Дискретное фазосдвигающее устройство

 

Использование: импульсная техника, в устройствах автоматического управления и контроля в каналах цифровых следящих систем . Сущность изобретения: устройство содержит: опорный генератор, делитель частоты, логическую схему И, инвертор, 3 регистра памяти, группу ключей, блок синхронизации . 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 25/04 госудАРственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гкнт сссР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863479/21 (22) 31,08.90 (46) 30,08.92. Бюл, № 32 (71) Московское конструкторские бюро

"Компас" (72) Ю,Б.Розенберг (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1666970, кл. G 01 R 25/04, 1989.

Ицхоки Я.С„Овчинников Н.И, Импульсные и цифровые устройства М.:Сов. радио.

1972.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматического управления и контроля в каналах цифровых следящих систем.

Наиболее близким к предлагаемому является ФСУ, которое содержит опорный генератор, формирующий на своем выходе тактовые импульсы q=2 (q — скважность), два делителя частоты с одинаковым коэффициентом деления (К), логическую схему И, подключенную к выходам соответствующих разрядов первого делителя частоты, регистр памяти кода фазы и блок синхронизации. Вход первого делителя частоты соединен непосредственно с выходом опорного генератора, а вход второго делителя частоты соединен с выходом опорного генератора через инвертор. Это обеспечивает постоянный сдвиг на 1/2F (F — частота тактового генератора) моментов переключения первого и второго делителей частоты. Выходы первого и второго делителей частоты являются соответственно первым и вторым (управляемым и неуправляемым) выходами устройства. Блок синхронизации предназ5U 1758582 А1 (54) ДИСКРЕТНОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО (57) Использование: импульсная техника, в устройствах автоматического управления и контроля в каналах цифровых следящих систем. Сущность изобретения: устройство содержит: опорный генератор, делитель частоты, логическую схему И, инвертор, 3 регистра памяти, группу ключей, блок синхронизации. 4 ил. начен для предотвращения сбоев ФСУ во время переходного процесса при изменении кода фазы, что обусловлено асинхронностью входных сигналов "Запись" и "Пуск" сигналу опорного генератора.

Принцип действия ФСУ, основан на однократном изменении коэффициента деления второго делителя частоты при изменении кода в регистре памяти.

Как следует из принципа действия ФСУ его разрешающая способность hp составляет Лр =360/К.

Таким образом, целью изобретения является увеличение разрешающей способности ФСУ по управлению дискретным сдвигом фазы (уменьшение величины дискрета фазы) без соответствующего увеличения частоты опорного генератора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема блока синхронизации; на фиг. 3 и 4 — временные диаграммы сигналов в характерных точках устройства.

Дискретное фазосдвигающее устройство (фиг. 1) содержит опорный генератор 1, делитель 2 частоты, элемент И 3, инвертор.1758582

4, первый, второй и третий регистры 5-7 д1). Выход первого разряда регистра 6соепамяти, группу 8 ключей. блок 9 синхрони- диен с входом первого разряда регистра 7, запись в который происходит по переднему

Выходделителя 2 частоты является пер- фронту тактового импульса, поступающего вым выходомустройства.Точка соединения 5 с выхода генератора 1 (фиг. 3а, д). За счет выходов группы 8 ключей является вторым временногосдвига наТ/2тактовых импульсов регистров б и 7 выходные сигналы соотБлок 9 синхронизации (фиг. 2) содержит ветствующих разрядов сдвинуты на Т/2 по регистр10 памяти, группу11 ключей, инвер- отношению к их входным сигналам. Таким торы 12, 13, первый и второй 0-триггеры 14, 10 образом регистры б и 7 формируют (2К-1)

