Устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов Советский патент 1983 года по МПК H04L7/02 

Ot)

ю

00

00

Изобретение относится к области телеграфной связи, а именно к синхронизации приемника с передатчиком, и предназначено для дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов местного генератора приемника под фазу значащих моментов принимаемого сигнала.

Известно устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные блок выделения знача1дих моментов принимаемого сигнала, блок исключения импульсов, делитель частоты и фазовый дискриминатор, второй вход которого подключен к входу блока исключения импульсов, а выход к одному из входов блока формирования импульсов, другой вход которого через блок исключения импульсов подключе к выходу задающего генератора, а выход - к второму входу делителя частоты Г .

Недостатком данного устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов является невысокая помехоустойчивость при приеме дискретных сообщений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, выход которого через блок исключения импульсов подключен к второму входу делителя, выход которого через фазовый дискриминатор подключен к второму входу блока исключения импульсов, а через элементы И-НЕ к соответствующим входам блока переключения импульсных последовательностей, к другому .ВХОДУ которого подключен выход блока вьщеления значащих моментов 2j .

Однако известное устро;- ство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов не может осуществить более точную подстройку фазы тактовых импульсов, чем период следования имп льсов задающего генератора. Если же; такая необходимость возникает, то необходимо увеличивать частоту задающего генератора. Но если частота следования импульсов задающего генератора уме равна предельной рабочей частоте применяемых микросхем, то необходимо заменить часть микросхем более высокочастотными, что не всегда возможно.

Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения блока выделения значащих моментов и фазового дискриминатора.

Цель достигается тем, что в устройство дискретной автоподстройки

фазы тактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а такж блок переключения импульсных последовательностей, введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входам делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных последовательностей, второй и третий входы которого подключеныК третьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к ne Boiity входу которого подсоединен выход задающего генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второй выходы делителя частоты соответственно, третий выход которого подсоединен к пятому входу блока переключения импульсных последовательностей, при этом выход задающего генератора подсоединен к входу инвертора.

На фиг,1 изображена структурноэлектрическая схема устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства при отстаивании фазы тактовых импулксов от фазы значащих .моментов принимаемого сигнала; на фиг.З - временные диаграглмы работы при опережении фазой тактовых импульсов фазы значащих моментов принимаемого сигнала.

Устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов содержит задающий генератор 1, блок 2 выбора триггера, состоящий из триггера 3 привязки, триггера 4 Зсщержки элемента И 5, элемента И-НЕ б, инвертора 7, элемента И 8, элемента И-НЕ 9, инвертора 10, инвертора 11, блок 12 переключения импульсных последовательностей, состоящий из элементов 13-15 и триггера 16, инвертор 17, делитель 18 частоты, состоящий и инвертора 19, триггеров 20 и 21 второй ступени, триггеров 22 и 23 и элемента И-НЕ 24 первой ступени.

Устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов работает следующим образом.

Последовательность импульсов с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия, формируемая инвертором 17, поступают на счетные входы триггеров 22 и 23 соответственно.Эти

триггера равноправны и вместе образуют первую ступень делителя 18 частоты. В каждый момент времени работает только один из этих триггеров, а второй остановлен в состоянии, при

