Устройство фазовой автоподстройки частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сециалистическкх

Рес ублик (11) 621060 с

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 050476 (21) 2341543/18-09 с присоединением заявки Рй(51) М. Кл., ч н 03 В 3/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

{23) Приоритет(53) УДК 621, 396.662 (088. 8) (43) Опубликовано250878. Бюллетень % 31 (45) Дата опубликования описания 100778 (72) Автор изобретения

Ю.И,Алехин

Pl) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТО ОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерительной технике и радиосвязи, где требуется формировать сигналы со стабильностью частоты опорного сигнала.

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управляемый генератор, преобразователь частоты, формирователь импульсов, ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминающий элемент и Фильтр нижних частот 1) .

Цель изобретения — расширение полосы захвата.

Для этого в устройстве фаэовой автоподстройки частоты, содержащем соединенные в кольцо управляемый генератор, преобразователь частоты, формирователь импульсов, ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминающий элемент и фильтр нижних частот, между выходом фор- мирователя импульсов и входом управления генератора пилообразного напряжения включены последовательно соединенные детектор разности частот, первый триггер, первый и второй элемен ты И-НЕ, а между другим выходом детектора разности частот и другим входом второго элемента И-НЕ включен второй триггер, при этом к другим выходам обоих триггеров подключен блок сброса, выход которогз подключен к выходам сброса обоих триггеров, а к другим входам детеКтора разности частот и первого элемента

И-НЕ подключен датчик опорных сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства на фиг. 2 — эпюры напряжений.

Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит соединенные в кольцо управляемый генератор 1, преобразователь частоты 2, формирователь импульсов 3, ключ 4, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения 5, запоминающий элемент 6 и фильтр ниж" них частот 7. Иежду выходом формирователя импульсов 3 и входом управления генератора 5 включены последовательно соединенные детектор разности частот 8, первый триггер 9, первый 10 и второй ll элементы И-ИЕ.

621060

)Между другим выходом детектора 8 и другим входом второго элемента И-НЕ

ll включен второй триггер 12. При ,этом к другим выходам обоих триггеров

9 и 12 подключен блок сброса 13, выход которого подсоединен к входам сброса обоих триггеров 9 и 12. К дру5 гим входам детектора 8 и первого элемента И-НЕ 10 подключен датчик 14 опорных сигналов, делитель частоты

15.

Устройство работает следующим образом.

В режиме синхронизации, когда частота опорного сигнала на входе 16 равна и кратна частоте выходного сигнала формирователя импульсов 3, на .)5 входы первого 10 ч второго ll элементов И-НЕ с первого 9 и второго 12 триггеров поступает высокий потенциал. Импульсы опорного сигнала, сформированные датчиком 14 опорного сигнала, проходят в этом случае на вход запуска генератора 5 пилообразного напряжения1 На клЮч 4 периодически поступает пилообразное напряжение. В момент;прихода на управляю- 25 щий вход ключа 4 импульса с формирователя импульсов 3 ключ 4 открывается на короткий промежуток времени, и запоминающий элемент 6 запоминает величину напряжения, поступающего с генератора 5. Величина заполненного напряжения пропорциональна разности фаэ опорного сигнала и сигнала с выхода преобразователя частоты 2, поэтому отфильтрованное фильтром нижних частот 7 это напряжение корректирует все уходы частоты управляемого генератора 1 °

При отсутствии синхронизации на одном из выходов детектора разности 40 частот 8 проявляются импульсы, и первый 9 или второй 12 триггер, выдает низкий потенциал. В результате импульсы опорного сигнала не проходят на вход запуска генератора пилообраз- 45 ного напряжения 5, и он выдает минимальное или ьаксимальное напряжение в зависимости от знака частотной расстройки. На входе фильтра 7 устанавливается такое же по величине напряжение, которое сохраняется до тех пор, пока устройство фазовой автоподстройки частоты не войдет в режим синхронизации. Так как максимальное и минимальное напряжения на входе фильтра 7 соответствует частотным расстройкам, равным полосе синхронизации, захват s устройстве возможен при любых частотных расстройках, лежащих в пределах полосы синхронизации.

Эпюры напряжений поясняют работу 60 устройства и приведены для случая, . когда в начальный момент времени частота опорного сигнала на входе 16 выше частоты сигнала на выходе преобразователя частоты 2, кроме того, 65 коэффициент деления делителя частоты

15 взят равным единице.

Из опорного сигнала в датчике ойорных сигналов 14 формируют импульсы (см. фиг. 2а), длительность которых определяет продолжительность прямого и обратного ходов пилообразного напряжения генератора пилообразных напряжений 5.

