Частотно-фазовый дискриминатор

 

Изобретение относится к радиотехнике , может использоваться в системах фазовой АПЧ. Цель изобретенияупрощение при одновременном уменьшении зоны нечувствительности. Частотно-фазовый дискриминатор (ЧФД) содержит элементы ИЛИ-НЕ 1-4, RS-триггеры 5-7, элементы задержки 8, 9 и формирователи 10, II коротких импульсов. ЧФД работает по алгоритму, представленному графом. Выходной сигнал ЧФД равен 1 при о равен О - при f f(,. При этом в режиме фазового сравнения выходной сигнал ЧФД представляет собой последовательность импульсов с частотой и длительностью , пропорциональной разности фаз сравниваемых сигналов. Когда входные импульсы начинают перекрьшать друг друга, происходит переход из режима фазового сравнения в режимы А и В, характеризующиеся состояниями схемы , при которых выходной сигнал ЧФД равен соответственно О и 1. 5 ил. (Л со Сд CD со фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,» 1356191 А1 (5D 4 Н 03 0 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е

° е

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3 63 2 7 4 2 / 24 -О 9 (2 2 ) 09 . 08 . 8 3 (4 6 ) 3 0 . I l . 87 . Бюл . М 4 4 (7 2 ) В . П . Сысоев (53 ) 6 2 1 . 3 7 6 . 3 3 2 (088 . 8 ) (56 ) Справочник по интегральным микро схемам . /Под ред . Б . В . Тараб рина .

М . : Энергия, ) 980, с . 7 3 3, рис . 5- 23 8 .

James F . 0b er s t . Gener al ir ed phas e compar a tor s for impoved phase

locked loop ac gu i s i t ion . IEEE trans i t iona on communication technology .

Vo l 1 9, N 6, 1 9 7 1 . (54) ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике, может использоваться в системах фаэовой АПЧ. Цель изобретения— упрощение при одновременном уменьшении зоны нечувствительности. Частотно — фазовый дискриминатор (ЧФД) содержит элементы ИЛИ-НЕ 1-4, RS-триггеры

5- 7, элементы задержки 8, 9 и формирователи 10, 11 коротких импульсов.

ЧФД работает по алгоритму, представленному графом. Выходной сигнал ЧФД равен "1" при Е ) Е,, и равен 110II при f f,. При этом в режиме фазово- го сравнения выходной сигнал ЧФД представляет собой последовательность импульсов с частотой и длительностью, пропорциональной разности фаз сравниваемых сигналов. Когда входные импульсы начинают перекрывать друг друга, происходит переход из режима фазового сравнения в режимы А и

Щ

В, характеризующиеся состояниями схемы, при которых выходной сигнал ЧФД равен соответственно оО" н "1 . 5 нн.!

13561

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах фазовой автоподстройки частоты.

Цель изобретения — упрощение при одновременном уменьшении зоны нечувст- вительности.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого частотно-фазового дискриминатора; на фиг.2 — граф работы частотно-фазового дискриминатора; на фиг.3 — эпюры входных и выходных сигналов; на фиг.4 — фазовая характеристика частотно-фазового дискриминатора; на 15 фиг. 5 — вариант выполнения частотно-фазового дискриминатора на элементах И-НЕ и RS-триггерах.

Частотно-фазовый дискриминатор содержит первый 1, второй 2, третий 20

3 и четвертый 4 элементы ИЛИ-НЕ, первый 5, второй 6 и третий 7 RS-триггеры, первый 8 и второй 9 элементы задержки, первый 1О и второй !1 формирователи коротких импульсов. Частотно-фазовый дискриминатор работает следующим образом.

Частотно-фазовый дискриминатор работает в соответствии с алгоритмом, представленным графом на фиг.2, 30

Этот алгоритм учитывает все возможные комбинации взаимного положения входных импульсов и полностью отражает работу дискриминатора. Каждый узел графа характеризует состояние схемы, которое определяется состоянием RSтриггеров 5-7. Переключение RS-триггеров 5-7, т.е. переход от одного состояния схемы к другому (или к тому же самому), происходит под дейст- 40 вием входных сигналов Х,, Х, которые представляют собой импульсы положительной полярности. В каждом узле графа записана дробь, числитель которой означает номер состояния схе- 45 мы N, а знаменатель — состояние RSтриггеров 5-7 О,, О, (. Выходной сигнал частотно-фазового дискриминатора снимается с выхода Q3 RS-триггера 7. Множество состояний схемы, со- б0 ответствующих выходному сигналу 0

=0 обозначено через А, а множество состояний схемы, соответствующих Q =

=1, обозначено через В.

Рассмотрим работу частотно-фазового дискриминатора при f ) f,. Пусть импульсы входных сигналов Х „ и Х не совпадают друг с другом во времени и

Q =0. При этом в схеме происходят пе9l

2 реходы между состояниями N=1,2,4.

Эти переходы будут происходить, пока входные импульсы из-за изменяющейся разности фаэ полностью не совпадут друг с другом. При полном совпадении происходят переходы между состояниями N=2,4, а при их расхождении — между состояниями N=2,3,4.Äàíные виды переходов соответствуют Q = з

=О (режим А). Как только входные импульсы разойдутся настолько, что перестанут совпадать друг с другом, будут происходить переходы между состояниями N3,5,6,4. При этом выходной сигнал дискриминатора Ц периоз дически меняется (режим фазового сравнения). Эти переходы будут происходить до тех пор, пока входные импульсы вновь не приблизятся вплотную друг к другу. С момента совпа.дения импульсов происходят переходы между состояниями N=5,6,7. При полном совпадении импульсов происходят переходы между состояниями N=5 7, а при их расхождении — между состояниями N = 5, 7, 8. Последние три вида переходов соответствуют. з

1 (режим В) . Переходы между

3 состояниями N = 5, 7, 8 будут происходить до тех пор, пока входные импульсы вновь не приблизятся друг к другу вплотную, С момента их совпа дения будут происходить переходы между состояниями N = 5,6,7 и описанная работа в режиме В повторится. В дальнейшем при f. > f, дискриминатор будет все время находиться в режиме В.