котором на его выходе присутствует потенциал логической единицы (фиг,2, м,н) . Такая работа элементов первой ступени делителя 18 частоты достигается за счет подачи на входы установки триггеров 22 н 23 сигналов управления с выходов блока 2 выбора триггера. При этом каждый триггер связан с отдельным выходом блока 2 выбора триггера. Ка одном из этих выходов присутствует потенциал логической единицы, а на другом - потенциал логического нуля (фиг.2 д,ж). Тот триггер первой ступени делителя 18 частоты, на управляющем входе которого присутствует потенциал логической единицы, делит частоту входного сигнала, а второй триггер в это время остановлен (фиг.2, м, н). Выходные сигналы этих триггеров объединяются элементом И-НЕ 24. За счет того, что на выходе остановленного триггера присутствует потенциал логической единицы, на выход элемента И-НЕ 24 в каждый момент времени проходит выходной сиг нал того триггера, который в данный момент времени работает (фиг.2 м,н, о. Этот сигнал после инверсии посту пает на вход триггера 20, являющего,ся второй ступенью делителя частоты Блок 2 выбора триггера в неразделенной форме выполняет функции блок выделения значащих моментов принимаемого сигнала, фазового дискриминат ра, а также блока управления первой ступенью делителя частоты. Принимае мый сигнал поступает на вход двухра рядного регистра сдвига, образованного инвертором 11 (и триггерами 3 4). Триггер 3 выполняет привязку импульсов принимаемого сигнала к заД ним фронтам импульсов с выхода перво ступени делителя 18 частоты, т.е. к импульсам с выхода элемента И-НЕ 24 (фиг.2 б, о). Второй триггер 4 задер живает привязанные импульсы на величину, равную периоду следования импульсов задающего генератора 1, : т.е. моменты срабатывания этих триг геров 3 и 4 жестко сопряжены с номером триггера, работающего в данный момент в первой ступени делителя 18 частоты, и, следовательно, имеется сопряжение и с одним из фронтов импульсов задающего генератора 1. Действительно, если при появлении значащего момента принимаемого сигнала в первой ступени делителя 18 частоты работает триггер 23, на вход которого постоянно поступает последователь ность импульсов непосредственно с выхода задающего генератора 1,- триггер 3 привязки совмещает этот значащий момент с задним фронтом одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 24 (фиг.2 б, о). Но это означает сов мещение его с задним фронтом одного из импульсов задающего генератора 1 (фиг. 2, а, б) , так. как моменты срабатывания триггера 23 совпадают с задними фронтами этих импульсов (фиг.2, а, н), а на выход элемента И-НЕ 24 проходит сигнал с выхода работающего триггера 23 первой ступени делителя 18 частоты (фиг.2, м, н, о) . Но после смены работающего триггера в первой ступени делителя 18 частоты работает триггер 22, на вход которого постоянно поступает последовательность импульсов задающего генератора 1 через инвертор 17. Если при работе триггера 22 появляется значащий момент принимаемого сигнала, триггер 3 привязки.также совмещает его с задним фронтом одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 24. Но в отличие от предыдущей ситуации это означает совмещение его с передним фронтом одного из импульсов задающего генератора 1, так как моменты срабатывания триггера 22 совпадают с передними фронтами этих импyJ:ьсов (фиг.2,а,м). Таким образом, момент срабатывания триггера 3 привязки поочередно совпадает с задним и передним фронтами одного из импульсов задающего генератора 1. . Для триггера 4 задержки уже невозможно использовать импульсы с выхода первой ступени делителя 18 частоты в качестве тактовых импульсов. Он должен обеспечить задержку, равную одному периоду следования импульсов задающего генератора 1. Но из-за смены работающего триггера в первой ступени делителя 18 частоты, которая происходит в момент срабатывания триггера 3 привязки, следующий задний фронт иг-тульса на выходе первой ступени делителя 18 частоты появляется только через полтора периода следования и 4пyльcoв задающего генератора 1, если фаза тактовых импульсов отстает от фазы значащих моментов принимаемого сигнала (фиг. 2, а, 6f о , Если тактовые импульсы опережают по фазе значащие моменты, это событие наступает только через два с половиной таких пери- ода (фиг.3, а, б, о). Поэтому тактовые импульсы на триггер 4 задержки подаются через блок 12 переключения импульсных последовательностей. Причем эти импульсы формируются так, чтобы при работе триггера 23 на триггер 4 залер,кки поступали импульсы непосредственно от задающего генератора 1, а при работе триггера 22 эти импульсы должны поступать через инвертор 17, т.е. делитель 18 частоты и триггер 3 привязки должны работать на одних и тех же последовательностях импульсов или, что то же самое, на одних и тех же фронтах импульсов задающего генератора 1, Формируются тактовые импульсы для триггера 4 задержки следующим образом. Импульсная последовательность с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия поступают на входы элементов -И-НЁ 14 и 13 соответственно. На вторые входы этих ячеек поступ ают управляющие сигналы с выходов Q и Q триггера 16. В результате на выход элемента И-НЕ 15 в каждый момент времени проходит только одна из этих последовательностей (фиг.2, и-л). QvieH.a тактовых и /myльcoв на входе триггера 4 задержки происходит только после того, как он сработает Это достигается За счет того, что на входы триггера 16 поступают выход ные сигналы с обоих выходов триггера 4 задержки, а в качестве тактовых импульсов триггера 16 .используется инверсия сигнала с выхода первой сту пени делителя 18 частоты, т.е. выход ной сигнал инвертора 19. Из временных диаграмм (фиг.2, в, п, и фиг.З, в, п видно, что ближайший задний фронт импульса на выходе инвертора 1 всегда появляется только после срабатывания Триггера 4 задержки и смена тактовых импульсов в этот момент не может tiapyiiMTb работу триггера 4 задержки. Поэтому даже нет необходимости бороться с пролазом, возника ющим в момент смены тактовых импульсов (фиг.2, 3, л и фйг.З, 3, л. При 1аличии импульсов информации на входе возможны две ситуации: тактовые импульсы отстают по фазе от значащих моментов принимаемо.го сигнала и тактовые импульсы опережают по фазе значащие моменты. В первой ситуации появившийся значащий момент по времени совпадает с наличием по-, тенциала логического нуля на выходе последнего триггера. 21 делителя 18 частоты, а во второй - с потенциалом логической единицы на этом выходе. Эти ситуации можно рассматривать как два различных режима работы устройства автоподстройки фазы тактовых импульсов. Если тактовые импульсы отстают по фазе от значащих моментов принимаемо го сигнала, на выходах элементов 5 и 8 постоянно присутствует потенциал логической единицы (фиг.2, г, е под действием потенциала логического нуля, поступающего с выхода последнего триггера 21 делителя 18 частоты. 13 результате потенциалы на выходах инверторов 7 и 10 совпадают соответс;твенно с потенциалами на выходах Q и 5 триггера 3 привязки (фиг.2, б, д ж. При появлении значащего момента принимаемого сигнала состояние триггера 3 привязки изменяется, Изменение прои-сходит в соответствии с указанным в момент окончания одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 24. в этот же момент изменяются потенциалы на выходах инверторов 7 и 10 {т.