Эти импульсы проходят через первый

10 и второй 11 элементы И-HE на вход запуска генератора 5 до тех пор, пока в интервале между двумя импульсами с выхода формирователя импульсов 3 (см фиг. 2б) не окажутся два импульса опорного сигнала. В этот момент времени детектор разности частот 8 на своем выходе, соединенном с первым триггером 9, вырабатывает короткий импульс (см. фиг. 2в). Первый триггер 9 опрокидывается этим импульсом, и на его инверсном входе уста навливается низкий потенциал (см. фиг. 2д). Состояние второго триггера

12 при этом сохраняется неизменным (см. фиг. 2г),так как блок сброса 13 запрещает прохождение перепада с выхода первого триггера 9 из-за низкого потенциала на его втором входе, соединенном с выходом второго триггера 12. В результате того, что с первого триггера 9 на второй элемент

И-HE 11 подается низкий потенциал, прохождение импульсов опорного сигнала на вход запуска генератора 5 прекращается, и на его выходе вместо пилообразного напряжения устанавливается постоянное напряжение, равное по величине амплитуде пилообразного напряжения (см. фиг. 2ж) . При открывании ключа 4 импульсами формирователя импульсов 3 запоминающий элемент 6 запоминает теперь постоянное напряжение с выхода генератора 5 (см. фиг. 2з). Это приводит к тому, что управляющее напряжение на выходе фильтра нижних частот 7 начинает нарастать (см. фиг. 2и) со скоростью, определяемой постоянной времени фильтра нижних частот 7.

Увеличение управляющего напряжения повышает частоту управляемого генератора 1 и через некоторый промежуток времени между двумя импульсами опорного сигнала оказываются два импульса с выхода формирователя импульсов 3.. Детектор разности частот 8 в этом случае выдает импульс на своем выходе, соединенном со вторым триггером 12 (см. фиг. 2г). С приходом этого импульса второй триггер

12 опрокидывается, но тут же возвращается в исходное состояние (см. фиг. 2е) блоком сброса 13, так как на

его второй вход подается высокий потенциал с первого триггера 9, разрешающий прохождение перепада со второго триггера 12 на входы сброса

5 62 первого 9 и второго 12 триггеров.

Одновременно выходной импульс блока сброса 13 опрокидывает первый триггер

9, устанавливая на его инверсном выходе высокий потенциал (см. фиг. 2д).

Второй элемент И-НЕ 11 начинает пропускать импульсы опорного сигнала на вход генератора пилообразного напряжения 5, и устройство фазовой автоподстройки частоты входит в обычный режиА синхронизации, корректирующий уходы управляемого генератора 1.

В случае, когда в начальный момент времени частота опорного сигнала на входе 16 ниже частоты сигнала на выходе преобразователя частоты 2, процессы в устройстве фазовой автоподстройки частоты при вхождении в синхронизм происходят аналогичным образом.

Отличие заключается только в том, что детектор разности частот 8 выдает сначала импульс на своем выходе, соединенном со вторым триггером 12. Опрокидывание второго триггера приводит к прекращению подачи импуЛьсов опорного сигнала на генератор пилообразного напряжения 5 и устанавливает на его входе запуска низкий потенциал. В этом случае генератор 5 выдает минимальное постоянное напряжение. На выходе запоминающего элемента 6 так же устанавливается минимальное вы" ходное напряжение, и частота генератора пилообразного напряжения начинает понижаться до тех пор, пока не наступит режим синхронизации.

Если s устройстве фазовой автоподстройки частоты частота опорного сигнала на входе 16 в целое число раз превышает частоту сигнала на выходе преобразователя частоты 2, то поскольку детектор разности частот 8 нормально функционирует только когда частоты его входных сигналов отличаются не более чем в два раза, то между выходом датчика опорных сигналов 14

1060 и входом детектора разности частот

8 необходимо включать делитель частоты с соответствующим коэффициентом деления.

Таким образом, устройство фазовой автоподстройки частоты позволяет расширить полосу захвата, увеличить быстродействие устройства н получить хорошую фильтрацию побочных напряжений.

Формула изобретения устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управляемый-генератор, преоб15 раэователь частоты формирователь им пульсов, ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминающий элемент и фильтр нижних частот, 20 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения полосы захвата, между выходом формирователя импульсов и входом управления генератора пилообразного напряжения включены последовательно соединенные детектор разности частот, первый триггер, первый и второй элементы И-НЕ, а между другим выходом детектора разности частот и другим входом второго элемента И-НЕ включен второй триггер, при этом к другим выходам обоих триггеров подключен блок сброса, выход которого подсоединен к входам . сброса обоих триггеров, а к другим входам детектора разности частот и первого эле 6 мента И-НЕ подключен датчик опорных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Зарецкий М.М. и др. Синтезаторы

40 частоты с кольцом фазовой автоподстройки, Л.О., Энергия, 1974. с.14

15, 87-88.

621060

4ье.Р

Составитель Л.Каграманова

Техред Н.Бабурка Корректор Ц.Мельниченко

Редактор Т.Иванова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4673/50 Тираж 1086 Подписное.ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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