TTL信号のパルス率(パルス/sec)を電圧に変…

質問

TTL信号のパルス率(パルス/sec)を電圧に変換するアナログ回路

時間幅500nsのＴＴＬパルスがランダムでやってきます。
単位時間当たりにやってきたこのパルスの個数を
出力電圧に変換するような回路はどういうものになるのでしょう？

やってくるパルスは通常、数10パルス/secですが、
数1000パルス/secでやってきたりします。

０のとき、出力電圧０Ｖで、200000パルス/sのとき10Vの出力を考えており、
なるべく精度が高いと助かります。

予算の都合上、抵抗やコンデンサーなどの簡単な部品のみでできる
アナログ回路で作りたいです。

回答No.3

noname#230359

毎度JOです。
500nsのパルス→０－１０Vでは、既に良い回答が出ています、
各氏の回答のように、抵抗やコンデンサーなどの簡単な部品のみでは実現できません、
今回の質問はシステムの一部で「インターフェース」としての信号変換とお見受けしました、
質問者の頭の中では、この機器とこの機器を、このインターフェースで組み合わせれば実現できそう・・・・と読み取れます、
しかし各氏の回答のように簡単には実現できそうにありません。

そこで提案ですが、もう少し全体像を提示されれば、質問者の予想だにしない良い回答が得られるかもしれません、

例）リニアエンコーダ、或いはロータリーエンコーダから。最高500nsのパルスが出力されます、このパルス数を表示したい、今は０－１０V入力できる機器での表示を考えている！

以上のような質問内容であれば、全く違った回答が寄せられる事でしょう！！

お礼

回答ありがとうございます。
おっしゃるとおりインターフェースです。

全体像は、放射線検出器のアンプに付属しているＴＴＬ出力信号
（500ns一定幅）をグラフ表示解析装置（表示上0.00001mV単位で
表示しており、実際の精度ははっきりしないが０～１０Ｖ入力）に
読み取らせ解析したいのです。

放射線ひとつを検出したら、一個のＴＴＬパルスを出します。
実用上は回答（２）のようなイメージで検出します。

もしＦＰＧＡのようなもので作る場合、
電圧出力のレートはどれくらいにするべきなのでしょうか？
グラフ表示装置の電圧の読み取りは1/50秒おきですが、
たしか1/100秒おきにも読み取りできていました。

回答No.2

noname#230359

通常はＦ／Ｖコンバータを使います
特に今回のように入力される周波数が半端じゃあなくバラバラの場合の計測は難しい
ラジオ電波のように一定周波数の計測で良いならまだ回路はシンプルですが

F/Vコンバータ製品
http://www.cocores.co.jp/search.php?cate_str=g01
http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/tach/fv5300.html

F/Vコンバータ素子
http://www.analog.com/jp/prod/0,2877,AD650,00.html

F/V変換 回路
http://www.geocities.co.jp/Technopolis/5348/00-10fv.html
http://cba.sakura.ne.jp/sub05/refdat18.htm

http://akizukidenshi.com/

お礼

Ｆ／Ｖコンバータとは聞いたことある程度ですので
紹介してもらったサイトで勉強したいと思います。

周波数という観点からですと、
計測開始　数10Hz
　　　　　数100Hzまで徐々に上昇
　　　　　数100Hzでちょっと安定
　　　　　少し上昇し、下降
　　　　　どんどん上昇し、下降
　　　　　数100Hzで安定し
　　　　　徐々に下降
計測終了
という感じです。

どうもありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

回転計(回転数→電圧値)というイメージで良いでしょうか?

アナログで処理ということであれば、
一般にはFVコンバータICを使用するのが良いと思います。
参考URLのようなFVコンバータICが各社から発売されています。

また、自作するということであれば、おおよそのブロックは次のようになると思います。
入力パルス→微分(いわゆるワンショットタイマ)→
定電流回路→CR積分→フィルタ→電圧拡大→10V FS

どちらの方法にしても、予想される問題はダイナミックレンジが広いということです。
・精度
　　　数10pps～200kppsと、10000倍の範囲を0～10Vとなりますので、
　　　1mV/puls程度の微小信号レベルになるため回路上の注意が必要です。
・リプルと応答性
　　　数10pps～200kppsですから、50ms～5usとなりフィルターの肩を
　　　どこに持ってくるかを注意する必要があります。
　　　フィルタ外の周波数では、リプルが出てしまいます。

もし手段を選ばなければ、
　　パルスをFPGAに取り込み、単位時間当たりのパルス数を数え
　　DAでアナログに戻せば、なんとかなりそうです。
　　　　　　　　　　　　　　(200kHzがうまく処理できればマイコンでも)

参考URLのFVコンバータICのデータシートには、
アプリケーションが多数載っていますので、参考になると思います。

参考URL：

http://www.national.com/pf/LM/LM2907.html

お礼

丁寧な回答ありがとうございます。

具体的なイメージは回答（３）のところで書きたいと思います。

昨日、回路が得意な人に聞いたら、おっしゃるとおりＦＰＧＡで取り込むのが
いいと言ってました。
かと言って自作したいこともあり私にはさらにハードルが高くて。