源100構(gòu)成為可生成脈沖串狀的被測信號。該被測信號源100為諸如振蕩頻率是30MHz左右的水晶振蕩器，構(gòu)成為具備水晶振子和振蕩電路。在水晶振子的表面上形成有具有吸附給定物質(zhì)的性質(zhì)的吸附膜。當該吸附膜上附著了有氣味的物質(zhì)等時，根據(jù)該附著量，水晶振蕩器的振蕩頻率下降。由于該第一實施方式的頻率測量裝置可以通過觀測該振蕩頻率的下降，來指定吸附膜上所附著的物質(zhì)的量，所以可適用于氣味傳感器等。 將被測信號輸入到短選通時間計數(shù)部130?；鶞蕰r鐘源110基準時鐘源(基準信號源)110構(gòu)成為可生成與被測信號不同的、具有固定的頻率的脈沖串狀的信號即基準時鐘(基準信號)。該基準時鐘源110是與被測信號源100獨立地構(gòu)成的水晶振蕩器，構(gòu)成為具備水晶振子和振蕩電路。與被測信號源100中所包括的組件不同，在水晶振子的表面上并未形成吸附膜，與水晶振子周圍的氣體中所包含的物質(zhì)無關(guān)，基準時鐘成為具有一定的頻率的信號。分頻倍頻部120分頻倍頻部120構(gòu)成為能夠以可變更的分頻比或倍頻比，來生成對基準時鐘進行分頻和/或倍頻后的分頻倍頻基準時鐘(分頻倍頻基準信號)。分頻比或倍頻比基于通過反饋從低通濾波器輸入的計數(shù)值來決定。另外，分頻倍頻部120可以僅具備可由簡單的計數(shù)器等構(gòu)成的分頻功能。短選通時間計數(shù)部130短選通時間計數(shù)部130在并不中斷所輸入的被測信號的脈沖串而進行計數(shù)的同時，對在由分頻倍頻基準時鐘的一個周期形成的選通時間期間所觀測的被測信號的上升沿和下降沿中的至少一個進行計數(shù)。將作為該計數(shù)結(jié)果的計數(shù)值輸出到低通濾波器140。另外，短選通時間計數(shù)部130可以構(gòu)成為通過內(nèi)部計數(shù)器對被測信號的邊沿(edge)連續(xù)地、不復(fù)位地進行計數(shù)，并且使用分頻倍頻基準時鐘的邊沿對該連續(xù)計數(shù)值進行取樣，從而獲得連續(xù)計數(shù)值。這里，可以根據(jù)這次獲得的連續(xù)計數(shù)值與上次獲得的連續(xù)計數(shù)值的差，來導(dǎo)出分頻倍頻基準時鐘的邊沿間所觀測的被測信號的邊沿數(shù)。另外，分頻倍頻基準時鐘的頻率又被稱為“取樣頻率”，并且分頻倍頻基準時鐘的1個周期又被稱為“取樣周期”。低通濾波器140低通濾波器140構(gòu)成為去除所輸入的計數(shù)值中包含的高頻成分，僅將其低頻成分作為輸出信號輸出。而且，低通濾波器將從短選通時間計數(shù)部130輸入的計數(shù)值輸出給分頻倍頻部120。作為低通濾波器140的構(gòu)成的具體示例，可以列舉移動平均濾波器等。換算部150換算部150構(gòu)成為可以將低通濾波器140的輸出值乘以由系數(shù)導(dǎo)出部200導(dǎo)出的換算系數(shù)或其倒數(shù)并輸出。由此，可以從換算部150輸出與諸如被測信號的頻率相對應(yīng)的值。系數(shù)導(dǎo)出部200系數(shù)導(dǎo)出部200構(gòu)成為可以基于分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)。這里，即使在頻率測量裝置的動作中分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變化的情況下，換算系數(shù)也不會受到由于過渡響應(yīng)而造成的影響，而用于連續(xù)地對被測信號的頻率進行測量。此外，如上所述， 系數(shù)導(dǎo)出部200構(gòu)成為包括短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。短選通時間計數(shù)部160短選通時間計數(shù)部160構(gòu)成為可以并不在由分頻倍頻基準時鐘的一個周期形成的選通時間中中斷輸入的基準時鐘的脈沖串而進行計數(shù)，并輸出該計數(shù)值。除了輸入信號從被測信號變?yōu)榛鶞蕰r鐘這一點以外，其與短選通時間計數(shù)部130具有相同的構(gòu)成。低通濾波器170低通濾波器170構(gòu)成為去除從短選通時間計數(shù)部160輸入的計數(shù)值中所包含的高頻成分，僅將其低頻成分作為輸出信號輸出。除了輸入信號從短選通時間計數(shù)部130的輸出變?yōu)槎踢x通時間計數(shù)部160的輸出這一點以外，其與低通濾波器140具有相同的構(gòu)成。