Способ управления фазой колебаний генератора и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H03K7/04 

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в системах преобразования информации для формирования фазомодулиро-. ванных сигналов.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения фазы колебаний управляемого генератора путем осуществления одновременного Временного сдвига определенной вели- чины сигнала обратной связи и до начального значения управляющего напряжения на входе управляемого генератора системы фазовой автоподстройки частоты.

Способ управления фазой колебаний генератора включает сравнение по фазе сигналов частоты и обратной связи сложение результирующего сигнала с управляющим напряжением, формирование управляющего напряжения в виде периодического ступенчатого сигнала, который изменяют до своего начального значения в моменты достижения фазой выходного сигнала значений, кратных 2 f, низкочастотную фильтрацию суммарного сигнала, управление отфильтрованным сигналом фазой колебаний генератора, формирование сигнала обратной связи путем деления частоты выходного сигнала и временной сдвиг сигнала обратной связи на величину, прямо пропорциональную периоду частоты опорного сигнала и обратно пропорциональную коэффициенту деления частоты выходного сигнала, причем временной .сдвиг производят одновременно с изменением управляющего напряжения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для управления ,фазой колебаний генератора.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, реверсивньш счетчик 2, делитель 3 частоты, мультиплексор 4, дешифратор 5, счетчик 6, триггер 7, фазовьй детектор 8, элемент 9 совпадений, сумматор 10, цифроаналого- вый преобразователь 11, реверсивньй счетчик 12,. счетчик 13, фильтр 14 нижних частот, делитель 15 частоты, счетчик 16, управляемьй генератор 17, многовходовый элемент 18 совпадений, причем последовательно соединены генератор 1 опорной частоты, фа- зовый детектора 8, сумматор 10, фильтр 14 нижних частот, управляемый генератор 17, делитель 15 частоты, выход которого соединен с синхрони

, 5

0

5 Q е

0

зирующим входом дешифратора 5 и входом счетчика 6, разрядные выходы которого соединены с входами дешифратора 5, выходы которого соединены с информационными входами мультиплексора 4, управляющие входы которого соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика.2, а выход - с вторым входом фазового де.тектора 8 и входом делителя 3 частоты, выход которого со ;динен с первым входом элемента 9 совпадений, второй вход которого соединен с выходом триггера 7 , а выход - с входом счетчика 13 и реверсивного счетчика 12, разрядные выходы которого через цифроанало- говый преобразователь 11 соединены с вторым входом сумматора 10, а выход переполнения - с входом реверсивного счетчика 2 и входом счетчика 16, разрядные выходы которого соединены с первыми входами многовходового элемента 18 совпадений, вторые входы которого соединены с разрядными выходами счетчика 13, а выход - с входом установки вдоль триггера 7, вход установки в единицу которого соединен с шиной запуска устройства, а входы прямого и обратного счета реверсивных счетчиков 2 и 12 соединены с шинами установки знака изменения фазы колебаний управляемого генератора 17.

Устройство управления фазой колебаний генератора работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 11 равно нулю, а на выходе фазового детектора 8 - некоторому значению тг- Изменение выходного напряжения ЦАП 11 от О до . приводит к изменению фазы колебаний управляемого генератора 17 на 2 fr. Величина требуемого изменения фазы в цифровом коде записывается в счетчики 13 и 16, причем емкость счетчика 12 N, определяет необходимую точность установки фазы колебаний управляемого генератора 17 5 и, .где 8(i, ,. Емкость счетчика 16 Nj определяет максимальную величину изменения фазы колебаний управляемого генератора 17.

На соответст зующие входы реверсивных счетчиков 2 и 12 поступают сигналы установки знака изменения фазы, при этом эти счетчики считают в соответствующем направлении. Триггер 7 находится в исходном состоянии устройства в нулевом положении. Началь-. ная фаза колебаний управляемого генератора 17 определяется суммарным напряжением с выходов фазового детектора 8 и ЦАП 11 и равняемо..

При поступлении команды Пуск переключается в единичное состояние триггер 7, открьшается элемент 9 совпадений и на вход реверсивного счетчика 12 поступают импульсы с выхода делителя 3 частоты. Состояние реверсивного счетчика 12 определяет выходное напряжение ЦАП 11 которое изменяется ступенчато от нули до максимального значения. Так как система фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 17 замкнута, то его частота равна f оп частота генератора 1 опорной частоты, К - коэффициент деления делите- ля 15 частоты, а К,, - коэффициент пересчета счетчика 6, и напряжение на выходе фазового детектора 8 будет .изменяться за счет изменения фазы колебаний управляемого генератора 17

Когда количество импульсов, поступивших на вход реверсивного .счетчика 12, достигает значений Nf, он возвращается в исходное состояние и напряжение на выходе ЦАП 11 скачком изме- няется до первоначального (нулевого) значения. Одновременно на единицу изменяется состояние счетчика 16. Для того,чтобы система фазовой автоподстройки частоты не отработала скачок напряжения на выходе ЦАП 11, в цепи обратной связи в этот момент происходит временной сдвиг сигнала на величину TC, равную TC , , где Тдд - период опорной частоты. При этом скачок напряжения с выхода ЦАП 11 компенсируется изменением постоянной составляющей сигнала с выхода фазового детектора 8.

