Частотно-фазовый дискриминатор Советский патент 1987 года по МПК H03D13/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах автоподстройки частоты и фазы.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости.

На фиг,1 представлена электрическая структурная схема частотно-фазового дискриминатора , на фиг.2 - зависимость коэффициентов заполнения по первому и второму выходам; на фиг.3 - движение рабочей точки по статической фазовой характеристике.

Частотно-Фазовый дискриминатор со- 5 го и четвертого триггеров 9 и 10, держит первый и второй входы 1 и 2, чем обеспечивается высокая точность первый и второй одновибраторы 3 и 4, первый и третий элементы И-НЕ 5 и 6, первый и второй инверторы 7 и 8, треработы в зоне малых фазовых рассогласований и исключаются сбои, когд в нулевое состояние установлен лишь один из этих триггеров, а на выходе другого из них будет существовать ложная информация в течение целого периода 21Г.

тий и четвертый триггеры 9 и 10, первьй, второй и третий элементы И 11 - 13, третий одновибратор 14, пятый и шестой элементы И-НЕ 15 и 16, первый и второй триггеры 17 и 18, четвертый элемент И 19, четвертый одновибратор 20, второй и четвертьш элементы И-НЕ 21 и 22, первьш и второй выходы 23 и 24.

Частотно-фазовьй дискриминатор работает следующим образом.

Частотно-фазовьй дискриминатор имеет два режима работы: режим срав- ..нения частот и режим сравнения фаз. Переход от режима сравнения частот к режиму сравнения фаз происходит автоматически при сближении частот входных импульсных последовательностей.

В исходном состоянии все триггеры находятся в нулевом состоянии. Пред- , положим, что импульсная последова- . тельность по входу 1 опережает импульсную последовательность по входу 2. Импульс со входа 1, сформированный первым одновибратором 3, задним фронтом через первьй инвертор 7 устанавливает третий триггер 9 в единичное состояние и высокий потенциал с его прямого выхода через первьй элемент И 11 подготавливает третий одновибратор 14 к запуску и поступает на первьй выход 23 частотно-фазового дискриминатора через пятьй и второй элементы И-НЕ 15 и 21, Импуль со входа 2, сформированньй вторым одновибратором 4s задним фронтом через второй инвертор В устанавливает четвертьй триггер 10 также в единичное состояние и высокий потенциал с

его прямого выхода через первьм элемент И 11 запускает третий одновиб- ратор 14, формирующий короткий, им-, пульс, который блокирует поступление высокого потенциала с прямого выхода четвертого триггера 10 через третий элемент И 13 и прерывает поступление высокого потенциала с прямого выхода третьего триггера 9 через второй элемент И 12 на первый выход дискримийа- тора. Одновременно с этим импульс третьего одновибратора 14, действующий по входам установки нуля третье5 го и четвертого триггеров 9 и 10, чем обеспечивается высокая точность

0

5

0

работы в зоне малых фазовых рассо ; гласований и исключаются сбои, когда в нулевое состояние установлен лишь один из этих триггеров, а на выходе другого из них будет существовать ложная информация в течение целого периода 21Г.

По окончании импульса на выходе третьего одновибратора 14 со второго и третьего элементов И 12 и 13 снимается запрет на прохождение сигналов с основных выходов третьего и четвертого триггеров 9 и 10 на первьй и второй выходы 23 и 24 и частотно-фазовый дискриминатор готов к измерению фазового рассогласования следующей пары входных импзшьсов.

В результате на первом выходе 23 частотно-фазового дискриминатора существует последовательность полояси- тельных импульсов, длительность которых точно соответствует фазовому рассогласованию между импульсными

Q последовательностями, поступающими на первьй и второй входы 1 и 2 частотно-фазового дискриминатора. Это соответствует зависимости коэффициента заполнения периода импульсной J Последовательности К по-первому вы ходу 23 частотно-фазового дискрими-т натора в диапазоне фазовых рассогласований по входам 2 i (или в общем виде n2T-ig (п+1)2Т, где п 0, ±1, ±2, ... (фиг.2).