作為低通濾波器170的構(gòu)成的具體示例，可以列舉移動平均濾波器等。(2)比較例的頻率測量裝置的構(gòu)成這里，為了更易于理解該第一實施方式的頻率測量裝置的特征，將參照圖2來說明頻率測量裝置的比較例。如從圖2與圖1的不同可以理解，在該比較例中的頻率測量裝置中，其被構(gòu)成為不包括系數(shù)導(dǎo)出部200。由此，與分頻比或倍頻比的變化無關(guān)，換算部150使用固定的換算系數(shù)來進行處理。(3)頻率測量裝置的動作接下來，將參照圖3到圖8來具體說明該第一實施方式的頻率測量裝置的動作。這里，為了易于理解第一實施方式的頻率測量裝置的特征，也將說明比較例的頻率測量裝置的動作。圖3表示被構(gòu)成為使用具有300100 . 5Hz的頻率的信號作為基準時鐘，且在分頻倍頻部120中對基準時鐘進行32768分頻，并且對具有29872608. 6Hz的頻率的被測信號的上升沿進行計數(shù)時的比較例的頻率測量裝置的輸出值。另外，取樣頻率為300100 . 5 + 32768 = 915. 8Hz。低通濾波器140使用了每1級200個抽頭(tap)的3級移動平均濾波器。在換算部150中，將輸出信號與表示被測信號的頻率的換算系數(shù)相乘。如圖3所示，作為輸出信號的被測信號的頻率的測量值示作29872608. 6Hz的值。圖4表示在上述相同的各條件下，每隔1秒分頻比在32768分頻與32773分頻之間交替變更時的比較例的頻率測量裝置的輸出值。這里，由于當分頻比變大時選通時間變長而取樣頻率變低，所以測量出的每一個取樣的計數(shù)值會減少。另外，如上所述，在比較例的頻率測量裝置中，換算系數(shù)被固定。由此，比較例的頻率測量裝置的輸出值看起來仿佛被測信號的頻率變高了。這里，在上述的頻率測量裝置的輸出值中，盡管被測信號的頻率并未變化但是其看起來仿佛變高了的原因，在于由于換算系數(shù)被固定而產(chǎn)生的過渡響應(yīng)。因此，為了即使在分頻比發(fā)生變更的情況下也可獲得正確的輸出值，需要對分頻比發(fā)生變更時產(chǎn)生的過渡響應(yīng)進行修正。因此，該第一實施方式的頻率測量裝置具備可以導(dǎo)出換算系數(shù)的系數(shù)導(dǎo)出部200， 并且具備可以將該換算系數(shù)與低通濾波器140的輸出值相乘之后輸出的換算部150。如上所述，系數(shù)導(dǎo)出部200具備短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。該第一實施方式的頻率測量裝置通過具備該系數(shù)導(dǎo)出部200和換算部150，即使在分頻倍頻部120中分頻比發(fā)生了變更的情況下，也能夠獲得不受過渡響應(yīng)的影響的輸出值。這里，通過對使用比較例的頻率測量裝置進行頻率測量時的輸出值與使用該第一實施方式的頻率測量裝置進行頻率測量時的頻率測量的輸出值進行比較，來更具體地進行說明。在任一個測量中，測量條件都是在被測信號源100所包含的水晶振子的周圍流動著干燥空氣的狀態(tài)，并且在從獲得了具有^94864Hz的穩(wěn)定的頻率的被測信號的狀態(tài)開始， 在該水晶振子的周圍導(dǎo)入了 60秒的水蒸氣之后，重新流動干燥空氣。此時，由于水晶振子在吸附了水蒸氣之后進行脫離，所以來自頻率測量裝置的輸出值即被測信號的頻率值發(fā)生變化。圖5是表示使用比較例的頻率測量裝置來執(zhí)行頻率測量時的輸出值的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸為時間，縱軸為頻率。從圖5中可以看出，通過在水晶振子的周圍導(dǎo)入水蒸氣，頻率下降20Hz左右，之后逐漸地恢復(fù)。這里，在^924855Hz ^924850Hz的附近， 產(chǎn)生了較大的空閑音(idling tone)(模式噪聲)。如以下詳細說明的那樣，該空閑音在動作點0. 00附近產(chǎn)生。圖6是表示動作點參數(shù)與噪聲強度(噪聲電平)的關(guān)系的曲線圖。由于動作點參數(shù)便于掌握其特性而被使用，所以如以下那樣，根據(jù)由短選通時間計數(shù)部130所使用的兩個信號來對其進行定義。動作點參數(shù)=(被測信號的頻率)-(分頻倍頻基準時鐘的頻率)-Int (被測信號的頻率+分頻倍頻基準時鐘的頻率)。其中，ht(c)是表示c的整數(shù)部分的函數(shù)。