В случае Г < f, наблюдается обратная картина. При этом частотно-фазовый дискриминатор из режима В через режим фазового сравнения будет переходить в режим А и в нем оставаться.

Таким образом, выходной сигнал дискриминатора

1 при Й > f, 0

0 при f c

Причем, для сколь угодно малой разности частот при f > f частотнофазовый дискриминатор из любого состояния, принадлежащего А, переходит в режим В и наоборот, при f c f, из любого состояния, принадлежащего В, переходит в режим А. Данные переходы иллюстрируются эпюрами входных и выходных сигналов, приведенными на

13561 91 фиг.З. В верхней части показан переход из А в режим В при f > f,, а в нижней — из В в режим А при f (Е,.

Окружностями отмечены моменты полного совпадения входных импульсов.

При равенстве частот входных сигналов f=f, в схеме частотно-фазового дискриминатора постоянно происходит любой из рассмотренных выше видов пе- 1О реходов ° При этом дискриминатор может находиться в следующих режимах: режим А, при котором совершаются переходы только между состояниями А (соответствует участкам "а" фазовой характеристики); режим В, при котором совершаются переходы только между состояниями, В (соответствует участкам

"Ь" в фазовой характеристики); режим фазового сравнения, при котором совершаются переходы между, состояниями

И=3,5,6,4 (соответствует участкам f фазовой характеристики) °

В режиме фазового сравнения выходной сигнал частотно-фазового дискри25 минатора представляет собой последовательность импульсов с частотой и длительностью, пропорциональной разности фаз сравниваемых сигналов. Среднее значение выходного сигнала равно

ВЫХ где К вЂ” коэффициент передачи; — разность фаз сравниваемых сигналов.

Переход из режима фазового срав- 35 кения в режим А или В при изменении разности фаз происходит тогда, когда входные, импульсы начинают перекрывать друг друга. Причем переход из режима А в режим В и обратно происходит только через режим фазового сравнения.

Фазовая характеристика частотнофазового дискриминатора (фиг.4) в об45 щем случае представляет собой неоднозначную гериодическую функцию с периодом 2)$, Однако при монотонном изменении выходной сигнал частотнофазового дискриминатора не изменяется

ЙЧ

50 периодически так при — О выходной

Э

dt

dY сигнал q =1 а при -- (О Я = О. Слей 3 довательно, дискриминатор является непериодическим. Участки характерис55 тики, на которых tp изменяется, в пределах 2я(п-1) ((p(271 (n+2), где и—

4 любое целое число, являются однозначными, так как при любом изменении,Р в данных пределах рабочая точка дискриминатора движется только по одной и той же линии. На фиг.4 выделен участок фазовой характеристики при

n=O, При совпадении импульсов входных сигналов в схеме возможны переходы только внутри режима А или режима В, переходы же между А и В запрещены.

Таким образом, в предлагаемом частотно-фазовом дискриминаторе устранены сбои работы при совпадении импульсов входных сигналов.

Частотно-фазовой дискриминатор может быть выполнен также и на логических элементах -HE и RS-триггерах (фиг.5). Алгоритм работы такого частотно-фазового дискриминатора аналогичен алгоритму, представленному графом на фиг.2, но в котором все управляющие сигналы инвертированы.

Формула изобретения

Частотно-фазовый дискриминатор, содержащий первый, второй и третий триггеры, выход третьего триггера является выходом частотно-фазового дискриминатора, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, первые входы которых являются входами частотно †фазово дискриминатора, и третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения при одновременном уменьшении зоны нечувствительности, в него введены первый и второй элементы задержки и первый и второй формирователи коротких импульсов, причем вход установки первого триггера, второй вход второго элемента И-НЕ и первые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ вЂ  объединены и подключены к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, вход установки второго триггера, вторые входы первого, третьего и четвертого элементов ИЛИ-HE объединены и подключены к первому входу второго элемента

ИЛИ-НЕ, выходы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ подключены к первым входам сброса первого и второго триггеров соответственно, инверсный выход первого триггера соединен непосредственно с третьими входами второго и четвертого элементов ИЛИ вЂ , а через первый элемент задержки — с

1356191 ио

01

l, и 01<1pv1jr

Ю х, хр

Ху

Хг 1з третьим входом третьего элемента

ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу сброса третьего триггера, инверсный выход второго триггера сое5 динен непосредственно с третьим входом первого и четвертым входом третьего элементов ИЛИ-НЕ, а через вгорой элемент задержки — с четвер)ым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ, / 1 (Dtr t0vf1 уу

I

i1yy

1

4 выход которого подключен к входу установки третьего триггера, инверсный выход которого через первый формирователь коротких импульсов соединен с вторым входом сброса первого триггера, прямой выход третьеro тригrepa через второй формирователь коротких импульсов соединен с вторым входом сброса второго триггера.

1356191

g7ue5

Составитель И.Грабилин

Редактор Н.Киштулинец .Техред М.Дидык Корректор А.Зимокосов

Заказ 5810/53 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4