15. периодических импульсных последовательСущность изобретения заключается в ностей (фиг. Зд1...дт), сдвинутых одна отнотом, что посредством двух регистров памя- сительно другой на Т/2. ти, тактовые сигналы которых смещены во Функциональные блоки из генератора времени на 1/2Г(Р— частота опорного гене- 15 1, делителя 2, элемента И 3, инвертора 4, ратора) формируется 2К импульсных перио- регистров 6, 7 памяти с соответствующидических последовательностей таким ми связями эквивалентны многофазнообраза.|, что сдвиг фаз между двумя сосед- му мультивибратору (2), выходами ними после,повательностями составляет которого в порядке возрастания фазы

36ОО/2К. Группой из2К ключей осуществля- 20 являются: 1 разряд регистра 7 (p = О), 2 о ется подкл:очение одной иэ последователь- разряд регистра. 6 (p = 360 /2К), 2 разряд ностей к выходу устройства. Выбор регистра7(р=360 /2К2),...1разрядрегистимпульсной последовательности осуществ- ра б(у= 360 /2К(2К-1). ляется заданием требуемого кода в буфер- Сигналы с этих выходов поступают на ный регистр (регистр фазы), выходы 25 входы соответствующих ключей группы 8 соответствующих разрядов которого соеди- управляемых выходным сигналом регистра нены с управляющими входами соответст- 5. Выбор (задание) требуемой фазы осущевующих ключей. Посредством блока ствляется замыканием одного из 2К ключей синхронизации поддерживается непрерыв- группы (остальные ключи разомкнуты). Это ность фазы выходного сигнала при смене ЗО достигается записью соответствующего коинформации (кода фазы) на входе устройст- да в регистр 5 — в одном разряде лог."1", в ва. остальных разрядах лог."О".

Дискретное фазосдвигающее устройст- Приведенные на фиг. 3 временные диагво работает следующим образом, раммы соответствуют ФСУ с К=4 и дискре3а исходное состояние примем такое, 35 том фазового сдвига Ьр = 360/2К= 45О. В при котором оба триггера блока 9 синхрони- этом ФСУ регистр 6 четырехразрядный, резации находятся в состоянии "Ноль", в од-, гистр 7 — трехразрядный, блок 8 содержит 8 ном иэ разрядов регистра 5 (например, в ключей, регистр 5 — восьмираэрядный.,Депервом разряде) записан код лог."1", в ос- литель 2 частоты выполнен на основе двухтальных разрядах лог."О". 40 разрядного двоичного счетчика. За начало

При этом первый ключ группы 8 ключей отсчета принят передний фронт выходного замкнут (остальные ключи разомкнуты) и «е- сигнала генератора 1, соответствующий рез него выход первого разряда регистра 7 комбинации 00 делителя 2 частоты. подключен к второму выходу устройства. В общем случае диапазон фаз ФСУ в

На выходе элемента И 3 периодически 45 пределах одного фазового цикла (360 ) соодин раз за период выходного сигнала де- ставляет 2К дискретных значений. Минилителя 2 частоты формируется импульс, „„360 длительность которого равна периоду опорного генератора 1 (фиг. За,в). Коэффи- Обоэначим через р1 и р текущее и циент делителя 2 равен К. Таким образом, 50 новое значения фаз. скважность (q) импульсов на выходе схемы

3 равна q= K. Этот сигнал поступает на p2 — У1 + ЬУ, (1) вход первого разряда регистра 6, тактовый сигнал которого при помощи инвертора 4 где Ьу- приращение фазы, которое может смещен на Т/2 (Т вЂ” период сигнала опор- 55 быть как положительным, так и отрицательного генератора 1) по отношению ктактово- ным. му сигналу делителя 2 (фиг. Зб). При атом p>, pz и Ар могут быть выражены сигнал на выходе первого разряда регистра числом минимальных дискретов фазы ри,, 6 повторяет сигнал на его входе со смеще- тогда нием в сторону запаздывания на Т/2 (фиг. 3

1758582 у1 = Лфмин 11 ° Ъ = Л Рмин 12

hp =Лфмин 13 (2) 5 где i =О... (2К вЂ” 1) для pi u pz

i = О... (2К-4) для Лр.

