Управляемый генератор импульсной последовательности

 

Изобретение может быть использовано для организации устройств фазовой автоподстройки частоты. Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет привязки выходной фазы к опорному сигналу. Цель достигается тем, что в управляемый генератор импульсной последовательности введены одновибраторы, элемент задержки, элемент ИЛИ, элемент И НЕ, триггер, делитель частоты. Устройство также содержит элемент задержки, мультиплексор. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для организации устройств фазовой автоподстройки частоты.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей управляемого генератора импульсной последовательности за счет привязки выходной фазы к опорному сигналу.

На чертеже приведена функциональная схема управляемого генератора импульсной последовательности.

Устройство содержит первый одновибратор 1, первый элемент 2 задержки, второй одновибратор 3, элемент ИЛИ 4, элемент И-НЕ 5, второй элемент 6 задержки, мультиплексор 7, D-триггер 8, делитель 9 частоты, шину 10 опорного сигнала, шину 11 управления, первую 12, вторую 13, третью 14 и четвертую 15 выходные шины.

Шина 10 опорного сигнала подключена к входу первого одновибратора 1, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ 5 и к входу элемента 6 задержки, выход которого подключен к входу второго одновибратора 3, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому входу элемента ИЛИ 4 и к второму входу элемента И-НЕ 5, выход которого подключен к входу сброса первого элемента 2 задержки, выходы которого подключены к информационным входам мультиплексора 7. Шина 11 управления подключена к управляющему входу мультиплексора 7, инверсный выход которого образует первую выходную шину 12 устройства и подключен к синхровходу D-триггера 8 и к второму входу элемента ИЛИ 4, выход которого подключен к входу первого элемента 2 задержки, к счетному входу делителя 9 частоты и к второй выходной шине 13 устройства, выход делителя 9 частоты подключен к информационному входу D-триггера 8, третья 14 и четвертая 15 выходные шины устройства подключены соответственно к выходам D-триггера 8 и делителя 9 частоты, вход сброса которого подключен к инверсному выходу второго одновибратора 3.

Первый элемент 2 задержки состоит из цепи последовательно соединенных звеньев задержки, подразделяющихся на два вида.

Первый вид звеньев имеет два входа, связанных между собой функцией И, и один выход. Второй вид один вход и один выход.

Все звенья первого вида составляют начало цепи. Первый вход каждого звена подключен к выходу предыдущего звена, а первый вход начального звена является входом первого элемента 2 задержки. Вторые входы всех звеньев первого вида объединены и совместно представляют собой вход сброса первого элемента 2 задержки.

Звенья второго вида расположены последовательно после последнего звена первого вида, а вход каждого звена подключен к выходу предыдущего звена. Вход первого звена второго вида подключен к выходу последнего звена первого вида.

Выходы звеньев задержки составляют в своей совокупности выходы первого элемента 2 задержки. Эти выходы содержат выходной сигнал первого элемента 2 задержки с разной степенью задержки на различных выходах.

Устройство работает следующим образом.

Двоичное слово на адресном входе мультиплексора 7, поступающее с шины 11 управления, определяет собственную частоту генерации контура, состоящего из последовательности элементов 2, 4 и мультиплексора 7.

Перезапуск генератора осуществляется от каждого импульса, поступающего с шины 10 опорного сигнала на вход первого одновибратора 1.

Первый одновибратор 1 нормализует входной импульс и выдает на своем выходе импульс длительностью τ_DNORM, который во втором элементе 6 задержки задерживается на время τ_CLEAR и подается на вход второго одновибратора 3.

Второй одновибратор 3 формирует на выходе импульс DLD длительностью τ_DLD, поступающий на первый вход элемента ИЛИ 4.

На второй вход элемента ИЛИ поступают импульсы, порожденные колебательным процессом, происходящим в вышеописанном контуре из элементов 2, 4, мультиплексора 7.

Дизъюнкция сигналов, поступающих на входы элемента ИЛИ 4, является выходным сигналом генератора, в котором наложение импульса DLD на информацию, поступающую с инверсного выхода мультиплексора 7, служит начальным этапом формирования первого импульса очередной серии при перезапуске генератора.

Выходной импульс элемента ИЛИ 4 поступает на вход первого элемента 2 задержки и начинает циркулировать в вышеупомянутом контуре как составная часть участвующей в колебательном процессе информации.

Для того, чтобы вновь образованный контур DCO на выходе элемента ИЛИ 4 был полноценным импульсом генератора, требуется, чтобы его длительность была равна длительности полупериода собственной частоты генератора τ_о, что больше длительности импульсов DLD.

Для этого его необходимо "достроить" в последующей после окончания DLD части до нужной длительности.

Для этой цели предназначен элемент И-НЕ 5, на первый вход которого поступает с первого одновибратора 1 положительный импульс DNОRM, а на второй вход поступает с инверсного выхода второго одновибратора 3 инверсия импульса DLD с задержкой τ_CLEAR относительно импульса DNORM.

