Частотно-фазовый детектор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах частотно-фазовой автоподстройки частоты. Частотно-фазовый детектор содержит двухполярный источник 3 опорных напряжений, ключи 6-8, генератор 4, блок 5 выборки и хранения, формирователь 1 импульсов управления преобразователем разности частот. Введение в частотно-фазовый детектор формирователя 2 импульсов управления преобразованием разности фаз и ключа 9 позволило расширить его функциональные возможности путем формирования выходного напряжения, зависящего и от разности фаз входных сигналов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 " с3 к 9/10 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С

Сл

С Э

Оч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4352673/24-21 (22) 29, 12.87 (46) 15,10.89. Вюл, Ь " 38 (71) Центральное конструкторское бюро Госстандарта (72) К.Х.-Г,Корсунский и В,А,Вражников (53) 62 1,376.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

8" 661769, кл. H 03 K 9/ 10, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Л" 828394, à, H 03 К 9/06, 25,05.79. (54) ЧЛСТСТНО-фАЗОВНЙ QETEKTCP (57) Кзобретение относится к импульс. SU„„1515359 А1

2 йои технике и может быть использовано в системах частотно-фазовой автоподстройки частоты. !астотно-фазовый детектор содержит двуполярный источник 3 опорных напряжений, ключи 6-8, генератор 4, блок 5 выборки и хранения, формирователь 1 импульсов управления преобразованием разности частот.

Введение в частотно-фазовый детектор формирователя 2 импульсов управления преобразованием разности фаз и ключа

9 позволяет расширить его функциональные возможности путем формирования выходного напряжения, зависящего и от разности фаз входных сигналов. 3 ил.! 515359

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах частс>тно-фазовой автоподстройки частоты °

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем формирования выходного напряжения, зависяшего рополнительно от разности фаз входных сигналов. !0

На фиг.1 приведена функциональная схема частотно-фазового детектора; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы

его работы.

Частотно-фазовый детектор содержит !5 формирователь 1 импульсов управления преобразованием разности частот, формирователь 2 импульсов управления преобразованием разности фаз, двуполярный источник 3 опорных напряжений, 20 интегратор 4> блок 5 выборки и хранения, ключи 6 — 9 и выходные шины

10 и 11 двуполярного источника 3 опорных напряжений, при этом выходная шина

10 источника 3 опорнь>х напряжений сое-25 динена через ключ 6 с первым вхором интегратора 4, à BblxopHBR шина 11 источника 3 опорных напряжений через ключи 7 и 9 — с вторым и четвертым входами интегратора,, выход кот« .>(о З

30 соединен с вхopом блока 5 выбог.i:» и хранения, ныхор которого соединен с выходной шиной и через ключ 8 с третьим входом интегратора 4, причем входы формирователя 1 импульсов управления преобразованием разности частот соединены с входными шинами, первый выход - с управляющим входом ключа 6 и первым входом формирователя

2 импульсов управления преобразовани-40 ем разности фаз, второй выход — с управляющими входами ключей 7 и 8, а третий вь>ход — с управляющим входом блока 5 выборки и хранения, Управляющий вход ключа 9 соединен с выхором формирователя 2 импульсов управления преобразованием разности фаз, второй вход которого соединен с вторы я входом формирователя 1 импульсов управления преобразованием разности частот.

Формирователь 1 импульсов управления преобразованием разности частот может быть выполнен на триггерах 12

16, элементах И-НЕ 17 и 18, резисторе

19 и конденсаторе 20, при этом С-вхор триггера 12 соелинен с входной шиной

21 устро>.ства, инверсный выход - с

С-входом триг гер,. 14 и первь!м нхорс>м элемента И-НЕ 17, а прямой выхор с первь>м входом элемента И-НЕ 18, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 14 входом элемента И-НЕ 17, выход которого соединен с С-входами триггеров 15 и 16. Прямой выход триггера 15 соеринен с обшей шиной через включенные послеровательно резистор 19 и конденсатор 20, объединенные выводы которых подключены к Р,-входу триггера 15, прямой выход которого соединен с

S-входом триггера 16, вь>ход которого соединен с R-входом триггера 13, Свход которого соединен с второй входной шиной 22 устройства, Первый выхор, формирователя 1 импульсов управления, преобразованием разности частот соединен с выходом элемента

И-НЕ 18 и выходной шиной 23, второй выход — с прямым выходом триггера 13 и выходной шиной 24, а третий выход с выходом элемента И-НЕ 17 и выходной шиной 25. формирователь 2 импульсов управления преобразованием разности фаз может быть выполнен на триггере 26 и элементе И-НЕ 27, выход которого подключен к управляюшему входу ключа 9, а входы - к шине 23 и выходу триггера

26, С-вход которого соединен с шиной

22 устройства.