Из (1) и (2) получим

10 (3) 12 = 11+ 13

Здесь l> и 12 имеют смысл порядковых номеров замкнутых ключей в группе 8, соответствующих фазам р1 и щ, а lз — число минимальных дискретов фазы hr », соответствующее приращению фазы hp, При задании кода 12 в регистр 10 необходимо учитывать цикличность фазы, из чего следует, что при hp > О и значениях 12, вычисленных по формуле (3), превышающих (2К вЂ” 1), иэ полученного результата необходимо вычитать величину 2К, а при hp < 0 и получении при вычислении по формуле 3 отрицательного результата к нему необходимо прибавить величину 2К, Пример. Пусть К = 16, I < = 28, 1з = 5, тогда 2К = 32, 2К вЂ” 1 = 31, 30

l2 = l1 + l3 = 28 + 5 = 33, 12=11+ 1з=3— - 5 = -2, так как 12 < О, то для нахождения номера замкнутого ключа к значению 12 необходимо прибавить число 2К

i 2= 12+2K =-2+32 =30, что соответствует фазе выходного сигнала

ФСУ

Р2 h,Рмин 12= 11,25 30 = 337,5, При некоторых применениях ФСУ, например, в цифровых следящих системах, возникает необходимость поддержания нетак как i2 > 2К вЂ” 1.

Для нахождения номера замкнутого ключа из значения 12 необходимо вычесть число 2K=32. 35

l 2 = 12-2К = 33-32 = 1, что соответствует фазе выходного сигнала ФСУ p2=

= h » 12-- 360/2К 1 = 11,250, т.е, новому значению фазы соответствует ключ с номером 1.

Рассмотрим числовой пример с отрицательной величиной hp.

К = 16, 11 - 3, Л p = -5 Л у"мин, (13 = -5) прерывности фазы сигнала на его выходе, т.е. при дискретном изменении фазы

p2 = + hp (где р< и p2 — старое и новое значения фазы, hp — фазовый сдвиг) должна быть исключена возможность самопроизвольного добавления или потери целого числа циклов. При некоторых применениях указанные требования по непрерывности фазы должны выполняться как при положительном, так и при отрицательном знаке прекращения фазы Лp.

Как уже указывалось непрерывность фазы (в указанном смысле) обеспечивается блоком 9 синхронизации, который работает следующим образом.

Блоком синхронизации (Bblx.1) форл . 1руется импульс записи регистра 5, по переднему фронту которого s регистр переписывается информация (код фазы) из первой группы разрядов регистра 10 блока

9. Условие непрерывности фазы будет выполняться, если во время записи информации в регистр 5 логические уровни сигналов на информационных входах коммутируемых ключей группы 8 будут одинаковы (например, лог."О").

В этом случае отсутствует переходный процесс на выходах ключей. Для этой цели во вторую группу разрядов регистра 10 с шины кода одновременно с информаци и о фазе выходного сигнала ФСУ записывл: тся информация о временном положении переднего фронта, формируемого блоком 9 импульса записи.

В блоке 9 имеется группа 11 ключей, аналогичная группе 8 ключей устройства, Одноименные информационные входы обеих групп ключей соединены. Управляющие входы ключей 11 соединены с выходами соответствующих разрядов регистра 10.

Информацией о временном положении импульса записи регистра 5 является код номера замыкаемого ключа из группы 11.

При этом необходимо учитывать знак приращения фазы.

При hp > О номера эамыкаемых ключей групп 8 и 11 одинаковы и соответствуют новому значению фазы р2.

При hp < 0 номер замыкаемого ключа в группе 11 должен соответствовать значению фазы р>, т.е. старому значению фазы выходного сигнала.

По переднему фронту импульса записи, поступающего на вход 1 блока 9 в регистр

10 с шины кода записывается информация о фазе выходных сигналов «DCY (первая группа разрядов) и моменте времени смены фазы (вторая группа разрядов). При этом происходит переключение ключей группы

11, и на вход инвертора 12 поступают импульсы одной из 2К выбранных последовательностей.

