Фазовый дискриминатор Советский патент 1984 года по МПК H03D13/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для сравнения по фазе двух синусоидальных напряжений одинаковой частоты.

Известен фазовый дискриминатор, содержащий два элемента И и два триггера, входы R которых через инвертор соединены с источником опорного сигнала, источник входного сигнала подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен со счетньм входом первого триггера, прямой выход первого триггера соединен первым входом второго элемента И и со счетным входом второго триггера, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом второго элемента И Cl 3.

Недостатком этого фазового дискриминатора является отсутствие двух выходов, ИНДИЦИРУЮ1ЦИХ как опережение по фазе входного сигнала опорным, так и отставание.

Наиболее близким к предложенному является фазовьй дискриминатор, содержащий два усилителя-ограничителя, элемент И, инвертор, три дифференцирующие цепи, одновибратор и два триггера, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом первого усилителя-ограничителя и с входами инвертора и первой дифференцирующей цепи, к выходу которой подключен вход одновибратора, соединенного выходом с входом R первого триггера, выход инвертора через вторую дифференцирующую цепь подключен к входу R второго триггера, выходы триггеров являются выходами фазового дискриминатора, а вход второго усилителя-ограничителя - сиг нальным входом фазового дискриминатора, опорным входом фазового дискриминатора является вход первого усилителя-ограничителя, выход второг усилителя-ограничителя подключен к второму входу первого элемента И, выход которого через четвертую дифференцирующую цепь подключен к 5-входу первого триггера и через второй инвертор к входу третьей дифференцирующей цепи, выход которой через второй одновибратор соединен с входом второго триггера 123.

Однако известный фазовый дискриминатор имеет недостаточную помехоустойчивость, так как два его канала соответствующие двум выходам, работают от разных фронтов сигнала, прошедшего через усилитель-ограничитель, а они смещаются в разные стороны при действии низкочастотной помехи.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости фазового дискриминатора.

Указанная цель достигается тем, что в фазовый дискриминатор, содерзйгащий два усилителя, первый элемент И инвертор, три дифференцирующие цепи, одновибратор и два триггера, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом перврго усилителя-ограничителя и с входами инвертора и первой дифференцирующей цепи, к выходу которой подключен вход одновибратора, соединенного выходом с входом R первого триггера, выход инвертора через вторую дифференцирующую цепь подключен к входу R второго триггера, выходы триггеров являются выходами фазового дискриминатора, а вход второго усилителяограничителя :; сигнальным входом фазового дискриминатора, введены фазовращатель и второй элемент И, причем фазовращатель включен на входе первого усилителя-ограничителя, вход фазовращателя является опорным входо фазового дискриминатора, второй элемент И перврам входом соединен с выходом инвертора, вторым входом через третью дифференцирующую цепь с выходом второго усилителя-ограничителя, выходом - с входом S второго триггера, выход первого элемента И соединен с входом S первого триггера а второй вход первого элемента И - с выходом третьей дифференцирующей цепи.

На чертеже приведена структурная электрическая схема фазового дискриминатора.

Устройство содержит первьй 1 и второй 2 усилители-ограничители, первый элемент И 3, инвертор 4, первую вторую 6 и третью 7 диффренцирующие цепи, одновибратор 8, первьй 9 и второй 10 триггеры, фазовращатель 11 и второй элемент И 12.

Фазовый дискриминатор работает следующим образом.

311

На вход фазовращателя 11 подается исследуемое напряжение, а на вход второго усилителя-ограничителя 2 опорное синусоидальное напряжение. На выходе первого триггера 9 появляются импульсы напряжения положительной полярности, следующие -с частотой опорного напряжения, когда исследуемое напряжение сдвинуто относительно опорного на угол Ч , величину которого определяется неравенством

180°-V

(1/

где фазовый угол, соответствующий ширине импульса одновибратора 8;

2 - фазовый сдвиг фазовращателя 11. Есл11 .справедливо неравенство

-180°-Ч. .

(21

то импульсы напряженияположительной полярности появляются на выходе второго триггера 10, Кроме того, из соотношений (1) и (2) следует, что существует зона сдвигов фаз, в пределах которой импульсы отсутствуют одновременно на обоих выходах фазового дискриминатора, т.е. на прямых выходах первого 9 и второго 10 триггеров напряжения равны нулю.

