Импульсно-фазовый детектор Советский патент 1989 года по МПК H03D3/02 

Из(;бр1П еиие (rniocir, си к радиотехнике, может Оыть (.), и-чпри- мер, в синтезаторах частсл , реализованных на осноне систем фа:1оной анто- нодстри11ки MacToTiii, и является ycoiu p шенствованием и юбретення но авт. св. № 14379ь:3.

Цель H -UjCipereHHH - повьаиение OiiicT- родействия,

На фнг.1 нривсдеиа структурная электрическая схема импулbCHcj-фааоно- го детектора; на фиг.2 и 3 - временны диаграмм111 ег( работы.

Имнульсно-(разоБьш детектор ccJдepжи генератор 1 стабильного тока, за- рядньп ключ 2, зарядны конденсатор 3, разрядный ключ А, нервьи истоко- вый повторитель 5 напряжения, ключ 6 выборки, втор(Я1 HCTOKOHhDi повтори-

тель 7 напряжении, зaIltJминaюш.ий конденсатор 8, конденсатор 9, RS-триггер 10, элемент И-11К 11, элемент 12 задержки, трети HCTtJKOHbui повторитель 13 напряжения, диод 14, четверть

истоковьц повторитель 15 на1115яжения, источник 16 (яторного напряжения, блок 17 вычитан1 я, компаратор 18, D- триггер 19 1 кл1оче1зой элемент 20.

Имнульсно-фазоны де ектор работает следуюш 1М образом.

При iocTy ijieHHii , льсиого U iKij (.2а, 11)иг. За) с уринием Л(;гическ(. нуля оп( )х( д детектора Rij- трип ер 10 yc i anaBJHiuatiToi в едииич ное сост( (фиг,2г , риг,3г),а р а 3 р я д н ьц1 к л 104 4 (11 к р ьи i а е т и , о б е с i и - чивая разряд ;( KdH;i,eHc.aTi)a 3 до нулев;): о ii(4-eniui i.4a (фиг.2о,

фиг.Зе). В гечени : времени дс йсппия 1мпульса на входе детект()ра на выходе :)JitiMe)i ra H-illL 1 1 формирую г- ся сигнал единичного уровня (.2д, фиг.Зд), KOTophU . поступает на Бх(;д управлен 1Я :1аря;1. а1юча 2 и закрывает его. После оконча}{ 1Я действия входного имнул ига опорного сиг нала на выходе П-11К 1 1 фо 1мируется сигнал логического нуля, которьп открывает зарядный 2 ; чднон1)еменно разрядны ключ 4 закрывай го:. Через откр1лтый

зарядный ключ

3 а р я д Hbii i к (J н д е н с а т о р

3 заряжается or генератора 1 стабильного тока. В резул уга1-е заряда ста- б11Г1Ьнь;м током на зарядном конденсаторе 3 (фиг.2е, фиг.Зе) фо;;мируетсн нарастающее линейное пилообразное напряжение, мак, iiria;ii,Hoe значение

0

Q

З п

5

5

)ро(| соотлетс 1 вует рачнпст фаз в/.одных си -налов, равной Л Ч 60 .

Ир П(.)с-.туиле ии нм11ул1)Са с у1)овнем ло1 1чес;кого нуля на сигнальный вход (фиг . 2б, фиг . Зб) импу;|ьсно-фазов(л-о детектора RS-триггер 1С1 устана1ъ- ина- ется н (вое сос1оин е, на элемента И-ПК 1 1 формируется с уровнем лог 1ческо11 еднни1Н,1, котор, закр1 вает зарядньи к:п)ч 2. При эчом разрядной 4 также находится в 3aKpii TOM состояни 1. Закрьпое состгшние oб(Jиx ключей обеспечивает фиксг.цию на зарядном конденсаторе 3 ностоя1 ного напряжения, равного пс; ве;и1чине ни.по- образмому сигналу в момент прихода 1мпульса на сигнальный (}ход импульсно- фазовог о детектора (фиг.2е, фи1 .3е).

Таким образом, при ноступлении импульсного си нала на ciu вход детектора на зарядном конденсаторе 3 вместо пилообразног о формируется сш нал трапецеидальной ф.зрмы, амгии туда прямо пропорнио- нальна разности фаз опорного и измеря ем(-)го сигналов. 11ост()Янное напряжение заф кс 1рованное на зарицнс м кон/хенса- торе 3, через истокоиьн И1 вторитель 5 нанршке ия ностунает на вход ключа 5 ,, на вход управления которсп о I jpe 1 3J eMeHT 12 задержки подается 1М 1улгсный сигнал (фиг.2в, фиг.Зв), нос 1унив 11И 1 на сигнальньи вход детектора. Эт. г сиг-нал открывает ключ 6 выборки, и через истоков1)|й повтор - тель 5 напряжения (фиг.2ж, фиг.Зж) нро -1сходит заряд запоминающего конденсатора 8 до напряжения фиксаци зарядного конденсатора 3. Сиг)шл в виде постоянного напряжения на запоминающем конденсаторе 8 через истоковьпЧ повторитель 7 напряжения поступает на выход детектора (фиг.2з, фиг.Зз) Одновременно с зарядом запоминающего конденсатора В через истоковый повторитель 1 3 напряжения нро 1сходит заряд конденсатора 9 таюке до напряжения фиксации на зарядном конденсаторе 3. Элемент 12 задержки обеспечивает открытие ключа 6 выборки после окон- 4a)HiH изменен 1Я напряжения на зарядном конденсаторе 3. Вел 1чина задержки должна быть больше суммарного времени переключе( RS-триггера 10 и зарядного ключа 2. Введение задержки выборк 1 совместно с ф 1Ксаци1.М1 на1 ряжения на :;аряднс;м конденсаторе 3 исключает из31«872

Отключение ULMIH не ном сияуи ск;у|||естнляе обрачом.