5

0

5

Если импульсная последовательность по первому входу 1 отстает от импульсной последовательности по второму входу 2, то первым будет срабатывать четвертьй триггер 10, а возвращаться в исходное состояние после срабатывания третьего триггера 9. В результате На втором выходе 24 будет последовательность положительных импуль31

сов, длительность которых точно соответствует фазовому рассогласованию между импульсными последовательностями, поступающими на второй и первый входы 2 и 1 частотно-фазового дискрИ минатора. На фиг.2 это соответствует зависимости коэффициента заполнения периода импульсной последовательности по второму выходу 24 частотно-фа зового дискриминатора в диапазоне фазовых рассогласований по входам О S (-Р 2 и (или в общем виде п2 i ср (n-1)2 ir, где , +1, +2, + ,..).. В случае повышения частоты следования импульсов, поступающих на первый вход 1, на инверсном вьгходе первого триггера 17 устанавливается уровень логического нуля, который через второй элемент И-НЕ 21 устанавливает уровень логической единицы на первом выходе 23 и через четвертый и шестой элементы И-НЕ 22 и 16 устанавливает уровень логического нуля на втором выходе 24, что соответствует режиму насьпцения дискриминатора по его первому выходу 23. Аналогично, в случае повышения частоты импульсов, поступающих на второй вход 2, на инверсном выходе второго триггера 18 устанавливается уровень логического нуля, который через четвертый элемент И-НЕ 22 устанавливает уровень логической единицы на втором вьгходе 24 и через пятьй и четвертый элементы И-НЕ 15 и 22 устанавливает уровень логического нуля на первом вьгходе 23, что соответствует режиму насыщения дискриминатора по его второму выходу 24. В обоих случаях осуществляется переход к режиму сравнения.

В случае повьшенной частоты следования импульсов по первому входу 1 над частотой следования ш.тульсов по второму входу 2 обязательно возникает состояние, при котором между двумя импульсами по второму входу 2 присутствуют два импульса по первому входу 1.- Первый импульс по первому входу 1, сформированный первым одно- вибратором 3, через первый инвертор- 7 устанавливает третий триггер 9 в единичное состояние, что разрешает i прохождение второго импульса первого одновибратора 3 через первьй элемент И-НЕ 5. Второй импульс по первому- входу 1, сформированный первым одно- вибратором 3, передним фронтом через

634324

первый элемент И-НЕ 5 устанавливает первьш триггер 17 в единичное состояние, что приводит к появлению уровня логической едини1ц на первом выходе 23 и уровня логического нуля на втором вьгходе 24, а через четвертьй элемент И 19 подготавливает к запуску четвертый одновибратор 20. В ре- 10 зультате первьй и второй выходы 23 и 24 становятся нечувствительными к изменениям состояния третьего и четвертого триггеров 9 и 10, При смене знака частотной расстройки, т.е. ког15 да частота следования импульсов по второму входу 2 становится выше частоты следования импульсов по первому входу 1, между двумя импульсами по первому входу 1 появляются два им20 пульса по второму входу 2. Первьй импульс по второму входу 2, сформированный BTopbiM одновибратором 4, защ- ним фронтом устанавлршает четвертый триггер 10 в единичное состояние,

25 что разрешает прохождение вггорого импульса второго одновибратора 4 через третий элемент И-НЕ 6. Второй импульс по второму входу 2, сформированньй вторьм одновибратором 4, через тре30 тий элемент .И-НЕ 6 передним фронтом устанавливает второй триггер 18 в единичное состояние, которое через четвертый элемент И 19 вызывает появление короткого импульса на выходе четвертого одновибратора 20 и обнуление первого и второго триггеров 17 и 18. На их инверсных выходах появляются уровни логической единицы, которые переводят частотно-фазовьй дискриминатор из зоны насыщения в режим сравнения фаз.

Аналогично дискриминатор работает и при насыщении по второму выходу 24.

