マイコンで信号の周波数をppmレベルで測定する裏ワザ：Q&Aで学ぶマイコン講座（50）（1/4 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。50回目は、中級者の方からよく質問される「マイコンで信号の周波数をppmレベルで測定する裏ワザ」についてです。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

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　素朴な疑問から技術トラブルなどマイコンユーザーのあらゆる悩みに対し、マイコンメーカーのエンジニアが回答していく連載「Q&Aで学ぶマイコン講座」。

　今回は、中級者から多く寄せられる質問です。

　マイコンの周辺機能を使って、外部から入力される交流信号の周波数（例えば、商用電源の周波数50Hz）を測定できませんか？　もしできる場合は、どのくらいの精度で測れますか？　また、マイコンに内蔵された発振回路の周波数も測れますか？

　マイコンに搭載されているインプットキャプチャ機能は、外部から入力された信号の立ち上がりまたは立ち下がりをトリガーにして、カウンターの値を取り込むことができます。図1に示すように、カウンターをマイコンの内部クロック（既知の周波数）でカウントさせつつ、外部信号の２つの連続する立ち上がりの時のカウンターの値を取り込み、引き算をすることで外部信号の周期を測定できます。また、周期の逆数を計算すれば周波数が得られます。

図1：インプットキャプチャ機能を使った周波数計測

　外部から入力されるクロックの周波数に対し、カウンターの周波数が高ければ高いほど、測定精度は上がります。例えば、最大動作周波数480MHzの32ビットマイコン「STM32H7シリーズ（STマイクロエレクトロニクス製／以下、H7^＊1）を使って商用電源の50Hzを測定した場合は理論上（カウンターのカウント周波数誤差を含まなければ）、0.35714 ppmの誤差率（精度）で測定できます。

　また、逆に外部信号として周波数精度の高いクロックを入れれば、マイコンの内部発振回路の周波数の誤差を測定できます。周波数の補正機能が付いているマイコンであれば、そのまま補正することも可能です。

＊1）参考リンク：「STM32H7シリーズ」の概要（STマイクロエレクトロニクスサイト）