根據(jù)上述定義式可以理解，動作點參數(shù)是指(被測信號的頻率+分頻倍頻基準時鐘的頻率)的小數(shù)部分，取0以上且小于1的值。在圖6中也示出噪聲強度是動作點參數(shù)的復(fù)雜函數(shù)，并且在動作點參數(shù)0. 5具有對稱性。也就是，存在動作點參數(shù)0. 5-d處的噪聲強度等于動作點參數(shù)0. 5+d處的模式噪聲強度的性質(zhì)(0 < d彡0. 5)。因此，圖6中的動作點參數(shù)與噪聲強度的關(guān)系以動作點參數(shù)0 0. 5的范圍來示出。這里，將對使用上述比較例的頻率測量裝置來進行頻率測量時的輸出值進行研究。被測信號的頻率變?yōu)榱?^924855Hz和^924850Hz時的動作點參數(shù)如以下所示。另外，動作點參數(shù)是以下的計算結(jié)果X的小數(shù)點部分X，針對大于0. 5并在1. 0以下的值的動作點參數(shù)變?yōu)?-x。29924855+ (30010024. 5 + 32768) = 32675. 00329924850+ (30010024. 5 + 32768) = 32674. 998從上述計算結(jié)果可以理解，在圖5所示的使用比較例的頻率測量裝置來進行頻率測量時的輸出值中，在動作點參數(shù)與0交叉的附近，產(chǎn)生了空閑音。接下來，將說明使用該第一實施方式的頻率測量裝置來進行頻率測量的情況。圖7是表示使用該第一實施方式的頻率測量裝置來執(zhí)行頻率測量時的輸出值的曲線圖。如該圖7的曲線圖所示，在該第一實施方式的頻率測量裝置中并未產(chǎn)生空閑音。這是由于在該第一實施方式的頻率測量裝置中，由于來自低通濾波器140的反饋，分頻倍頻部120按照使動作點參數(shù)容納在給定的范圍的方式，即按照在該第一實施方式中使動作點參數(shù)不成為0附近的值的方式，來控制分頻比或倍頻比。通過這樣進行控制，可以提供一種能夠持續(xù)避免空閑音(模式噪聲)的頻率測量裝置。這里，對于分頻倍頻部120對分頻比的具體控制方法，將舉出具體示例來進行說明。這里，構(gòu)成為按照使動作點參數(shù)處于0. 01 0. 04的范圍中的方式進行控制，并且在從該范圍偏離時，使分頻比變化士5。此時，在圖7所示的(a)、(b)和(c)的各時間處， 由于動作點參數(shù)超過了 0. 01 0. 04的范圍，所以各自的分頻比發(fā)生了如下變更在(a) 中，從32768分頻變更為32763分頻；在(b)中，從32763分頻變更為32758分頻；在(c) 中，從32758分頻變更為32763分頻。此時的動作參數(shù)的變化如下所述。在(a)中，緊挨在之前為^924864Hz的被測信號的頻率變化為^924861Hz。此時，可知29924864+ (30010024. 5 + 32768) = 32675. 013229924861+(30010024. 5 + 32768) = 32675. 0098，動作點參數(shù)從0. 132變?yōu)榱?0. 0098。由此，在被測信號的頻率變?yōu)榱?^924861Hz 的定時(timing)處，分頻倍頻部120使分頻比從32768分頻變化為32763分頻。由此，成為29924861+(30010024. 5 + 32763) = 32670. 0240，動作點參數(shù)返回到0. 01 0. 04的范圍。在(b)中，被測信號的頻率變化為^924848Hz。此時，成為29924848+ (30010024. 5 + 32763) = 32670. 0098，動作點參數(shù)變?yōu)榱?0. 0098。由此，在被測信號的頻率變?yōu)榱?^924848Hz的定時處，分頻倍頻部120使分頻比從32763分頻變?yōu)?2758分頻。由此，成為29924848+ (30010024. 5 + 32758) = 32665. 0240，動作點參數(shù)返回到0. 01 0. 04的范圍。在(c)中，被測信號的頻率變化為^924863Hz。此時，成為
