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）（3/4 ページ）

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

誤差をppmレベルにできるか？

　さて、誤差率の計算式が明確になったところで、ppm（parts per million）レベルの誤差率で、周波数を測定できるかどうかを検証してみましょう。

　ppmは百万分率（ひゃくまんぶんりつ）と呼ばれ、100万分のいくらであるかという割合を示します。簡単に言うと1ppmが100万分の1となり、パーセント（百分率）で表すと1ppm＝0.0001％または、1万ppm＝1％になります。

　ここでは、商用電源の周波数50Hzを1ppmの誤差率で測定する場合を考えます。

　式2から、次の式が導き出されます。

カウントクロックの周波数＝([入力信号の周波数]/[最大誤差率])×2×100　　…式3

　ここに入力信号の周波数＝50Hz、最大誤差率＝0.0001を代入すると、カウントクロックの周波数は100MHzとなります。

　したがって、100MHzでカウントできるインプットキャプチャ機能であれば、1ppmの誤差率で測定できることになります。

　また、カウンターは100万以上をカウントできなければならないため、20ビット以上（2²⁰＝104万8576）のカウンターが必要になります。

　H7に搭載されているタイマー2は、最大カウントクロック周波数が280MHzの32ビットカウンターであるため、

　50Hzをppmレベルの誤差率で測定することができます。この場合の最大誤差率は式2から次のようになります。

最大誤差率(％)＝(50Hz/280MHz)×2×100＝0.000035714％

0.000035714％/0.0001％＝0.35714ppm

　以上より、1ppmよりも小さい誤差で測定できることが分かります。

　ちなみに、このカウンターで、1ppm以下の誤差率で測定できる入力信号の最大周波数は、式2より、次のようになります。

入力信号の周波数＝([カウントクロックの周波数]×[最大誤差率])/(2×100) 　…式4

　　　　　　　　＝(280MHz×0.0001)/(2×100)＝140Hz

　この結果、140Hzまでの周波数の信号であれば、H7で1ppm以下の誤差率で測定できることになります。