е. на выходах блока 2 выбора триггера) В результате этого при изменении состояния триггера 3 привязки прекращается работа того триггера в первой ступени делителя 13 частоты, который работал перед этим. На его выходе устанавливается постоянный потенциал логической единицы (фиг.2, б, д, н. Одновременно начинается работа другого триггера в первой ступени делителя 18 частоты. Первое переключение его происходит спустя половину периода следования импульсов задающего гёнер-атора 1 после смены управляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера (фиг.2, д, ж, м) . За счет этого на выходе элемента Н-НЕ 24 один из периодов .импульсов укоротится на величину равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1 (фиг.2,о|. Причем укорачивается тот период, который следует сразу же за моментом смены управляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера. Вследствие этого фаза тактовых импульсов сдвигается в сторону опережения на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это видно, если сравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы с подстройкой фазы (фиг.2,п) с последовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала (фиг.2, р}, После включения нового тригг.ера в первой ступени делителя 18 частоты блок 12 переключения импульсных последовательностей заменяет пocJШдoвaтeльнocть импульсов на входе триггера 4 задержки. Это происходит при изменении состояния триггера 16, .вызванном переписыванием в него нового состояния триггера 4 задержки в момент окончания одного из импульсов на выходе инвертора 19 (фИг.2, в, 3, п). Такая замена последовательности позволяет осу14ествить задержку привязанных импульсов ровно на один период слер дования импульсов задающего генератора 1 независимо от того, какой из триггеров первой ступени делителя 18 частоты работает в данный момент. Если тактовые импульсы опережают по фазе значащие моменты принимаемого сигнала, производится смена триг гера в первой ступени делителя 18 частоты, но включение нового триггера, в отличие от предыдущего случая, происходит с эгщерлской относительно момента остановки предьщущего триггера в первой ступени делителя. Величина этой задержки равна одному периоду следования импульсов задающего генератора 1, Смена триггера происходит так же, как и при отставании фазы тактовых импульсов. Поэтому для понимания работы в ранном случае достаточно только рассмотреть, как осуществляется задерж ка включения нового тригггера в первой ступени делителя 18 частоты. Задержка включения нового триггера достигается с помощью запрещающего строба длительностью в один период следования импульсов задающего генератора 1, Стробы формируются элементами 5 и 8 по принципу выделения значащих моментов принимаемого сигнала,.так как в данном случае на третьи входы этих злементов поступает потенциал логической единицы с выхода последнего триггера 21 делителя 18 чаозготы. При этом элемент И 5 формирует запрещающий строб при появлении импульса информации- (фиг.3, б-г), а-элемент Н 8 точно так же формирует строб при завершении этого импульса. Так как на фиг.З показано формирование строба только элементом И 5 то дальнейшая работа описывается применительно к этой ситуации. Работа устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов при формировании строба элементом И 8 ничем не отличается от этой ситуаций, только вместо элементов 5-7 не обходимо рассматривать соответствен но элементы 8-10 и иметь в виду,что осжанавливаться будет триггер 22, а при рассмотрении элементов 8-10 иметь в виду, что останавливаться будет ..триггер 22, а включаться - триггер 23.В данной ситуации, наоборот, останавливается триггер 23, а включается триггер 22. При появлении значащего момента принимаемого сигнала изменяется сос тояние триггера 3 привязки. Изменен происходит в момент окончания одног из импульсов на выходе элемента И-Н 24.В этот же момент.на выходе инве тора 10 потенциал логической единиц заменяется потенциалом логического нуля (фиг.З, б, ж, о), что вызывает остановку триггера 23, работавшего первой ступени делителя 18 частоты до этого момента (фиг,3,б,н), Изменения потенциала на выходе инвертор 7 в этот же момент не происходит. Там по-прежнему сохраняется потенцк ал логического нуля несмотря на то, что на первый вход элемента И-НЕ 6 уже начал поступать потенциал логической единицы с выхода триггера 3 привязки (фиг.З, б, д). Поэтому триггер 22, который должен бы был начать работать, остается остановленным. Сохранение логического нуля на выходе инвертора 7 происходит за счет запрещающего строба, поступающего на второй вход элемента И 5 (фиг.З, б, г, д), И только после окончания этого строба на выход инвертора 7 пройдет потенциал с выхода триггера 3 привязки и там установится потенциал логической единицы, разрешающий триг геру 22 начать работу. Первое переключение его происходит спустя .полтора периода следования импульсов .задающего генератора 1 после смены состояния триггера 3 привязки ((фиг.З, а, б, м), т,е. сигнал включения нового триггера в первой ступе ни делителя 18 частоты оказыват ется задержанным относительно сигнала остановки другого триггера в перг вой ступени. Величина Iзадержки равна. длительности разрешающего строба, т.е. периоду следования импульсов задающего генератора 1 (фиг.З, а, б, г, д). Сочетание смены триггера в первой ступени делителя 18 частоты с задержкой включения нового триггера приводит к тому, что на выходе-элемента И-НЕ 24 один из периодов импульсов удлиняется на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Причем удлиняется тот период, который следует сразу же за моментом остановки триггера, работавшего в первой ступени делителя 18 частоты перед появлением значащего моменоа (фиг.З, б, о). Поэтому фаза тактовых импульсов сдвигается в сторону остаивания на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это видно, если -еравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы устройства с подстройкой фазы (фиг.З, и) с по следовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала -(фиг.З р) . После того, как включается новый триггер в первой ступени делителя 18 частоты, блок 12 переключения импульсных последовательностей заменяет последовательность импульсов на входе триггера 4 задержки, срабатывание которого определяет момент окончания запрещающего строба. Так как переключение импульсных последовательностей никак не нарушает процесс формирования строба, это произойдет уже после того, как данный строб сформируется. Это связано с тем, что строб формируется на тех же фронтах импульсов задающего генератора 1, на которых де;7итель 18 частоты работал до смены триггера в его первой ступени, а переключение последовательности импульсов на входе триггера 4 задержки происходит на тех фронтах импульсов, на которых делитель 18 частоты работает после смены триггера в его первой ступени (фиг.-З, а, б, в, э .

