Устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов

 

УСТРОЙСТВО ДИСКРЕТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ФАЗЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ , содер}.ащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей , отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства путем исключения блока выделения значащих моментов и фазового дискриминатора , введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входа 4 делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных последовательностей , второй и третий входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к первому входу которого подсоединен выход задающегю генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второй Q выходы делителя частоты соответст- S венно, третий выход которого подсое (Л динен к пятому входу блока переключе ния импульсных последовательностей, при этом выход задакддего генератора подсоединен к входу инвертора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3(511 Н 04 Ь 7/02 l . CEQAfggkglg(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3286026/18-09

1 (22) 04.05.81 (46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) С.Д.Дунаев и Ю.С.Павлов (71) Воронежский политехнический институт (53) 621.396.662(088.8) (56) 1. Авторское сВидетельство СССР

9 598260, кл. Н 04 L 7/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 640436, кл. Н 04 L 7/02, 1976 (про" отип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДНСКРЕТНОЙ

АВТОПОДСТРОЙКИ ФАЗЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства путем исключения блока выделения значащих моментов и фазового дискриминатора, введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входам делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных последовательностей, второй и третий входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к первому входу которого подсоединен выход задающего генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второй выходы делителя частоты соответст- @ венно, третий выход которого подсоединен к пятому входу блока переключе ния импульсных последовательностей, при этом выход задающего генератора . е подсоединен к входу инвертора.

1062878

Изобретение относится к области телеграфной связи, а именно к синх- рониэации приемника с передатчиком, и предназначено для дискретной автопадстрайки фазы тактовых импульсов местного генератора приемника под фазу значащих моментов принимаемого сигнала.

Известка устройство дискретной автоподстрайки фазы тактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные блок выделения значащих гламентов принимаемого сигнала, блок исключения импульсов„ делитель частоты и фазовый дискриминатор, второй вход которого подключен к входу бла- 15 ка исключения импульсов, а выход к одному из входов блока формирования импульсов, другой вход которого через блок исключения импульсов под.ключен к выходу задающего генерата- ?и ра, а выход — к второму входу делителя частоты (1) .

Недостаткам данкога устройства дискретной автаподстрайки фазы тактовых импульсов является невысокая помехоустойчивость при приеме дискретных сообщений.

Наиболее близким техническим рещекием к изобретению является устройство дис»<реткой автопадстрайки фазы ЗО тактовых импульсов, содержащее последовательна соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, выход которого че- )5 рез блок исключения импульсов подключен к второму входу делителя, выход которого через фазовый дискриминатор подключен к второму входу блока исключения импульсов, а через элементы 4g

И-НЕ к соответствующим входам блока переключения импульсных последовательностей,. к другому входу которого подключен выход блока выделения зкач ащHX MOME" »» T OB (2J

Однако извес-.кое устройства дискретной автаподстрайки фазы тактовых импульсов не может осуществить более точную подстройку фазы тактовых импульсов, чем периад следования импульсов задающего генератора. Если же такая необходимость возникает„ то необходимо увеличивать частоту задающего генератора. Но если частота следования импульсов задающего генератора уже ранна предельной рабочей частоте примекяемых микросхем, та неабхоцима заменить часть микросхем более высокочастотными, чта ке всегда возможна.

Цель изобретения - упрощение Уст- 60 ра-»ства путем исключения блаха выделения значащих моментов и фазового дискриминатора.

Цель достигается тем, что в устройство дискретной автопадстрайки 65 фазы тактовых импульсов, содержащее паслецовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входам делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных паслецавательностей, второи и третий входы которого подключены к тре-. тьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к первому вхоцу которого подсоединен выход задаю»цего генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и втараи выходы делителя частоты соответственно, третий выход которого подсоединен к пятому входу блока переключения импульсных последовательностей, при этом выход задающего генератора подсоединен к входу инвертора.