29924863+ (30010024. 5 + 32758) = 32665. 0404，動作點參數(shù)變?yōu)榱?0. 0404。由此，在被測信號的頻率變?yōu)榱?^924863Hz的定時處，分頻倍頻部120使分頻比從32758分頻變化為32763分頻。由此，成為29924863+ (30010024. 5 + 32763) = 32670. 0262，動作點參數(shù)返回到0. 01 0. 04的范圍。這里，將對在分頻倍頻部120中使分頻比變更時、作為低通濾波器170的輸出值的換算系數(shù)如何變化進行說明。此外，在以下說明中，換算部150處的相乘時所使用的換算系數(shù)的倒數(shù)以曲線圖來示出。圖8是表示將初始狀態(tài)設(shè)為1. 00，分頻比發(fā)生了如下變化時從低通濾波器170輸出的換算系數(shù)的倒數(shù)的變化的曲線圖，所述變化為(a)從32768分頻變化為32763分頻； (b)從32763分頻變化為32758分頻；以及(c)從32758分頻變更為32763分頻。另外，初始狀態(tài)是指分頻比為32768分頻的狀態(tài)。這里，為了易于觀看曲線圖，以1秒的間隔來執(zhí)行上述分頻比的變更。從圖8可以理解，換算系數(shù)的倒數(shù)在緊接使分頻比變小之后逐漸變大，過了一會兒則變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)。相反，在使分頻比變大時，換算系數(shù)的倒數(shù)在緊接其后逐漸變小，過了一會兒則變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)在以上那樣構(gòu)成的頻率測量裝置中，構(gòu)成為具備系數(shù)導(dǎo)出部200等。由此，能夠適當?shù)匦拚捎诨鶞蕰r鐘(基準信號)的分頻比或倍頻比的動態(tài)變更而可能產(chǎn)生的對輸出信號的過渡響應(yīng)，并且可以連續(xù)地測量被測信號的頻率。另外，優(yōu)選構(gòu)成一種頻率測量裝置，其避免了分頻倍頻基準時鐘(分頻倍頻基準信號)的頻率與被測信號的頻率的組合成為模式噪聲變大的組合。在這種情況下，可以避免模式噪聲對頻率測量裝置的輸出信號的影響。此外，系數(shù)導(dǎo)出部200構(gòu)成為具備短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。由此，可以通過較為簡單的電路來構(gòu)成系數(shù)導(dǎo)出部200和換算部150。另外，在該第一實施方式的頻率測量裝置中，按照形成不使模式噪聲變大的動作點參數(shù)的方式，對分頻比或倍頻比動態(tài)地進行變更。由此，可以有效地降低輸出信號中所包含的模式噪聲。3.第二實施方式接下來，將參照圖9來說明本發(fā)明的第二實施方式。圖9是表示該第二實施方式中的頻率測量裝置的構(gòu)成的圖。如圖9所示，頻率測量裝置構(gòu)成為包括被測信號源100、基準時鐘源110、分頻倍頻部121、分頻倍頻部180、短選通時間計數(shù)部130、低通濾波器140、換算部150、以及系數(shù)導(dǎo)出部210。系數(shù)導(dǎo)出部210 構(gòu)成為包括分頻倍頻部190、短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。將第一實施方式的頻率測量裝置所涉及的圖1與圖9進行比較，不同點是在該第二實施方式中還具備兩個分頻倍頻部180和190。另外，在該第二實施方式中，將在第一實施方式中從低通濾波器140輸入到分頻倍頻部121的計數(shù)值輸入到分頻倍頻部180和190。 除此之外，該第二實施方式與第一實施方式具備相同的構(gòu)成和功能。分頻倍頻部121分頻倍頻部121構(gòu)成為能夠生成以預(yù)定的分頻比或倍頻比，對從基準時鐘源110輸入的基準時鐘進行分頻和/或倍頻后的分頻倍頻基準時鐘(分頻倍頻基準信號)。分頻倍頻部180分頻倍頻部180構(gòu)成為能夠生成以可變更的分頻比或倍頻比，對被測信號進行分頻和/或倍頻后的分頻倍頻被測信號。分頻比或倍頻比基于從低通濾波器140通過反饋而輸入的計數(shù)值來決定。分頻倍頻部190分頻倍頻部190構(gòu)成為能夠生成以可變更的分頻比或倍頻比，對基準時鐘進行分頻和/或倍頻后的分頻倍頻基準時鐘(分頻倍頻基準信號)。分頻比或倍頻比基于從低通濾波器140通過反饋而輸入的計數(shù)值來決定。分頻倍頻部190中的分頻比或倍頻比根據(jù)分頻倍頻部180中的分頻比或倍頻比的變更，以相同的比例發(fā)生變更。根據(jù)以上那樣構(gòu)成的頻率測量裝置，與第一實施方式的頻率測量裝置不同，提供給短選通時間計數(shù)部130和160的分頻倍頻基準時鐘變?yōu)楹愣?。由此，能夠使頻率測量裝置的動作穩(wěn)定。根據(jù)在第二實施方式中所說明的構(gòu)成，也可以提供與第一實施方式相同的功能。