频率确定的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种确定输入信号（IN）的频率的方法，其中第一计数值（N1）通过输入信号（IN）对应于第一电平值（L1）时的参考时钟信号（CLK）的时钟脉冲边沿进行计数来确定。而第二计数值（N2）通过输入信号（IN）对应于第二电平值（L2）时的参考时钟信号（CLK）的时钟脉冲边沿进行计数来确定。根据第一和第二计数值（N1、N2）确定出输入信号（IN）的频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种确定输入信号的频率的方法，以及一种确定频率的装置。
技术介绍
在电信号处理领域内的许多应用中必须确定外部的输入信号的频率。在传统的方法中，在一个输入信号有两个不同的电平状态的时候，数出在输入信号的一个周期时长内参考时钟信号的节拍周期个数。根据得到的个数，由已知的对比信号频率确定输入信号的频率。这样确定的输入信号的频率作为接下来的信号处理的模拟或者数字值。然而当输入信号的频率发生波动时，在这类频率测量的方法中会一再出现问题。例如在输入信号只运行了一个完整的周期并且对该周期进行计数时，只能对输入信号在该瞬间的频率做出明确的判断。而且整个系统的阶跃响应时间依赖于输入信号的频率，因此对于输入频率只有几个赫兹的时候测量系统的响应时间可能是几秒钟。因此在输入频率从几千赫兹降到几个赫兹时会出现对输入信号的频率确定的明显的延时。该延时主要是由新的频率决定的，新频率理论上可以假定为0Hz。因为在这种情况下没有其他的完整周期能够进行确定，在这种情况下存在测量系统的无穷阶跃响应。当输入信号的频率下降时，以传统的方法同样需要很长的一段时间才能确定频率或者在该情况下根本无法可靠地确定出频率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种确定输入信号的频率的方法和装置，以实现可靠的频率确定。该目的通过本专利技术的独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中给出了扩展方案和特殊的实施方式。在确定输入信号的频率的方法的实施方式中，由此确定第一个计数值，即，当输入信号对应于第一个电平值时，对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。此外由此确定第二个计数值，即，当输入信号对应于第二个电平值时，对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。频率根据第一和第二计数值而确定。例如输入信号具有两个电平状态，其中一个为低电平而另一个为高电平。在具有连续的振荡轨迹的模拟输入信号时(例如正弦信号)，可以由此确定两个信号电平，高过或低过在输入信号中预先设定的信号值。两个电平状态在时域中定义出了输入信号的各个电平阶段。两个彼此相继的不同的电平阶段标记出一个测量周期。输入信号也可以是任意的振荡信号或者振动信号。在输入信号中的第一个电平阶段和第二个电平阶段内，通过对参考时钟信号的时钟脉冲边沿分离地进行计数，从而在所述方法中不一定要为了输入信号的每一个周期而等待完整的周期时长，以重新确定频率值，而是可以以输入信号中的每一个电平转换来实施新的频率确定。在此频率的确定分别基于先前确定的第一和第二个计数值。当输入信号的频率以及它的周期时长以及第一和第二电平阶段的时长改变时，在频率改变后进行第一电平转换时用所述方法确定出的频率接近输入信号的实际频率。在进行第二电平转换时(即在输入信号以新的频率完成一个完整周期之后)频率确定得出一个真实值。由此提高了所述方法的频率确定的可靠性。在所述方法的一个实施方式中，根据第一和第二计数值的总和确定频率。在该设计方案中，将一个测量周期内的第一和第二计数值相加求和，然后用参考时钟信号的已知频率fosc除以所得的和，由此输入信号的频率fin为fin=f0SC/(Nl+N2)，其中NI为第一计数值而N2为第二计数值。在本方法的扩展方案中还可以，为了确定频率而应用输入信号的一个或者多个彼此相继的测量周期中的第一和第二计数值的总和。