На фиг.1 изображена структУРноэлектрическая схема устройства дискретной автападстройки фазы тактовых импульсов; ка фиг.2 — временные диаграм»ы работы устройства при отстаивании фазы та»<товых импульсов ат фазы значащих моментов принимаемого сигнала, на фиг.3 — временные диаграммы работы при опережении фазой тактовых импульсов фазы значащих моментов принимаемого сигнала.

Устройство дискретной автопадстройки фазы тактовых импульсов содержит задающий генератор 1, блок 2 выбора триггера, состоящий из триггера 3 привязки, триггера 4 задержки, "- eмeкта И 5, элемента И-НЕ б, инвертора 7, элемента И 8, элемента И-НЕ

9, инвертара 10, инвертара 11, блок

12 переключения импульсных последователькастеи„ состоящий из элементов

И-HE 13-15 и триггера 16, инвертор

17, делитель 18 частоты, состоящий из иквертара 19, триггеров 20 и 21 второй ступени, триггеров 22 и 23 и элемента И-НЕ 24 первой ступени.

Устройство дискретной автоподстрайки фазы тактовых импульсов работает следующим образом.

Последовательность импульсов с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия, формируемая инверторам

17, поступают на счетные входы триггеров 2? и 23 соответственна.Эти триггера равноправны и вместе образуют первую ступень делителя 18 частоты. В каждый момент времени работает только ад»»к из этих триггеров, а второй остановлен в состоянии, при котором ка ега выходе присутствует

1062878

50 работает триггер 23, на вход которого постоянно поступает последовательность импульсов непосредственно с выхода задающего генератора 1, триг- 60

rep 3 привязки совмещает этот значащий момент с задним фронтом одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ

24 (фиг.2 б, о). Ho To o3He eT соамещение его с задним фронтом одного g5 потенциал логической единицы (фиг,2, м,н), Такая работа элементов первой ступени делителя 18 частоты достигается за счет подачи на входы установки триггеров 22 и 23 сигналов упранления с выходов блока

2 выбора триггера. При этом каждый триггер связан с отдельным выходом блока 2 выбора триггера. Hë одном из этих выходов присутствует потенциал логической единицы, а на другом — потенциал логического нуля (фиг.2 д,ж). Тот триггер первой ступени делителя 18 частоты, на управляющем входе которого присутствует потенциал логической единицы, делит 15 частоту входного сигнала, а второй триггер в это время остановлен (фиг.2, м, н). Выходные сигналы этих триггеров объединяются элементом

И-HE 24. 3а счет того, что на выходе остановленного триггера присутствует потенциал логической единицы, на выход элемента И-HE 24 в каждый момент нремени проходит выходной сигнал того триггера, который в данный 25 момент времени работает (фиг.2 м,н, о). Этот сигнал после инверсии поступает на вход триггера 20, являющего,ся второи ступенью делителя частоты.

Блок 2 выбора триггера н неразделенной форме выполняет функции блока выделения значащих моментов принимаемого сигнала, фазового дискриминатора, а также блока управления первой ступенью делителя частоты. Принимае- 35 мый сигнал поступает на вход двухраэрядного регистра сднига, образованного инвертором 11 (и триггерами 3 и

4) . Триггер 3 выполняет "привязку" импуль сон принимаемого сигнала к з ад-40 нилл фронтам импульсов с выхода первой ступени делителя 18 частоты, т.е. к импульсам с выхода элемента И-HE 24 (Фиг.2 б, о). Второй триггер 4 задержинает "привязанные" импульсы на величину, равную периоду следования импульсов задающего генератора 1, т.е. моменты срабатывания этих триггеров 3 и 4 жестко сопряжены с номером триггера, работающего в данный момент в первой ступени делителя 18 частоты, и, следонательно, имеется сопряжение и с одним из фронтов импульсов задающего генератора 1. Действительно, если при появлении значащего момента принимаемого сигнала в первои ступени делителя 18 частоты из импульсов задающего генератора 1 (фиг.2, à, 6), так.как моменты срабатывания триггера 23 совпадают с задними фронтами этих импульсов (фиг.2, а, н), а на выход элемента И-НЕ 24 проходит сигнал с выхода работающего триггера 23 первой ступени делителя 18 частоты (фиг.2, м, н, о).