也就是，在該第二實施方式的頻率測量裝置中，構(gòu)成為具備系數(shù)導(dǎo)出部200等。由此，能夠適當?shù)匦拚捎诨鶞蕰r鐘(基準信號)的分頻比或倍頻比的動態(tài)變更而可能產(chǎn)生的對輸出信號的過渡響應(yīng)，并且可以連續(xù)地測量被測信號的頻率。另外，優(yōu)選構(gòu)成一種頻率測量裝置，其避免了分頻倍頻基準時鐘(分頻倍頻基準信號)的頻率與被測信號的頻率的組合成為模式噪聲變大的組合。在這種情況下，可以避免模式噪聲對頻率測量裝置的輸出信號的影響。此外，系數(shù)導(dǎo)出部200構(gòu)成為具備短選通時間計數(shù)部160和低通濾波器170。由此，可以通過較為簡單的電路來構(gòu)成系數(shù)導(dǎo)出部210和換算部150。另外，在該第二實施方式的頻率測量裝置中，按照形成不使模式噪聲變大的動作點參數(shù)的方式，對分頻比或倍頻比動態(tài)地進行變更。由此，可以有效地降低輸出信號中所包含的模式噪聲。4.補充本發(fā)明的頻率測量裝置可適用于氣味傳感器等電子設(shè)備。此外，盡管在上述的說明中列舉使用水晶振子的示例進行了說明，但是不必一定是水晶振子，而可以替換為其他振子。此外，也可以構(gòu)成為將頻率測量裝置中從低通濾波器140反饋的計數(shù)值從短選通時間計數(shù)部130反饋。另外，盡管在上述實施方式中僅記載有由分頻倍頻部執(zhí)行分頻的情況，但是其當然可以構(gòu)成為進行倍頻。此外，上述實施方式中所說明的使動作點參數(shù)處于0. 01 0. 04的范圍的構(gòu)成終究不過是一個示例，也可以構(gòu)成為使其處于除此之外的范圍。此外，對于分頻比、以及動作點參數(shù)變?yōu)樘幱诮o定范圍之外時的分頻比的變化量， 不僅限于實施方式中所記載的內(nèi)容，而可以將其設(shè)定為適當?shù)闹?。另外，盡管在上述實施方式中換算部150構(gòu)成為將換算系數(shù)的倒數(shù)與低通濾波器 140的輸出相乘，但是也可以構(gòu)成為由系數(shù)導(dǎo)出部將導(dǎo)出的換算系數(shù)作為倒數(shù)預(yù)先輸出，并由換算部150將該換算系數(shù)與低通濾波器140的輸出相乘。此外，頻率測量裝置中所包括的被測信號源100不必一定為一個，其也可以是多個。在這種情況下，需要與每個被測信號源相對應(yīng)的短選通時間計數(shù)部、低通濾波器和換算部。符號說明100……被測信號源、110……基準時鐘源、120及121……分頻倍頻部、130…… 短選通時間計數(shù)部、140……低通濾波器、150……換算部、160……短選通時間計數(shù)部、 170……低通濾波器、180及190……分頻倍頻部、200及210……系數(shù)導(dǎo)出部。
權(quán)利要求
1.一種頻率測量裝置，其特征在于，即使在分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更的情況下也能夠連續(xù)測量被測信號的頻率，具備基準信號源，其生成基準信號；分頻倍頻部，其生成以所述分頻比或倍頻比對所述基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號；第一計數(shù)部，其輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號而決定的給定期間中所觀測的所述被測信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第一計數(shù)值；第一低通濾波器，其去除所述第一計數(shù)值中所包含的高頻成分； 系數(shù)導(dǎo)出部，其基于所述分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)；以及換算部，其將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)或所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率測量裝置，其特征在于， 所述系數(shù)導(dǎo)出部具備第二計數(shù)部，其輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號而決定的給定期間中所包含的所述基準信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第二計數(shù)值；以及第二低通濾波器，其去除所述第二計數(shù)值中所包含的高頻成分，之后作為所述換算系數(shù)輸出，所述換算部將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的頻率測量裝置，其特征在于，所述分頻倍頻部按照使由所述被測信號的頻率χ與所述分頻倍頻基準信號的頻率y的比χ/y的小數(shù)部分而定義的動作點參數(shù)的值處于給定的范圍的方式，來動態(tài)地變更所述分頻比或倍頻比。