Если инерционность системы фазовой автоподстройки частоты на порядок и более больше времени коммутации устройства сдвига и времени уменшения выходного напряжения ЦАП 11, то фаза колебаний управляемого генератора 17 не изменится. Это условие обеспечивается включением фильтра нижних частот на выходе сумматора; Физически изменение временного поло- жения импульсов в цепи обратной связи осуществляется за счет связи выхода переполнения реверсивного счетчика 12 с входом реверсивного счетчика 2, выходы которого подключены к управляющим входам мультиплексора 4.

При поступлении импульса на вход реверсивного счетчика 2 происходит изменение кода на его разрядных выходах и на выход мультиплексора 4 поступит сигнал с соответствующего входа: на один такт, раньше или позже в зависимости от знак изменения фазы. Значение Т формируется выбором величины коэффициента пересчета счетчика 6 и числом разрядов дешифратора 5. После сдвига сигнала обратной связи напряжение на выходе ЦАП 11 снова начинает ступенчато возрастать и фаза колебаний управляемого генератора 17 продолжает изменяться в ту же сторону. Аналогичным образом фаза колебаний управляемого генератора 17 будет изменяться L раз, где L - число, записанное в счетчике 16.

При совпадении единичных состояний счетчиков 13 и 16 на выходе многовходового элемента 18 совпадений появится единичньй сигнал, который установит триггер 7 вновь в нулевое состояние и поступление импульсов на вход реверсивного счетчика 12 прекратится. Аналогично устройство работает при другом знаке изменения фазы, но в этом случае в исходном состоянии на выходе ЦАП 11 напр- жение равно не нулью, а ,..

Величина изменений фазы колебаний управляемого генератора 17 определяется соотношением

+ ,

где Р - число, записанное в счетчике 13.

Таким образом, введение .новых операций и новых узлов и связей в способ и устройство для управления фазой колебаний управляемого генератора позволяет обеспечить высокую точность изменения фазы за счет использования многоразрядного цифроанало- гового преобразователя и широкие пределы изменения фазы при использовании многоразрядных счетчиков.

Формула изобретения

1. Способ управления фазой колебаний генератора, включающий непрерывное изменение управляющего напряжения на его входе, формирование сигнал обратной связи путем деления частоты его выходного сигнала, сравнение по фазе сигналов обратной связи и опорных частоты, низкочастотную фильтрацию и суммирование, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения фазы, формируют управляющее напряжение в виде периодического ступенчатого сигнала, суммируют его с результирующим сигналом от сравнения по фазе сигналов обратной связи и опорной частоты, проводят низкочастотную фильтрацию суммарного сигнала и управляют этим сигналом изменениями фазы, причем в моменты достижения фазой колебаний генератора значений, кратных , проводят временной сдвиг сигнала обратной связи на величину, прямо пропорциональную периоду опорной частоты и обратно пропорциональную коэффициенту деления частоты выходного сигнала, при этом одновременно уменьшают управляющее напряжение до своего исходного значения.

2. Устройство для управления фазой колебаний генератора, содержащее соединенные последовательно уп- равляемьй генератор и первый делитель частоты, соединенные последовательно генератор опорной частоты и фазовый детектор, сумматор и фильтр нижних частот, о -т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения фазы, в него дополнительно введены три счетчика, два реверсивных счетчика, мультиплесор, юторой делитель частоты, элемент совпадений, многовходовьй элеРедактор А.Шандор Заказ 1224/55

Составитель Е.Борзов Техред М.Ходанич

Корректор Г

Тираж 902 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

мент совпадений, триггер и цифроана- логовьй преобразователь, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен

с выходом фазового детектора, а выход - с фильтром нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, при этом выход первого делителя частоты

соединен со стробирующим входом де- шифратора и входом первого счетчика, разрядные выхо,цы которого соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с информационными входами мультиплексора, управляющие

входы которого соединены с разрядни- ми выходами первого реверсивного счетчика, а выход - с вторьм входом фазового дете1 тора и входом второго

делителя частоты, выход которого соединен с первым входом элемента совпадений, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - с входами второго счетчика и второго реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, а выход переполнения - с входом первого реверсивного счетчика и входом

третьего счетчика, разрядные выходы которого соединены с первыми входами многовходового элемента совпадений, вторые входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика,

а выход - с входом установки триггера в ноль, вход установки в единицу которого соединен с шиной запуска устройства, причем входы прямого и обратного счета обоих реверсивных

счетчиков соединены с шинами установки знака изменения фазы колебаний управляемого генератора.

Корректор Г,Решетник

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования информации для формирования фазомодулированных сигналов. Цель изобретения - расширение диапазона измерения фазы колебаний управляемого генератора. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, делитель 3 частоты, дешифратор 5, триггер 7, фазовый детектор 9, сумматор 10, цифроаналоговый преобразователь 11, фильтр 14 нижних частот и управляемый генератор 17. Введение реверсивных счетчгасов 2 и 12, счетчиков 6, 13 и 16, мультиплексора 4, элемента 6 совпадения, делителя 15 частоты и многовходового элемента 18 позволяет одновременно осуществлять временной сдвиг определенной величины сигнала обратной связи и уменьшить до начального значения управляющего напряжения на входе управляемого генератора систему фазовой автоподстройки частоты. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ю (Л Вьиод со о to 4 bC NU