Но после смены работающего триггера н первой ступени делителя 18 частоты работает триггер 22, на вход которого постоянно поступает последовательность импульсов задающего генератора 1 через инвертор 17. Если при работе триггера 22 поянляется значащий момент принимаемого сигнала, триггер 3 принязки также совмещает его с задним фронтом одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 24.

Но в отличие от предыдущеи ситуации это означает совмещение его с передним фронтом одного из импульсов задающего генератора 1, так как моменты срабатывания триггера 22 совпадают с передними фронтами этих импульсов (фиг.2, а, м).

Таким образом, момент срабатывания триггера 3 привязки поочередно совпадает с задним и передним . фронтами одного из импульсов задающего генератора 1.

Для триггера 4 задержки уже невозможно использовать импульсы с вы1хода первой ступени делителя 18 частоты н качестве тактовых импульсов.

Он должен обеспечить э адер;;<ку, равную одному периоду следования импульсов задающего генератора 1. Но из-за смены работающего триггера в первой ступени делителя 18 частоты, которая происходит в момент срабатывания триггера 3 привязки, следующий заднии фронт импульса на выходе первой ступени делителя 18 частоты появляется только через полтора периода следования импульсов задающего генератора 1, если фаза тактовых импульсон отстает от фазы значащих моментон принимаемого сигнала (фиг.2, а, 6, о . Если тактовые импульсы опережают по фазе значащие моменты, это событие наступает только через два с половинои таких периода (фиг.3, а, б, о).

Поэтому тактовые импульсы на триггер 4 задерх<ки подаются через блок 12 переключения импульсных последо.вательностей. Причем эти импульсы формируются так, чтобы при работе триггера 23 на триггер 4 задержки поступали импульсы непосредстненно от задающего генератора 1, а при работе триггера 22 эти и лпульсы должны поступать через иннертор 17, т.е. делитель 18 частоты и триггер

3 привязки должны работать на одних

10С 2878 и тех же последовательностях импуль-сов или, что то же самое, на одних и тех же фронтах импульсов задающего генератора 1.

Формируются тактовые импульсы для триггера 4 задержки следующим образам. Импульсная последовательность с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия поступают на входы элементов И-НЕ 14 и 13 соответственно. На вторые входы этих ячеек поступают управляющие сигналы с выходов g и триггера 16. В результате на выход элемента И-HE 15 в каждый момент времени проходит только одна из этих последовательностей (фиг.2, и-л). 15

Смена тактовых импульсов на входе триггера 4 задержки происходит только после тога, как ан сработает.

Эта достигается за счет того, что на входы триггера 16 поступают выход-gO ные сигналы с обоих выходов триггера

4 задержки, а н качестве тактовых импульсов триггера 16 используется инверсия сигнала с выхода первой ступени делителя 18 частоты, т.е. выход- 25 ной сигнал инвертора 19. Из временных диаграмм (фиг.2, в„ и, и фиг.3, в, п) видно, что ближайший задний фронт импульса на выходе инвертора 19 всегда появляется только после срабатывания триггера 4 задеря<ки и смена тактоных импульсов в этот момент не может нарушить работу триггера 4 задержки. Поэтому даже нет необходимости бороться с "пролазом", возникающим в момент смены тактовых импулЬсон (фиг.2, з, л и фиг.3 3, л).

При наличии импульсон инфорг<ации на входе возможны две ситуации: тактовые импульсы отстают по фазе ат значащих моментов принимаемого сиг- 4О нала и тактовые импульсы опере, кают по фазе значащие моменты. В первои ситуации появившийся значащий момент по,времени совпадает с наличием погенциала логического нуля на выходе 4$ последнего триггера 21 делителя 18 частоты, а но второй — с потенциалом логической единицы на этом выходе.

