Устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты
УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные входной генератор импульсов. первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения , фильтр нижних частот и управляемый генератор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона синхронизируемых частот, между выходом первого элемента совпадения и первым входом второго элемента совпадения включен инвертор, а между выходом управляемого генератора и вторыми входами элементов совпадения включен формирователь управляющих импульсов .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(sl) Н 03 1 7/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3626811/24-09 (22) 22.07.83 (46) 07.02.85.Бюл.¹ 5 (72) Н.Ф.Трофимов (53) 621.396.666 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 299986, кл. Н 04 N 5/04.
2. Патент США № 331-18, № 3376517, 02.04.68 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ
С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные входной генератор импульсов, первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона синхронизируемых частот, между выходом первого элемента совпадения и первым входом второго элемента совпадения включен инвертор, а между выходом управляемого генератора и вторыми входами элементов совпадения включен формирователь управляющих импульсов.
1 1
Изобретение относится к электросвязи и предназначено для использования в системах связи для обеспечения синхронной работы приемного и передающего оборудования, а также может быть использовано в автоматике и телемеханике.
Известно устройство синхронизации, содержащее последовательно соединенные управляемый генератор, фильтр. нижних частот и делитель частоты, выходы которого через ключевые схемы и RS-триггер соединены с фильтром нижних частот, а на второй вход ключевых схем подан синхрониэирующий сигнал (1) .
Бистабильный фазовый детектор известного устройства может находиться в одном из двух возможных состояний, поэтому характеристика временного детектора, как в переходном, так и в установившемся режиме работы носит релейный характер.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), содержащее последовательно соединенные входной генератор импульсов, первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор !2) .
Однако известное устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты обладает небольшим диапазоном синхронизируемых частот.
Цель изобретения — расширение диапазона синхронизируемых частот.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве синхронизации с ФАПЧ, содержащем последовательно соединенные входной генератор импульсов, первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор, между выходом первого элемента совпадения и первым входом второго элемента совпадения включен инвертор, а между выходом управляемого генератора и вторыми входами элементов совпадения включен формирователь управляющих импульсов.!
38946 2 синхронизации .с ФАПЧ; на фиг. 2— временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства в состоянии динамического равновесия для случая с
М= — =4 > г го
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства!
На фиг. 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства с учетом инерционных свойств элементов, Устройство синхронизации с ФАПЧ содержит входной генератор импульсов, первый элемент 2 совпадения, инвертор 3, фазовый детектор 4, второй элемент 5 совпадения, фильтр 6 нижних частот, формирователь 7 управляющих импульсов и управляемый генератор 8.
Устройство работает следующим образом.
Входные синхрониэирующие импульсы фиг. 2с!1 поступают на вход входного генератора 1 импульсов, который из переднего (или заднего} фронта формирует короткие импульсы (фиг.A}, которые в свою очередь поступают на один иэ входов первого элемента 2 совпадения. На другой вход этого элемента поступают управляющие импульсы (фиг.2!Цот формирователя 7 управляющих импульсов, который обеспечивает из импульсов управляемого
> генератора 8 формирование управляющих импульсов.
Импульсы с выхода первого элемента 2 совпадения поступают на входы фазового детектора 4; на первый вход непосредственно, а на второй— через инвертор 3 и второй элемент 5 совпадения, на другой вход которого поступают в той же фазе импульсы от формирователя 7 управляющих импульсов (фиг.21 Поскольку управление работой первого 2 и второго 5 элементов совпадения осуществляется одной и той же импульсной последовательностью от формирователя 7 управляющих импульсов, максимальное количество импульсов с выхода второго элемента 5 совпадения (фиг.2г! (в случае максимальной отрицательной частотной расстройки) равно количеству импульсов с выхода
Таким образом, предложенное устройство синхронизации с ФАЧ работоссобно при любом кратном соотношении частот(1 = .и или 4 = И1Д без изменения структуры устройства, 3 1389 первого элемента 2 совпадения. В этом случае несмотря на то, что имнульсы с выхода первого элемента 2 совпадения непрерывно переключают фазовый детектор 4 в единичное состоя5 ние фиг. 2Ж), спустя небольшое время, определяемое длительностью синхроимпульсов, эти же импульсы, пройдя .второй элемент 5 совпадения, возвращают фазовый детектор 4 в нулевое состояние. При этом на выходе фильтра 6 нижних частот из сигнала фазового детектора 4 вырабатывается минимальное управляющее напряжение U м„„.