Фазовьй режим характеризуется-на- 45 личием на инверсных выходах первого и второго триггеров 17 и 18 уровней логической единицы. При равенстве фаз импульсных последовательностей по первому и второму входам 1 и 2, gQ третий и четвертьй триггеры 9 и 10 одновременно устанавливаются в единичное состояние, третий одновибратор 14 вырабатывает короткий импульс, который блокирует через второй и тре- gg тий элементы И 12 и 13 прохождение высоких потенциалов с прямых выходов третьегЪ и четвертого триггеров 9 и 10 на первьй и второй выходы 23 и 24 и одновременно с этим устанавливает

35

40

третий и четвертьй триггеры 9 и 10 в нулевое состояние. В результате на первом и втором выходах 23 и 24 сигналы будут отсутствовать, что н соответствует нулевому фазовому рассогласованию входных импульсньк последовательностей.

Описанные режимы работы частотно- фазового дискриминатора соответствуют движению рабочей точки по статической фазовой характеристике, приведенной на фиг.З, где частотно-фазовьй дискриминатор входит в насыщение по первому выходу 23 в точке А, доходит до точки Б и выходит из зоны насыщения не в точку О через точку А, как это обычно ПРОИСХОДИТ) а в ближай- щую точку п2 1, где , i1, ±2, + .. . минимального фазового рассогласования. В данном случае это точка 2п1| . Это увеличивает быстродействие дискриминатора. Высокая точность работы в зоне малых фазовых рассогласований, т.е. в точках П 2 ir, где п 0, +1, +2, + ... и исключение сбоев когда в нулевое состояние установлен лишь один фазовый триггер достигается использованием третьего одновиб- ратора 14 в цепи обнуления и четвертого триггеров 9 и 10.

Формула изобретения

Частотнотфазов ый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый одновибратОр, вход которого является первым входом частотно- фазового дискриминатора, и первьй элемент И-НЕ., первый триггер, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, и второй элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с инверсным входом первого триггера, последовательно соединенные второй од- новибратор, вход которого является вторым входом частотно-фазового дискриминатора, и третий элемент И-НЕ, второй триггер, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, и четвертый элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с инверсным выхо

5

0

5

0

5

0

5

0

дом второго триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, введены по.- следовательно соединенные первый элемент И и третий одновибратор, последовательно соединенные второй элемент И, первый вход которого соединен с инверсным вьгходом третьего од- новибратора, и пятый элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого является первым выходом частотно-фазового дискриминатора, последовательно соединенные третий элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом третьего одновибратора, и шестой элемент И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого является вторым выходом частотно-фазового дискриминатора, последовательно соединенные четвертьй элемент И, первьй и второй входы которого соединены с прямыми выходами соответственно, первого и второго триггеров, и четвертьй одновибратор, инверсньй выход которого соединен с входами установки в нулевое состояние первого и второго триггеров, а также первьй и второй инверторы и третий и четвертьй триггеры, при этом вход первого инвертора соединен с выходом первого одновибратора, а выход - со счетньм входом третьего триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с другим входом второго элемента И, выход которого соединен с другим входом первого элемента И-НЕ, вход второго инвертора соединен с вькодом второго одновибратора, а выход - со счетным входом четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и вторым входом третьего элемента И, выход котррого подключен к второму входу установки третьего элемента И-НЕ, при этом входы установки третьего и четвертого триггеров подключены к инверсному выходу третьего одновибратора, а вторые входы пятого и шесто- , го элементов И-НЕ подключены к инверсным, выходам второго и первого триггеров соответственно.

tt

Изобретение относится к радиотехнике и повьшает помехоустойчивость . Устр-во содержит входы 1 и 2, четыре одновибратора 3 и 4, 14 и 20, шесть эл-тов И-НЕ 5,6, 15,16, 21 и 22, инверторы 7 и 8, четыре триггера 9, 10, 17 и 18, четыре эл-та И 11-13 и 19, выходы 23 и 24. Устр-во имеет два режима работы: режим сравнения частот и режим сравнения фаз. Переход от 1-го режима к 2-му режиму происходит автоматически при сближении частот входных последовательностей. 3 ил. (Л иг. 1

ii -2jr

i

/r,

Фиг.З

Редактор И.Сегляник

Составитель Э.Борисов

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 6378/52Тираж 900Подписное

БНИИПИ 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