Частотно-фазовый дискриминатор

 

ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР , содержащий элемент задержки, блок временного разделения двух импульсных сигналов, входы которого соединены с первой и второй входными шинами, а первый выход подключен к первому входу первого элемента И, тактовому входу первого триггера и нулевому входу второго триггера, тактовый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения двух импульсных сигналов, нулевым входом первого триггера и первым входом второго элементаИ, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, а выход соединен с нулевым входом третьего триггера, выход которого подключен к выходной шине, единичный вход - к выходу первого элемента И, второй вход которого подключен.к выходу первого триггера, причем Ь-входы первого и второго триггеров соединены с шиной логическойединицы, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него ДО полнительно введены счетчик импульсов , четвертый триггер, третий эле-.. ;i мент И, первый и второй элементы ИЛИ, причем входы первого элемента ИЛИ соединены с первой и второй входными шиг S нами, а выход подключен к тактовому входу счетчика импульсов и через (Л элемент задержки к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен со счетньм входом третьего триггера, а.второй вход подключен к выходу четвертого триггера, тактовый вхо которого соединен с выходом счетчика импульсов, а нулевой вход . 00 подключен к нулевому входу счетчика ю импульсов и выходу второго элемента сз: ИЛИ, входы которого соединены с выIND ел ходами первого и второго элементов И, при этом D-вход третьего триггера соединен с его же инверсным выходом, а D-вход четвертого триггера соединен с шиной логической единицы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .

К АВТОРСМ0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3735414/24-21 (22) 09.01.84 (46) 30.09.85. Бюл. ¹ 36 (72) H.Ï. Потапов, В.П. Лобынцев и В.В. Блящев (71) Специальное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1001438, кл. Н 03 D 13/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 677087, кл. Н 03 К 5/19, 1977. (54) (57) ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫЙ ИСКРИГИНАТОР, содержащий элемент задержки, блок временного разделения двух импульсных сигналов, входы которого соединены с первой и второй входными шинами, а первый выход подключен к первому входу первого элемента И, тактовому входу первого триггера и нулевому входу второго триггера, тактовый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения двух импульсных сигналов, нулевым входом первого триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, а выход соединен с нулевым входом

„„Я0„„1182625 И (51)4 Н 03 D 13/Ооэ Н 03 К 5/19 третьего триггера, выход которого подключен к выходной шине, единичный вход — к выходу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, причем D-входы первого и второго триггеров соединены с шиной логической. единицы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него до полнительно введены счетчик импульсов, четвертый триггер, третий эле-.. мент И, первый и второй элементы ИЛИ, причем входы первого элемента ИЛИ соединены с первой и второй входными ши-. нами, а выход подключен к тактовому входу счетчика импульсов и через элемент задержки к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего триггера, а второй вход подключен к выходу четвертого триггера, тактовый вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а нулевой вход . подключен к нулевому входу счетчика 00 импульсов и выходу второго элемента Ю

ИЛИ, входы которого соединены с вы- ( ходами первого и второго элементов 1ф

И, при этом D-вход третьего триггера (,Д соединен с его же инверсным выходом, а D-вход четвертого триггера соединен с шиной логической единицы.

1182625

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в системах автоматического регулирования с фаэовой автоподстройкой частоты.

Цель изобретения — повышение точкости устройства за счет получения частотно-фазовой характеристики с линейным участком в области близких частот входных сигналов без гисте-,.

10 резиса, что при использовании такого устройства в кольце системы ФАПЧ обеспечивает однозначное вхождение

I в синхрониэм исполнительного устрои15 ства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема частотно-фазового дискрииинатора, на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, на стика, устройства.

Частотно-фазовый дискриминатор соцержит элемент 1 задержали, блок 2 временного разделения двух импульсных сигналов, первую и вторую входные шины 3 и 4, первый элемент И 5, 25 первый и второй триггеры 6 и 7, второй элемент И 8, третий триггер 9, выходную шину 10, счетчик 11 импуль30 сов, четвертый триггер 12, третий элемент И 13, первый и второй элементы ИЛИ 14 и 15.

Входные шины 3 и 4, соединены с входами элемента ИЛИ 14 и входами блока 2, первый выход которого подключен к первому входу элемента

И 5, тактовому входу триггера 6 и

35 нулевому входу триггера 7, тактовый вход которого соединен с вторым выходом блока 2, нулевым входом тригге-40 ра 6 и первым входом элемента И 8, выходы триггеров 6 и 7 подключены ко вторым входам соответственно элементов И 5,8, выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера 9 и входами элемента ИЛИ 15, выход которого

45 подключен к нулевым входам счетчика

11 и триггера 12, а выход элемента

ИЛИ 14 соединен через элемент 1 за-. 50 держки с первым входом элемента И 13 и непосредственно - с тактовым входом счетчика 11 выход которого.подключен к тактовому входу триггера 12, выход которого соединен с вторым входом элемента И 13, выход триггера 9 подключен к выходной шине 10.

Информационные входы триггеров 6, 55 фиг. 3 — частотно-фазовая характери- 10

7 и 12 соединены с шинами логической единицы, а триггера 9 — с его инверсным выходом для включения его в счетный режим по С-входу.

По шинам 3 и 4 (фиг. 2а,б) поступают короткие импульсы входных последовательностей положительной по- . лярности. На выходах блока 2 для исключения неопределенной ситуации формируются несовпадающие во времени импульсы также положительной полярности. По единичным и нулевым S u Rвходам все триггеры и счетчик 11 срабатывают от положительного потенциала, а по тактовым С-входам триг- геры 6,7 и счетчик 11 срабатывают от отрицательного фронта сигнала, триггеры 9 и 12 — от положительного фронта.