Интегратор 4 может быть выполнен на операционном усилителе 28 с конденсатором 29 в цепи отрицательной обратной связи и суммирующими резисторами !

30 — 33 на вхор,е.

Блок 5 выборки и хранения может быть выполнен на соединенных последовательно ключе 34, резисторе 35 и конренсаторе 36, объединенные выводы последних подключены к входу повторителя на операционном усилителе 37, при этом управляющий вход ключа 34 соединен с шиной 25, вход ключа 34 с выходом интегратора 4, второй вывод конденсатора 36 — с общей шиной, а выход усилителя 37 — с выходной шиной устройства.

Рассмотрим работу детектора при подаче на шину 21 импульсов опорной частоты f,, а на шину 22 - импульсов подстраиваемой частоты - f z. Работа зависит от соотношения частот. На фиг,2 приведены диаграммы для случая равенства частот: f,=-f, соответствующего синхронизму в системе частотнофазовой автоподстройки частоты (с!ФС,И), 1515359

1,мпульсы на шине 21, следуюшие с частото f 1 (фиг.2, or), делятся на

2 триггером 12 (фиг.2,6), по положительным перепаран выходного напряже5 ния которого происходят переключения триггера 14 (фиг.2, ю) . Период этого напргжения, имеюший рлительность 4T, =

=4/f задает время цикла, соответствуюшее интервалу t,,...,t (фиг.2,z), 1О

На выходе элемента 17 выделяются периодические импульсы, управляющие выборкой (фиг.2, g), их временное положение соответствует интервалу 1!о

t,t, в первом цикле рлительностью T, =

=1/f „. На выходе элемента 18 выделяются смежные импульсы той же рлительности 7,=1/f „, несущие информацию с о частоте f временное положение соответствует интервалу, t,t в пер- 2О вом цикле (фиг,2,е), Для выделения интервалов, несущих информацию о частоте следования импульсов f ... используются триггеры 13, 15 и 16. По положительному перепаду выхорного напряженил элемента 17 на выхоре триггера

15 в каждом цикле формируется короткий импульс (фиг.2,+) I1o поступления этого импульса триггер 16 был установлен в нулевое положение, при этом напряжение на его прямом выходе имело низкий уровень, соответствуюший 0" .

Поступаг, íà F, — âõoä триггера 13, это напряжение члерживает его от переключений. Поспе поступления импульса на

S-вход триггера 16 последний переклю- З5 чается в 1", блокировка триггера 13 прекращается, он начинает переключаться импульсами, поступаюшими на С-вход триггера 13. После второго переключения на выходе триггера 13 формируется положительный перепад напряжения

1 (фиг.2, 1) под рействием которого триггер 16 возвращается в исходное нулевое ПОлОжение при кОтОРОм триг 45 гер 13 блокируется. P результате на выходе триггера 13 формируются импульсы длительностью T.=1/f,, несушие информацию о частоте f g, и . Временное положение соответствует интервалу

U g, c первом цикле. фазовые интервалы выделяются с помошью формирователя 2. Импульсы с шины 22, поступая на С-вхор триггера 26, переключают его, вызыва формирование прямоугольного напряжения (фиг ° 2,к), кото55 рое поступает íà вход элемент; 27, на другой вход которого поступает напряжение с выхора элемента 18 формирователг, 1. На Выходе эл:мента 27 формируются импульсы, временное положение которых соответствует фазовому интервалу 1 „ B первсм цикле. I x частота составлгет половину пТ макси— мально возможной.

