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最小のロジック回路で周波数弁別


  • Posted by: F&F
  • 2015年11月13日 13:06

周波数が50Hzなのか60Hzなのか、最小の回路で判定するにはどうしたらいいのか。
マイコン搭載機器であればタイマで入力周波数を計ってしまう事も出来るが、ハードロジックではそうは行かない。

ちょっと考えてみたのだが、どうしてもICが2個必要である。
1つはタイマICのNE555や74123など、もう一つは7474のようなDフリップフロップだ。

50Hzの周期は20msなのでタイマ値を9ms位に設定する。
タイマのトリガは入力周波数の立ち上がりを使うとしよう。
入力が50Hzの場合は波形が立ち下がる以前にタイマがタイムアップするので出力はLOWになる。
入力が60Hzの場合は波形が立ち下がり時点でタイマが動作しているので出力はHiになる。
そこで入力の立ち下がりエッジでタイマの出力をラッチすれば、周波数弁別出力が得られる。

Dフリップフロップの代わりに555が2個入ったパッケージを使い、セットやリセット端子を駆使してラッチ動作させる事は出来るかも知れない。
これ以上簡単な回路は思い浮かばなかった。

   

Comments:6

Realist 2 Author Profile Page 2015年11月13日 22:50

PLLのOSCを55Hzで発振させ、比較対象に50/60Hzを入力. 結果はU/D出力で判断する、というのはどうですか?

F&F Author Profile Page 2015年11月13日 22:57

位相比較器は基本的にはEOR(排他的論理和)になっているので、出力は位相比に応じたパルスになると思います。
その出力を積分してコンパレータで判定すればいいかも知れませんが、単体ではH/Lの出力は得られないと思います。

mine2003 Author Profile Page 2015年11月15日 12:37

ADF4001等のチャージポンプ出力タイプのPLL ICを使用すれば可能ですが、シリアルデータを入力する必要があるのと、基準周波数を発振させるのにも別ICが必要になるので結局複数個のICが必要になると思います。
そもそもロジックICではなく専用ICを使用している時点で反則(?)でしょうか。

F&F Author Profile Page 2015年11月15日 13:52

シリアルデータを入れるのにROMとクロックが必要ですね。
1bitで良ければシリアルROMが使えそう。
クロックはPLLの出力でいけるか。
パワーオンリセットがしっかりしていないと設定不良が起きるかも。

Realist 2 Author Profile Page 2015年11月15日 14:43

私が想定していたのは古典的な4044なのですが、よく考えるとこれには発振器が無いので、やはり古典的な4046を使えばできるかも知れないと思います。

F&F Author Profile Page 2015年11月15日 15:07

位相比較器の出力の積分回路の時定数を1Hzくらいに設定するとすると反応速度が少し遅くなりますね。
コンパレータはCMOSのスレッショルドが使えると思いますがゲートが1つ必要です。
4046には無いようなのですが、ロックインジケータ出力がパルスではなくレベルで出てくるPLLデバイスがあれば、50Hzではロックするけれど60HzではロックしないようなVCO定数にするとそれが出力として使えそうです。
ただこの場合でも比較周波数が50Hz位なので反応速度はかなりゆっくりですけど。

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