Блок 2 может .быть выполнен, напри— мер, как в прототипе j2 ), где îí построен на трех элементах И вЂ” НЕ.

Устройство работает следующим образом.

Когда частоты следования импульсов входных последовательностей значительно отличаются, работа устройст-! ва основана на том, что двумя смежными импульсами последовательности меньшей частоты проходят, как миниIMyM, два импульса последовательности большей частоты. Если в данный момент времени частота следования импульсов по шине 3 выше чем по шине 4 то триггер 6 (фиг. 2в), устанавливаясь в единичное состояние задним фронтом первого импульса с первого выхода блока 2, поступающего после очередного импульса со второго выхода блока 2, обеспечивает прохождение через элемент И 5 (фиг. 2д) последующих импульсов с первого выхода блока 2 до момента сброса триггера 6 следующим импульсом со второго выхода блока 2. В этой ситуации на выходе элемента И 8 (фиг. 2е) импульсы отсутствуют, так как триггер 7 (фиг.2г), установившись в единичное состояние очередным импульсом с второго выхода блока 2, до момента поступления следующего импульса с этого выхода обязательно сбросится импульсом с первого выхода блока 2. Импульсы с выхода элемента И 5 устанавливают .и в дальнейшем подтверждают единичное состояние триггера 9 (фиг. 2м). Одновременно эти импульсы через элемент ИЛИ 15 (йиг. 2ж), воздействуя на нулевые й625 з 1182 входы счетчика 11 и триггера 12, не дают возможности для прохождения че-i рез элемент И 13 (фиг. 2л) суммарной импульсной последовательности с входных шин 3 и 4, которая формируется на выходе элемента ИЛИ 14 (фиг.2и), поскольку счетчик 11 в этом случае не может сосчитать более чем до двух, а сигнал на установку триггера 12 в единицу берется с выхода его третье- 10

ro разряда, т.е., когда счетчик 11 успевает просчитать четыре импульса.

По мере сближения частот входных сигналов обязательно возникает ситуация, когда в каждом из двух 15 смежных периодов следования импульсов меньшей частоты располагается только по одному импульсу большей частоты. В этом случае на выходе третьего разряда счетчика 11 успе- 20 вает сформироваться положительный перепад, которым триггер 12 (фиг.2к) устанавливается в единичное состояние (момент t на временных диаграм1 мах). Однако при сравнительно плав- 25 ных изменениях частот входных сигналов следующим по времени импульсом должен являться импульс по шине большей частоты (момент t» который, пройдя через элемент И 5, подтвердит единичное состояние триггера 9, и через элемент ИЛИ 15 сбросит триггер

12 раньше, чем этот же импульс появится на входе элемента И 13 за счет задержки на элементе 1, учитывающей время задержки сигнала блоком 2, элементами 5 (8), 15, триггером 12), и на выходе элемента И 13 в момент t2 импульс не выделяется. Далее устанавливается регулярная ситуация чередо- 1О вания импульсов по входным шинам, когда устройство должно перейти в режим фазового детектирования. При этом, импульсы на элемент ИЛИ 15 не поступают, счетчик 11 после просчета 5 двух пар импульсов входных последовательностей, подтверждающих эту ситуацию, устанавливает триггер 12 в единичное состояние (момент t ) и ,последующие импульсы входных последо-5р вательностей проходят через элемент

И 13 на счетный вход триггера 9, который вырабатывает при этом импульсы фазового рассогласования. Выход из фазового режима происходит после изменения знака разности частот, когда в периоде последовательности с шины 3 в первый раз появляются два импульса последовательности с шины

4. Второй импульс этой пары проходит через элемент И 8, устанавливает или подтверждает нулевое состояние триггера 9 и через элемент ИЛИ 15 сбрасывает счетчик 11 и триггер 12 (момент

t ). В последующем на выходе элемента И 8 регулярно выделяются импульсы из последовательности, поступающей по шине 4, у которой частота сле- . дования стала выше, и триггер 9 не изменяет своего нулевого состояния.

Таким образом, на выходе устройства формируется уровень логической

"1", когда частота следования импульсов по шине 3 больше чем по шине 4 (фиг. 3, участок А-В} и уровень логического "О" - в обратном случае (фиг.3,участок Д-Е). В области примерного равенства частот на выходе устройства формируется по закону фазового детектирования последовательность импульсов, постоянная составляющая по напряжению которых обеспечивает симметричную линейную характеристику в этой области без гистерезиса (фиг. 3, участок В-Д).

Следует отметить, что непрерывность ветвей частотно †фазов характеристики сохраняется нри неограниченно большом расхождении частот входных последовательностей, т.е. устройство не критично к кратным частотам.

Работа устройства описана в условиях плавного изменения частоты следования импульсов одной из входных последовательностей при постоянной частоте следования импульсов другой последовательности для доказательства получения формы частотно-фазовой характеристики, которая. является оптимальной для систем автоматического регулирования.

При включении предлагаемого устройства в кольцо системы автоматического регулирования его работа происходит в основном на участке

В-Д частотно-фазовой характеристики.

1182625

44 з

Фиг.2

0,$

Составитель А. Смирнов

Техред М.Кузьма

Редактор И. Ковальчук

Корректор В. Синицкая

Подписное

Заказ 6117/53 Тирах 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Й (3)

if (Ч

II (0) (7)

3 (5) (8)

М (ь|

j (и) и Щ

М (ц рЩю

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