По заднему фронту импульса записи в

D-триггер 14 записывается лог."1", которая по заднему фронту импульса на выходе группы 11 ключей будет записана в D-триггер 15, а триггер 14 по входу R будет установлен в ноль. Переход D-триггера 15 иэ состояния лог."0" в состояние лаг."1" соответствует переднему фронту формируемого на его выходе импульса записи регистра 5 (фиг. 4л). При этом выполняется условие непрерывности фазы — в момент перекл>ачения входные сигналы переключаемых ключей (фиг. 4дг, д5) одинаковы (лог. "0").

Задним фронтом следующего импульса на выходе группы 11 ключей в триггер 14 будет записан лог. "0" ° что соответствует исходному состоянию блока 9 синхронизации, После этого устройство готово к новому циклу фазового сдвига.

Диапазон фазовых сдвигов ФСУ, в котором обеспечивается непрерывность фазы, составляет Л Ъи» ... (360 — 3 Лр>, >я).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает минимальный дискрет фазового сдвига, равный 360 /2K. т,е. его разрешающая способность вдвое больше, чем у известного устройства, Устройство также позволяет сохранять непрерывность фазы выходного сигнала в широком диапазоне фазовых сдвигов.

Формула изобретения

1. Дискретное фазосдвигающее устройство, содержащее последовательна соединенные опорный генератор и делитель частоты с коэффициентом деления К, выход которого является первым выходам устройства, элемент И, входы которого соединены с выходами соответствующих разрядов делителя частоты, инвертар, вход которого соединен с выходом опорного генератора, первый регистр памяти и блок синхронизации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовым и информационным входами первого регистра памяти, первый и второй входы блока синхронизации соединены соответственно с шинами записи и кода,отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, в него введены второй

К-разрядный и третий (К вЂ” 1)-разрядный регистры памяти, тактовые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора. К вЂ” 1 первых выходов второго регистра саединеныс одноименными входами третьего регистра, i-е выходы третьего регистра соединены с (>+1)-ми входами второго регистра и соответствующими нечетными разрядами третьего входа блока синхронизации, первый информационный вход второго регистра соединен с выходом элемента

И и (2К-1)-м разрядом третьего входа блока синхронизации, группа из 2К ключей, выходы которой соединены вторым выходом устройства, управля>о>дие входы соединены с выходами соответствующих разрядов первого регистра памяти, нечетные информационные входы, кроме {2 К вЂ” 1)-ro, соединены с соответствующими информационными выходами третьего регистра памяти, а (2K — 1)-й вход соедине» с выходом элемента И, четные информационные входы группы кл>очей, кроме 2К-ro, соединены соответственна с вторым и последующими выходами второго регистра памяти и соответствующими четными разрядами третьего входа блока синхронизации, а 2К-й вход соединен с первым выходом второго регистра и 2К-м разрядом третьего входа блока синхронизации, 2. Устройство па п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чта блок синхронизации садер>кит группу из 2К ключей, информационные входы которых явля>отся третьим входом блока, регистр памяти, вход записи и информационный вход которого является соответственно первым и вторым входами блока синхронизации, а первая и вторая группы выходов разрядов регистра являются соответственно вторым выходом блока синхронизации и управляющими входами соответствующих ключей, первый и второй

D-триггеры, первь>й и второй инвертары, входы которых соединены соответственно с первым входом блока синхронизации и с выходами кл>очей, а выходы — соответственно с тактовыми входами первого и второго

О-триггеров, информационный вход первого D-триггера соединен с входам логической

50 единицы, ега установочный вход соединен с выходом второго D-триггера и первым выходом блока синхронизации, а выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера.

1758582

1758582

1758582

1758582

ЛП.ПЛЛЛЛЛ 1ЛЛЛЛЛЛ Г

ПЛ ГШХШЛЛ ELI

„гатс угП К ац

p g $

Составитель С,Чернякова

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Редактор СЛисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2998 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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