Эти ситуации можно рассматривать как дна различных режима работы устрои- gg ства автоподстройки фазы тактовых импульсов.

Если тактовые импульсы отстают по фазе от значащих гломентов принимаемого сигнала, на выходах элементов 5 и

8 постоянно присутствует потенциал логическои единицы (фиг.2, г, е) пад деиствием потенциала логического нуля, поступающего с выхода последнего триггера 21 делителя 18 частоты. 6Î

Б результате потенциалы на выходах иннерторов 7 и 10 совпадают соответственна с потенциалами на выходах g и триггера 3 принязки (фиг.2, б, д, ж). При появлении значащего гломента принимаемого сигнала состояние триггера 3 привязки изменяется, Изменение происходит в соответствии с указанным в момент окончания одного из импульсон на выходе элемента И-НЕ 24. В этот же момент изменяются потенциалы на выходах иннерторов 7 и 10 (T.å. на выходах блока 2 выбора триггера) .

В результате этого при изменении состояния триггера 3 привязки прекращается работа того триггера в первой ступени делителя 18 частоты, который работал перед этим . На его выходе устанавливается постоянный потенциал логической единицы (<риг.2, б, д, н) . Одновременно начинается работа другого триггера в перваи ступени делителя 18 частоты. Перное переключение ега происходит спустя половину периода следования импульсов задающего генератора 1 после смены упранляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера (фиг.2, д, ж, м).

За счет этого на выходе элемента И-HE 24 один из периодов импульсов укоротится на величину равную полонине периода следования импульсан задающего генератора 1 (фиг.2,oI.

Причем укорачивается тот период, .который следует сразу же за моментом смены управляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера.

Вследствие этого фаза тактовых импульсан сдвигается н сторону опережения на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это вицно, если сравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы с подстройкой фазы (фиг.2,п) с последовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала (фиг.2, р).

После включения нового триггера н первой ступени делителя 18 частоты блок 12 переключения импульcHblx последовательностеи заменяет последовательность импульсов на входе триггера 4 задержки. Это происходит при изменении состояния триггера 16, вызванном переписыванием и него нового состояния триггера 4 задержки в момент окончания одного из импульсов на вЫхаде инвертора 19 (фиг.2, в, з, и). Такая замена последовательности позволяет осуществить задержку "привязанных" импульсов ранна на один период сле; давания импульсов задающего генератора 1 независимо от того, какои из триггеров первой ступени, целителя 18 частоты работает н данныи момент.

Если тактовые импульсы опере><ают па фазе значащие моменгы принимаемо1062878

ro сигнала, производится смена триг гера в первой ступени делителя 18 частоты, но включение нового триггера, в отличие от предыдущего случая, происходит с задержкой относи- . тельно момента остановки предыдущего триггера в первой ступени делителя. Величина этой задержки равна одноглу периоду следования импульсов задающего генератора 1, Смена триггера происходит так же, как и при отставании фазы тактовых импульсов.

Поэтому для понимания работы в данном случае достаточно только рассмотреть, как осуществляется задержка включения нового триггера в первой ступени делителя 18 частоты.

Задержка включения нового триггера достигается с помощью запрещающеro строба длительностью в один период следования импульсов задаю- 20 щего генератора 1. Стробы формируются элементами 5 и 8 по принципу выделения значащих моментов принимаемого сигнала,.так как в данном случае на третьи входы этих элемен- 25 тов поступает потенциал логической .единицы с выхода последнего триггера 21 делителя 18 частоты. При этом элемент И 5 формирует запрещающий строб при появлении импульса инфор- 30 мации (фиг.3, б-г), а элемент И 8 точно так же формирует строб при завершении этого импульса. Так как на фиг.3 показано формирование строба только элементом И 5, то дальнейшая работа описывается применительно к этой ситуации. Работа устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов при формировании строба элементом И 8 40 ничегл не отличается от этой ситуации, только вместо элементов 5-7 необходимо рассматривать соответственно элементы 8-10 и иметь в виду,что останавливаться будет триггер 22, а при рассмотрении элементов 8-10 иметь 45 в виду, что останавливаться будет .триггер 22, а включаться — триггер