На протяжении τ_CLEAR от момента начала импульса DNORM до начала импульса DLD на вход первого элемента 2 задержки с выхода элемента И-НЕ будет поступать отрицательный импульс, который к началу импульса DLD уже успеет продвинуться на первом элементе задержки 2 настолько, что, проинвертировавшись в мультиплексоре 7 и придя на второй вход второго элемента ИЛИ 4, он частично перекроется во времени импульсом DLD, образовав в дизъюнкции с ним положительный импульс, точно соответствующий по длительности полупериоду собственной частоты генератора.

За счет изменения степени перекрытия положительных импульсов на входах элемента ИЛИ 4 происходит изменение длительности первого формируемого при перезапуске генератора импульса очередной серии DCO на второй выходной шине 13.

Второй полупериод первого после перезапуска периода DCO образуется из вышеописанного "достоверного" импульса, который в процессе циркуляции в контуре генератора проинвертируется и проявится на выходе элемента ИЛИ 4, на этот раз уже в виде паузы между импульсами.

В зависимости от значения управляющего частотой входного цифрового слова, поступающего с шины 11 управления цифрового слова на адресные входы мультиплексора 7, задержка замкнутого контура будет различной и соответственно этому собственная частота генератора также будет различной.

Это отразится на величине описанного выше перекрытия, но при этом каждая перезапускаемая по входному опорному сигналу серия импульсов DCО будет соответствовать по частоте входному управляющему частотой цифровому слову и начинаться в строгом соответствии с началом импульса входного опорного сигнала.

Из приведенного выше описания ясно, в чем заключается разница между поступающими с второй выходной шины 13 генератора, перезапускаемыми импульсами DCO и поступающими с первой выходной шины 12 импульсами фиксации фазы PHFIX.

На всем протяжении процесса генерации, кроме момента перезапуска, импульсные последовательности DCO и PHFIX, формируемые соответственно на второй 13 и первой 12 выходных шинах устройства, по частоте и по фазе идентичны.

При появлении на входе генератора импульса опорного сигнала последовательность импульсов DCO теряет свою фазу и вновь запускаемая серия начинается одновременно с началом импульса DLD, формируемого из опорного сигнала.

В этом случае оказывается невозможным сопоставление фронтов и оценка фазового рассогласования между импульсом DLD и очередным импульсом собственной выходной последовательности импульсов генератора.

Последовательность импульсов PHFIX не переключается немедленно на фазу, диктуемую опорным сигналом, а на некоторое время сохраняет состояние, обусловленное колебательным процессом замкнутого контура генератора, что позволяет сравнивать по передним фронтам эти импульсы с импульсами DLD и фиксировать значение фазового рассогласования между собственным выходным сигналом генератора и опорным сигналом.

Это происходит в случае, если импульс сброса, поступающий на вход сброса первого элемента задержки, не застигнет распространяющийся по его звеньям последний фронт собственных колебаний генератора.

D-триггер 8 и делитель 9 частоты позволяют сформировать на третьей 14 и четвертой 15 выходных шинах устройства сигналы, функционально идентичные соответственно сигналам на первой 12 и второй 13 выходных шинах, но с частотой в К раз ниже за счет деления по частоте в К раз выходного сигнала элемента ИЛИ 4 и передачи выходного сигнала делителя 9 частоты на третью выходную шину 14 через D-триггер 8, синхронизируемый сигналом, снимаемым с инверсного выхода мультиплексора 7.

Привязка выходного сигнала D-триггера к импульсам PHFIX обеспечивает изменение фазового рассогласования с дискретностью, всегда равной величине задержки одного звена первого элемента 2 задержки, не зависимой от коэффициента деления делителя 9 частоты, т.е. от значения выходной частоты устройства.

Это означает возможность неограниченного понижения частоты генератора посредством изменения коэффициента деления делителя 9 частоты при сохранении абсолютных значений разброса в длительностях периодов выходных импульсов.

Формула изобретения

УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ, содержащий первый элемент задержки и мультиплексор, информационные входы которого подключены к выходам элемента задержки, управляющие входы и инверсный выход - соответственно к шине управления и к первой выходной шине устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет привязки выходной фазы к опорному сигналу, в него введены первый и второй одновибраторы, второй элемент задержки, элемент ИЛИ, элемент И НЕ, D-триггер и делитель частоты, вход первого одновибратора является шиной опорного сигнала, а выход подключен к первому входу элемента И НЕ и к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к входу второго одновибратора, прямой выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, инверсный выход второго одновибратора подключен к второму входу элемента И НЕ, выход которого подключен к входу сброса первого элемента задержки, вход которого подключен к второй выходной шине устройства и к выходу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к инверсному выходу мультиплексора, выходы D-триггера и делителя частоты подключены соответственно к третьей и четвертой выходным шинам устройства, выход элемента ИЛИ к счетному входу делителя частоты, выход которого подключен к информационному входу D-триггера, синхровход которого подключен к инверсному выходу мультиплексора, инверсный выход второго одновибратора подключен к входу сброса делителя частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1