Если на выходе второго элемента 5 совпадения импульсы отсутствуют (в случае максимальной положительной частотной расстройки1, то фазовый детектор. 4 под воздействием импуль сов с выхода первого элемента 2
/ совпадения поддерживается в единичном состоянии (фиг. 2е), а на выходе фильтра 6 нижних частот имеет место максимальное управляющее напря 25
П мокс
В случае нулевой частотной .расстройки фазовый детектор 4 под воздейст. вием импульсов с выходов элементов
2 и 5 совпадений находится одинако° вое время в том или другом состоянии, и на выходе фильтра нижних частот вырабатывается среднее управляющее напряжение Нч (фиг . 2 ) ).
Таким образом, независимо от струк35 туры синхронизирующего сигнала, т.е. изменения периода следования синхронизирующих импульсов, на выходах первого 2 и второго 5 элементов совпадения формируются импульсы с пе40 риодом следования, равным (при f = Nf ) или кратным
С Г
f(npu f = — -) периоду Т и тем и самым создаются идентичные условия 45 работы фазового детектора как по первому, так и по второму его выходу °
Для оценки работоспособности схемы устройства проследим по временным 50 диаграммам (фиг.3) характер процессов, происходящих в схеме с учетом инерционных свойств ее элементов в момент коррекции частоты управляемого генератора. 55
При прохождении очередного синхронизирующего импульса (фиг. За)через первый элемент 2 совпадения (фиг.ЗЦ
46 4 в момент t фазовый детектор 4 переключается в единичное состояние (фиг. Зр) . Однов ременно синхронизирующий импульс, пройдя инвертор 3 (фиг.ЗД и второй элемент 5 совпадения (фиг. 3 ), поступает на другой вход фазового детектора 4, не изменяя его состояния в момент времени t2, поскольку в этом время действует импульс на первом его входе.
Лишь в момент времени tq т.е. после окончания синхронизирующего импульса, на первом входе фазового детектора 4 решается вопрос о его состоянии. Если импульсы формирователя 7 управляющих импульсов (фиг.3t) занимают такое временное положение, при котором задний фронт импульса с выхода второго элемента 5 совпадения отстает от заднего фронта импульса с выхода первого элемента 2 совпадения на величину
ni („ — минимальная задержка между задними фронтами импульсов первого 2 и второго 5 элементов совпадения, при которой фазовый детектор 4 устойчиво переключается из одного состояния в другое), то фазовый детектор 4 переключается в нулевое состояние (фиг. Зе). В противном
n < случае, когда tg — t3 = g c 7, фазовый детектор 4 осч".ется в прежнем (единичном состоянии.
Из анализа временных диаграмм следует, что для обеспечения нормальной работы схемы необходимо выполнение следующих условий: величина задержки синхронизирующего сигнала инвертором 3 и вторым элементом 5 совпадения не должна быть меньше величины, так как в противном
nr случае переключение фазового детектора .невозможно; длительность синхронизирующих импульсов не должна л л л быть меньше <„с Эти условия легко выполняются на практике и не требуют включения дополнительных элементов задержки, ъ Л Л . так как ьq + g с Составитель С.Даниэлян Техред А.Бабинец Корректор Л.Пилипенко Редактор А.Шандор 10706/45 Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.4/5 Заказ Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 f 1138946 Ь а также при синхронизации неоднород- периода Т ), что и расширяет ных сигналов с большим уровнем фа- диапазон синхронизируемых час— зовых дрожащих импульсов (больше тот.
