Устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты Советский патент 1985 года по МПК H03L7/00 

fPt/e.7

1

Изобретение относится к электросвязи, и предназначено для использования в системах связи дпя обеспечения синхронной работы приемного и передающего оборудования, а также может быть использовано в автоматике и телемеханике.

Известно устройство синхронизации, содержащее последовательно соединенные управляемый генератор, фильтр нижних частот и делитель частоты, выходы которого через ключевые схемы и RS-триггер соединены с фильтром нижних частот, а на второй вход ключевых схем подан синхроиизирунмций сигнал П .

Бистабильный фазовый детектор известного устройства может находиться в одном из двух возможных состояний, поэтому характеристика бремен- ного детектора, как в переходном, так и в установившемся режиме работы носит релейный характер.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), содержащее последовательно соединенные входной генератор импульсов, первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор 2,

Однако известное устройство синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты обладает небольшим диапазоном синхронизируемых частот.

Цель изобретения - расширение диапазона синхронизируемых частот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве синхронизации с ФАПЧ, содержащем последовательно соединенные входной генератор импульсов, первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор, между выходом первого элемента совпадения и первым входом второго элемента совпадения включен инвертор, а между выходом управляемого генератора и вторыми входами элементов совпадения включен формирователь управлякадих импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства

1389462

синхронизации с ФАПЧ; на фиг. 2 временные диаграммы , иллюстрирующие работу устройства в состоянии динамического равновесия для случая

L

ir

4-, т

ТГ

иг-с

На фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства с учетом инерционных свойств элементов.

Устройство синхронизации с ФАПЧ содержит входной генератор 1 импульсов, первый элемент 2 совпадения, инвертор 3, фазовый детектор 4, второй элемент 5 совпадения, фильтр 6 нижних .частот, формирователь 7 управляющих импульсов и управляемый генератор 8.

Устройство работает следующим образом.

Входные синхронизирующие импульсы (фиг. 2а) поступают на вход входного генератора 1 импульсов, который из переднего (или заднего) фронта формирует короткие импульсы (фиг.2б),

которые в свою очередь поступают на один из входов первого элемента 2 совпадения. На другой вход этого элемента поступают управляющие импульсы (фиг.2В)от формирователя 7 управляющих импульсов, который обеспечивает из импульсов управляемого

генератора 8 формирование управляющих импульсов.

Импульсы с выхода первого элемента 2 совпадения поступают на входы фазового детектора 4; на первый вход непосредственно, а на второй через инвертор 3 и второй элемент 5

совпадения, на другой вход которого поступают в той же фазе импульсы от формирователя 7 управляющих импульсов (фиг.2-2). Поскольку управление работой первого 2 и второго 5

элементов совпадения осуществляется одной и той же импульсной последовательностью от формирователя 7 управляющих импульсов, максимальное количество импульсов с выхода

второго элемента 5 совпадения

(фиг.2й (в случае максимальной отрицательной частотной расстройки) равно количеству импульсов с выхода первого элемента 2 совпадения, В это случае несмотря на то, что импульсы с выхода первого элемента 2 совпа дения непрерывно переключают фазовый детектор 4 в единичное состояние fфиг. , спустя небольшое время, определяемое длительностью синхроимпульсов, эти же импульсы, пройдя.второй элемент 5 совпадения возвращают фазовый детектор 4 в ну левое состояние. При этом на выход фильтра 6 нижних частот из сигнала фазового детектора 4 вьфабатывается минимальное управляющее напряжение U,j и,,, . Если на выходе второго элемента совпадения импульсы отсутствуют (в случае максимальной положительной частотной расстройки, то фазовый детектор-4 под воздействием импульсов с выхода первого элемента 2 совпадения поддерживается в единичном состоянии (фиг. 2е) , а на выходе фильтра 6 нижних частот имеет место максимальное управляющее напр жение Ui,jnaj.c . Б случае нулевой частотной -расст ройки фазовый детектор 4 под воздействием импульсов с выходов элементов 2 и 5 совпадений находится одинаковое время в том или другом состояни и на выходе фильтра нижних частот вырабатывается среднее управляющее напряжение и1)(фиг. 25). Таким образом,независимо от струк туры синхронизирующего сигнала, т.е изменения периода следования синхро низирующих импульсов, на выходах первого 2 и второго 5 элементов совпадения формируются импульсы с п риодом следования, равным (при f Nfj.) или кратным (при f( ---) периоду Т и тем самым создаются идентичные условия работы фазового детектора как по первому, так и по второму его выходу. Для оценки работоспособности схе мы устройства проследим по временны диаграммам (фиг.З) характер процессов, происходящих в схеме с учетом инерционных свойств ее элементов в момент коррекции частоты управляе мого генератора. При прохождении очередного синхр низирующего импульса (фиг. Зс|)через первый элемент 2 совпадения (фиг.35 в момент t фазовый детектор 4 переключается в единичное состояние (фиг. Зе). Одновременно синхронизируюИ1ий импульс, пройдя инвертор 3 (фиг.ЗЬ) и второй элемент 5 совпадения фиг. 3) , поступает на другой вход фазового детектора 4, не изменяя его состояния в момент времени t, поскольку в этом время действует импульс на первом его входе. Лишь в момент времени t, т.е. после окончания синхронизирующего импульса, на первом входе фазового детектора 4 решается вопрос о его состоянии. Если импульсы формирователя 7 управляющих импульсов (фиг.З) занимают такое временное положение, при котором задний фронт импульса с выхода второго элемента 5 совпадения отстает от заднего фронта импульса с выхода первого элемента 2 совпадения на величину tr- - tn (J - минимальная задержка между задними фронтами импульсов первого 2 и второго 5 элементов совпадения, при которой фазовый детектор 4 устойчиво переключается из одного состояния в другое), то фазовьй детектор 4 переключается в нулевое состояние (фиг. Зе). В противном случае, когда 14 - t-j t 2 фазовый детектор 4 ост-ется в преж нем (единичном) состоянии, Из анализа временных диаграмм следует, что для обеспечения нормальной работы схемы необходимо выполнение следующих условий: ведичина задержки синхронизирующего сигнала инвертором 3 и вторым элементом 5 совпадения не должна быть меньше величины t , так как в противном случае переключение фазового детектора .невозможно; длительность синхронизирующих импульсов не должна быть меньше LHC .-. ), задержка инвертором 3 и вторым элементом 5 совпадения схемы устройства . Эти условия легко выполняются на практике и не требуют включения дополнительных элементов задержки, л л / I так как t. t 5 Таким образом, предложенное устройство синхронизации с ФАЧ работоспособно при любом кратном соотношении частот с- if ™ с f без изменения структуры устройства,

11389466

а также при синхронизации кеоднород- периода Т.. ) , что и расширяет ных сигналов с большим уровнем фа- диапазон синхронизируемых час зовых дрожащих импульсов (больше . тот.

УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные входной генератор импульсов. первый элемент совпадения, фазовый детектор, к второму входу которого подключен второй элемент совпадения, фильтр нижних частот и управляемый генератор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона синхронизируемых частот, между выходом первого элемента совпадения и первым входом второго элемента совпадения включен инвертор, а между выходом управляемого генератора и вторыми входами элементов совпадения включен формирователь управляющих импульсов .

Фиг. 2