23. B данной ситуации, наоборот, останавливается триггер 23, а включается триггер 22. 50

При появлении значащего момента принимаемого сигнала изменяется состояние триггера 3 привязки. Изменение происходит в момент окончания одного из импульсов на выходе элемента И-HE 55

24. В этот же момент на выходе инвертора 10 потенциал логической единицы заменяется потенциалом логического нуля (фиг.3. б, ж, о), что вызывает остановку триггера 23; работавшего в 60 первой ступени делителя 18 частоты до этого момента (фиг.З,б,н) . Изменения потенциала на выходе инвертора

7 в этот же момент не происходит.

Там по-прежнему сохраняется потенци- g5 ал логического нуля несмотря на то, что на первый вход элемента И-HE 6 уже начал поступать потенциал логической единицы с выхода триггера 3 привязки (фиг. 3, б, д) . Поэтому триггер 22, который, должен бы был начать работать, остается остановленным.

Сохранение логического нуля на выходе инвертора 7 происходит за счет запрещающего строба, поступающего на второй вход элемента И 5 (фиг.З, б, г, д). И только после окончания этоvo строба на выход инвертора 7 пройдет потенциал с выхода триггера 3 привязки и там установится потенциал логической единицы, разрешающий триг геру 22 начать работу. Первое переключение его происходит спустя,полтора периода следования импульсов ,задающего генератора 1 после смены состояния триггера 3 привязки (фиг.3, а, б, м), т.е. сигнал включения нового триггера в первой ступени делителя 18 частоты оказыват ется задержанным относительно сигнала остановки другого триггера в пер-. вой ступени. Величинаiзадержки равна. длительности разрешающего строба, т.е. периоду следования импульсов задающего генератора 1 (фиг.З, а, б, г, д).

Сочетание смены триггера в первой ступени делителя 18 частоты с задержкой включения нового триггера приводит к тому, что на выходе .элемента И-ПЕ 24 один из периодов импульсов удлиняется на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Причем удлиняется тот период, который следует сразу же за моментом остановки триггера, работавшего в первой ступени делителя 18 частоты перед появлением значащего момент а (фиг.3, б, о).

Поэтому фаз а тактовых импульсов сдвигается в сторону остаивания на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это видно, если сравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы устройства с подстройкой фазы (фиг.З, и) с последовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала (фиг.З р) .

После того, как включается новый триггер в первой ступени делителя 18 частоты, блок 12 переключения импульсных последовательностей заменяет последовательность импульсов на входе триггера 4 задержки, срабатывание которого определяет момент окончания запрещающего строба. Так как переключение импульсных последовательностей никак не нарушает процесс форми1062878

10 рования строба, это произойдет уже, после .того, как данныи строб сформируется. Это связано с тем, что строб формируется на тех же фронтах импульсов задающего генератора 1, на которых делитель 18 частоты работал до смены триггера в его первой ступени, а переключение последовательности импульсов на входе триггера 4 задержки происходит на тех фронтах импульсов, на которых делитель 18 частоты работает после смены триггера в eru первой ступени (фиг.3, а, б, в, э) .

По этой же причине нет необходимости

% бороться с поолазом.возникающим в момент переключения двух импульсных последовательностей (фиг.3, л) .

Технико-экономическая эффективность устройства дискретнои автоподстройки фазы тактовых импульсов заключается в возможности осуществления точнои подстройки фазы тактовых импульсов беэ увеличения частоты следования импульсов задающего генератора и применения более высокочастотных микросхем.

1062878

Ф

Ф

Фиг. 2

Ф г

Ф

М

ВНИИПИ Заказ 10262/59 Тираж 677 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная,4