С выходов первого 1 и второго 2 усилителей-ограничителей снимаются прямоугольные по форме напряжения (меандр). Выходное напряжение первого усилителя-ограничителя 1 поступает на один из входов первого элемента ИЗ, а на вход инвертора 4 и через первую дифференцирующую цепь 5 на запуск одновибратора 8. Последний запускается импульсами напряжения положительной полярности, формируемыми первой дифференцирующей цепью 5 из положительных перепадов напряжени ВЫХОДНЫХ сигналов первого усилителяограничителя 1 (перепад напряжения с низкого уровня на высокий). При этом на выходе одновибратора 8 формируются импульсы напряжения положительной полярности, которые устанавливают первый триггер 9 в нулевое . состояние (триггеры 9 и 10 реагируют на запускающие импульсы положительной полярности), По входу 5 первый триггер 9 запускается положительными импульсами напряжения которые могут

414

поступать с выхода первого элемента И 3. Вьрсодной сигнал первого элемента И 3 является логическим-произведением выходных сигналов первого усилителя-ограничителя 1 и третьей дифференцирующей цепи 7. На прямом выходе первого триггера 9 присутствуют импульсы напряжения положительной полярности, совпадающие по частоте

с опорным сигналом, только при выполонении условия (1), т.е. когда присутствующие на входах первого триггера 9 запускающие импульсы не совпадают во времени. В противном

случае, т.е. когда отсутствуют

импульсы на входе 5 первого триггера 9, на прямом выходе этого триггера 9 - О.

На вход R второго триггера 10 с

частотой опорного напряжения поступают импульсы напряжения положительной полярности, формируемые с помощью инвертора 4 и второй дифференцирующей цепи 6 из отрицательного перепада

напряжения (перепад с уровня логической 1 на уровень логического О) выходного сигнала первого усилителя-ограничителя 1. Если выполняется условие (2), то на вход 5 второго

триггера 10 поступают импульсы напряжения положительной полярности с выхода второго элемента И 12. Эти импульсы являются логическим произведением проинвертированного сигнала

первого усилителя-ограничителя 1 и

выходных импульсов третьей дифференциальной цепи 7, Соответствующих положительным перепадам выходных сиг налов второго усилителя-органичителя 2. В результате на прямом

выходе второго триггера 10 присутствуют импульсы напряжения положительной полярности. Если условие (2) не выполняется, то импульсы на входе

S второго триггера 10 отсутствуют, поэтому напряжение на прямом выходе этого триггера 10 равно нулю.

Значение 2 задается фазовращателем 11, а фазовый угол f соответствует длительности импульса положительной полярности, вырабатываемого одновибратором 8.

Более высокая помехоустойчивость предлагаемого фазового дискриминатора обеспечивается более совершенной схемой управления триггерами 9 и 10. В известном устройстве для формирования ИМПУЛЬСОВ управления SП триггерами используется информация, заложенная в половине отрицательных и положительных перепадов выходных напряжений усилителей-ограничителей„ В результате наложения помехи на исследуемый сигнал может нарушиться равенство по длительности между поло жительной и отрицательной полуволна.ми -исследуемого сигнала, что сказывается на выходном сигнале усилителя 1 ограничителя 2 и приводит к сбою в работе фазового дискриминатора. В предлагаемом фазовом дискриминаторе используется положительный и отрицательный перепады выходного напряжения первого усилителя-ограничителя и только положительный перепад выходного напряжения второго усилителя-ограничителя, что дает возможность отстроиться от помехи.

ФАЗОВЫЙ ДИСКРРФМНАТОР, со.держащий два усилителя-ограничителя, первый элемент И, инвертор, три дифференцирующие цепи, одновибратор и два триггера, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом первого усилителя-ограничителя и с входами инвертора и первой дифференцирующей цепи, к выходу которой подключен вход однов.ибратора, соединенного выходом с входом R первого триггера, выход инвертора через вторую дифференцирующую цепь подключен к входу R второго триггера, выходы триггеров являются выходами фазового дискриминатора, а вход второго усилителя-ограничителя - сигнальным входом фазового дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены фазовращатель и второй элемент И, причем фазовращатель включен на входе первого усилителя-ограничителя, вход фазовращателя является Ьпорным входом фазового дискриминатора, второй элемент И первым входом соединен с выходом инвертора, вторым входом через третью дифференцирующую цепь - с выходом второго (О усилителя-ограничителя, выходом - с входом S второго триггера, выход первого элемента И соединен с входом первого триггера, а второй вход первого элемента И - с выходом третьей диффе ре нцирующейце пи. сд sl NU

выл. f

Г