例如可以规定，将一定数量的输入信号的测量周期用于频率的测定，由此将这些彼此相继的第一计数值的个数和相应的第二计数值的个数求和，从而由参考时钟信号的周期确定出输入信号的周期值。该方法可以通过以下公式表达:fin=P * fosc/ Σ (Nli+N2i),其中P为所用测量周期的个数，Nli为第i个测量周期的第一计数值，并且N2i为第i个测量周期的第二计数值。通过将输入信号中的测量时长加长进一步提高了频率确定的准确性，从而改善了所确定出的频率的可靠性。在所述方法的另一个实施方式中，在第一计数过程中确定第一计数值，在第二计数过程中确定第二计数值。在这些计数过程中的每一个中，随着参考时钟信号的每个时钟脉冲边沿而提高各个计数过程的计数器状态。此处可以只计算参考时钟信号的正的时钟脉冲边沿(上升沿)、只计算参考时钟信号的负的时钟脉冲边沿(下降沿)或者参考时钟信号的正的和负的时钟脉冲边沿都得计算。在一个计数过程中确定的计数值可以通过各个计数过程的当前计数器状态或者上一个计数器状态确定，然后输入信号的电平值改变，即输入信号的各个电平阶段的计数结果改变。在一个计数过程中(该过程中输入信号为一个电平值)各个计数值可以多次改变，这种情况下计数值随着计数器状态的提高而持续上升。各个计数值不能比一个计数过程中的计数结果大。每个计数过程优选以计数器状态O开始。在正在述及的实施方式的扩展方案中，在输入信号不再对应于第一电平值之后，第一计数值通过第一计数过程的计数结果确定。在输入信号不再对应于第二电平值之后，第二计数值以同样的方式通过第二计数过程的计数结果确定。相应地，当输入信号进行电平转换时，第一和第二计数值最终通过各个计数过程的计数结果，即计数过程的最后一个计数器状态确定。当输入信号对应于第二电平值并且该当前计数器状态超过对比值时，第二计数值还可以额外地由第二计数过程的当前的计数器状态确定。换句话说，可以在第二个计数过程还没有结束的时候确定第二个计数值，因为输入信号还对应于第二个电平值。在第二个计数过程的开始阶段，不能重新确定第二个计数值。一旦第二个计数过程的当前计数器状态超过对比值，第二计数值采取该计数器状态。通过在第二个计数过程结束之前继续第二个计数值实现了对频率的近似确定。这种情况下的第二个计数值给出了第二个电平阶段(该阶段内的输入信号对应于第二个电平值)的所谓最小值，该计数值连续上升直至由于输入信号中的电平转换而引起的第二个计数过程终止并且计数值等于第二个计数过程的计数结果。这样确定出的频率接近输入信号的实际频率值并且提前给出了可靠的结果。上述对比值由输入信号的先前的一个测量周期的第一计数值或者第二计数值给出，或者由两个计数值共同给出。例如可以假设，当输入信号具有已知的时钟过程时，在一个能够由第一计数值计算出的计数器状态之后，当第二计数过程中没有输入信号的电平转换时，输入信号中的频率降低。在这种情况下，可以在达到对比值之后以新频率的近似值开始。替代性地或者额外地可以将输入信号的先前的一个测量周期的第二计数值用于确定对比值。在当前的计数器状态到达之前的第二个计数值并且在输入信号中还没有进行电平转换的时候，例如可以再次假设输入信号中的频率降低。也能使用由第一计数值和先前的第二计数值得出的公差值，作为上述值的补充来确定对比值。例如由在由第一和/或第二计数值计算出的值上增加百分比得到对比值。对比值也可以通过第一计数值和先前的第二计数值进行大小比较而求得，从而仅使用两个值中的较大值或者较小值作为对比值。频率确定的装置的示例性实施方式包含用于提供输入信号的输入端和第一计数器以及第二计数器。第一计数器作用为在输入信号对应于第一电平值的时间段内对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。相应地，第二计数器作用为在输入信号对应于第二电平值的时间段内对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。此外该装置还包括估值器，其为了确定第一和第二计数值而与第一和第二计数器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·青克，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气公司，
类型：
国别省市：