Под действием импульсов управления происходит протекание токов перезаряда конденсатора интегратора, что Вызывает формирование выхорн-1гс наг ряжения интегратора, Е интервале 1

1 первого цикла отпирается ключ 6, в интервале 1, — ключи 7 и 8, а в интервале 1: — ключ 9,,3То вызывает прстекание токов перезаряра: в интервале U, — тока 1„-Г„/V, протекающего в цепи первого Вхога пор рейст— ием напряжения 1 „, Выхода 11 мсточника 3, В интервале 11 -. — тока I „,=

1lо7ip.2 протекающего В Цепи ВТороус входа под рействием напряжения выхОра 10 источника 3 ll -Ока обраTHOI

СВЯзи Iî,ll. с 1 р /- сс протека "шего в цепи третьern входа под гействием Выхорного напряжения детектора, в инTepEIBrIe 1;, — ToKB 1 „= — 1 „, / ". „

R,, Е,, Г „и R „сопрот Вления резисторов 30, 31, 33 и 32 cooTeeTcTaetII-Io, prIR диаграмм фиг,2 фо"мировани; н иряжения интегр тора вс ВTором it nocЛЕДУЮШИХ ЦИКГаХ ПРОИСХОДИТ аНаГОгИЧНО рассмотренному. Р интергале 1:, когра токи перезаряра отсутствуют, напргжение интегратора He vE.I seTcs, грас"ик (фиг,?,ì) имеет плоский участок, происхорит выборка, импульсом упэавлелия с шины 25 отпирается кгюч 34, конденсатор 36 заряжается ;О максимального значения выхорнсго напряr,;ения интегратора, а через ycl rti.тегь 37 это -апряженис поступает HB etlxop детектора, Работы схемы при f. gf . nosctяется с гомошью диаграмi фиг.3 pt.ã!s слуая

f, Г z. Ретектор предназначен рлг работы при соотношении частот /:, ) 0,5.

Формирование интервалов вре>,ени

U и 1, длительностью l В = С„=-t/f, произворится триггерами 1? и 14 I; логическими элементами 17 и 18 так же, как в предыдущем сгу ае, / г ительност ь цикла преобразованиг по-прежнсму pBВ— на 4T,=4/f Прнако гременное положение интервалов гремсни 1, В Отличие от предыдушего set.l leTcs от цикла к циклу, при этом интервал 1, кажрогс цикла, когда напряжение, нтервала не меняетсг, используется для выборки.

1 аксил альное значение напряжения интегратора и выходное напряжение детектора (Фиг.3, н) также меняются от цикла к циклу. Если разность частот невелика, выходное напряжение имеет переменную составляющую треугольной формы. Р результате на выходе детектора формируется напряжение, имеющее две составляющие, одна из которых зависит от разности частот, другая от разности фаз. Сигнал установки в "0" триггера 16 используется в случае, когда из-за большой длительности интервала U триггер 13 не успевает переключиться своевременно.

Предлагаемый частотно-фазовый детектор превосходит по быстродействию известные. Это позволяет при его применении улучшить качество систем

ЧФАП. Его быстродействие при преобразовании разности частот и разности фаэ практически такое же, как и при применении отдельных частотного и фазового детекторов, Система ЧФРП с предлагаемым детектором имеет одинаковые характеристики с системой, содержащей оба детектора и сумматор.

В этом случае применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить объем ЧФРИ, упростить конструкцию и повысить надежность системы ЧФГП в целом. фориула изобретения

Частотно-фазовый детектор, содержащий двуполярный источник опорных напряжений, первый выхпл которого соединен через пергый ключ с первым входом интегратора, а второй выход

5 через второй ключ — с вторым вхором интегратора, третий вход которого через третий ключ соединен с выходной шиной и выходом блока выборки и храI нения, вход которого соединен с выходол1 интегратора, и формирователь импульсов управления преобразования разности частот, вхолы которого соединены с входныии шинами, первый вы15 ход - с управляющим входом первого ключа, а второй выход - с управляющими входами второго и третьего ключей, отличающийся тем, что, \ с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены формирователь импульсов управления преобразованием разности фаз и четвертый ключ, при этом первый вход формирователя импульсов управлеу5 ния преобразованием разности фаз соединен с первым выходол1 формирователя импульсов управления преобразованием разности частот, второй вход - с второй входной шиной детектора, а выход - с управляющим входом четвертого ключа, вход которого соединен с первым выходом двуполярного источника опорных напряжений, выход — с четвертым входом интегратора, а управляющий вход блока выборки и хранения соеди" нен с третьим выходом формирователя импульсов управления преобразованием разности частот.

1515359 . Ц4 . фиг 2 фиг. 5

Составитель Е,Борзов

Редактор А.Лежнина Техрер А.Крачвук КоРРектор В.Кабаций

Заказ 6294/56 Тираж 884 рорписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. . агарина, tt II а ина 101