4.一種頻率測量裝置，其特征在于，即使在分頻比或倍頻比動態(tài)地發(fā)生了變更的情況下也能夠連續(xù)測量被測信號的頻率，具備基準信號源，其生成基準信號；第一分頻倍頻部，其生成以第一分頻比或倍頻比對所述被測信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻被測信號；第一計數(shù)部，其輸出對在基于所述基準信號而決定的給定期間中所包含的所述分頻倍頻被測信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第一計數(shù)值；第一低通濾波器，其去除所述第一計數(shù)值中所包含的高頻成分；系數(shù)導(dǎo)出部，其基于所述第一分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)；以及換算部，其將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)或所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率測量裝置，其特征在于， 所述系數(shù)導(dǎo)出部具備第二分頻倍頻部，其生成以第二分頻比或倍頻比對所述基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號；第二計數(shù)部，其輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號而決定的給定期間中所包含的所述基準信號的上升沿和/或下降沿進行計數(shù)后的第二計數(shù)值；以及第二低通濾波器，其去除所述第二計數(shù)值中所包含的高頻成分，之后作為所述換算系數(shù)輸出，所述換算部將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數(shù)的倒數(shù)相乘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的頻率測量裝置，其特征在于，所述第一分頻倍頻部和所述第二分頻倍頻部，按照使由所述分頻倍頻被測信號的頻率 χ與所述基準信號的頻率y的比χ/y的小數(shù)部分而定義的動作點參數(shù)的值處于給定的范圍的方式，來動態(tài)地變更所述第一分頻比或倍頻比、以及所述第二分頻比或倍頻比。
7.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備權(quán)利要求1 6中任一項所述的頻率測量裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻率測量裝置和電子設(shè)備，即使在采用短選通時間計數(shù)方式的頻率測量裝置等中被測頻率發(fā)生了較大變化的情況下，也避免了由于模式噪聲所造成的影響。頻率測量裝置具備生成基準信號的基準信號源(110)；生成以給定的分頻比或倍頻比對基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號的分頻倍頻部(120)；輸出對在基于分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所觀測的所述被測信號的邊沿進行計數(shù)后的第一計數(shù)值的第一計數(shù)部(130)；去除第一計數(shù)值中所包含的高頻成分的第一低通濾波器(140)；基于分頻比或倍頻比來導(dǎo)出換算系數(shù)的系數(shù)導(dǎo)出部(200)；和將第一低通濾波器的輸出值與換算系數(shù)或其倒數(shù)相乘的換算部(150)。
文檔編號G01R23/10GK102401857SQ20111024952
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者轟原正義 申請人:精工愛普生株式會社