По этой же причине нет необходимости бороться с лролазом-возникающим в момент переключения двух импульсных последовательностей (фиг.З, л).

Технике-эконом} ческая эффективность устройства дискретной автоподстройкй фазы тактовых импульсов заключается в возможности осуществления точной подстройки фазы тактовых импульсов без увеличения частоты следования импульсов задающего генератора и применения более высокочастотных NtHKpocxeM.

jTjTjTJiJTJijnjijijaj JbrLrt

УСТРОЙСТВО ДИСКРЕТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ФАЗЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, содер}.ащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства путем исключения блока выделения значащих моментов и фазового дискриминатора, введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входа 4 делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных последовательностей, второй и третий входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к первому входу которого подсоединен выход задающегю генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второй Q выходы делителя частоты соответст- S венно, третий выход которого подсое(Л динен к пятому входу блока переключе ния импульсных последовательностей, при этом выход задакддего генератора подсоединен к входу инвертора.

nJTJanJTJTJ-LrLTUl

J jrnJTJTJTJTJTJlJJTJTJTrU

, J JaлJTЛJlJ J J lJ -ГLnJ -п

/

z

9 e

-гги-цгпл

njojTjTj-xnjaruT

JOJTJTJTJTJTJTJTJnTJTjnj-LTU

J

ипллл

H 0

a

f