На блок i 7 вычитан

10

5

MeHiMiiu H. uuurt ення ii.i нхидс клкчы Ь выборки н iip(. ныГшрки.

С приходом г.ледумщего импульса и;) опорш.ш нход детектор.ч проиесч: ношо- ряется, т.е. Е8-триг 1 е) К) ус тлнавли- вa(:JIcя в единичное состояние. Разрядный ключ 4 открывается, и чарядньп кся1демсатсф 3 разряжается дс) нулевого потенциала. После (кс нчания действия импульса на опорном нходе детектора на выходе элемента И-НК I фсфмиру- ется сигнал нулевого потенциала, которьп открывает ключ 2. Через откры- тьп1 зарядный ключ 2 происходит 5 зарядного коцденсаторг 3. Напряжение на нем линейно возрастает до момента прихода импульсного сигнала на сигнальный вход детектора, который устанавливает RS-триггер 10 н нулевое состоя-20 ратора 1 формируется ние, на выходе элемента И-НЕ II форми- ного уровня, руется единичньт потенциал, которьм закрывает ключ 2. На конде 1саторе 3 фиксируетС 1 г.остоянное напряжение, COUTБетствующее разности фаз входных сигналов.

сигнал li(n,tf с запоми сатора 8 через истоко 13 напряжения, соотве ти фаз на предыдущем через ИСТОКОВ :i повто пряжения - сигнал U ющий напряжению на ко на текущем периоде из

С выхода блока 17 поступает на вход ком на другой вход которо пряжение Don JT источ напряжения. При выпол

Uc.-o- Uc.i

(t) и

Ofl

В тактовые моменты деляемые приходом импу выходной сигнал компар 25 писывается в D-триггер управляет ключевым эле

Однако форма сиг}1ала на выходе ис токового повторителя 5 напряжения может ь тличаться от формы сигнала на згфядном конденсаторе 3 из-за действия цепи нелинейно обратной связи на ист(жо11ом повторителе 13 напряжения, конденсаторе 9 и диоде 14, которая коммутируется через ключевой элемент 20. Эта цепь обратной связи обеспечив.ает коррекцию амплитуды и формы трапепл идального сигнала на выходе истокового повторителя 5 напряжения н зависимости от напряжения на конденсаторе 9, равног напряжению на запоминающем конденсаторе 8, т.е. в зависимости от величи разности фаз опорного и измеряемого сигналов, зафиксированных детектором предыдущем периоде измерения.

Таким образом, в стационарном режиме, когда разность фаз опорного и измеряемого сигналов постоянна, на вход кг1юча выборки поступает сигнал трапецеидальной формы с перепадом уровней, равным Ш (фиг.2я, фиг.Зз).

При скачкообразном уменьшении разности fjia3 входных сигналов на величину, цр - вышаюшую пороговое значение, ключевое элемент 20 закрыт и цепь нелинейной обратной связи отключается .

31«872

Отключение ULMIH нелинейной обраном сияуи ск;у|||естнляется следующим обрачом.

На блок i 7 вычитания поступает

- 5 -20 ратора 1 формируется - ного уровня,

ратора 1 формируется ного уровня,

сигнал li(n,tf с запоминаюп1его конденсатора 8 через истоковы11 повторитель 13 напряжения, соответствующий разности фаз на предыдущем измерении, и через ИСТОКОВ :i повторитель 15 напряжения - сигнал (t), соответствующий напряжению на конденсаторе 3 на текущем периоде измерения.

С выхода блока 17 вычитания сигнал поступает на вход компаратора 18, на другой вход которого подается напряжение Don JT источника опорного напряжения. При выполнении условия

ратора 1 формируется ного уровня,

Uc.-o- Uc.i

(t) и

Ofl

на выходе компа- сигнал единич 520 ратора 1 формируется ного уровня,

В тактовые моменты времени, определяемые приходом импульсов выборки, выходной сигнал компаратора 18 за- 25 писывается в D-триггер 19, который и управляет ключевым элементом 20.

При уменьшении разности фаз входн сигналов на величину, превышающую пороговое значение, т.е.

0

flЧ -d /

.

и мдкс

где Ь „ - максимальное напряжение

9,

соответствую0

I

0

5

на конденсаторах 3 и

щее разности фаз 4 / 360 , в момент 5 действия импульса выборки D-триггер устанавливается в единичное состояние, а ключевой элемент 20 закрьшается. В этом случае за один период формирует ся сигнал отключения цепи нелинейной обратной связи, а за второй производится разряд запоминающего конденсатора до значения, соответствующего новой величине разности входиь1х сигна.- лов.

При увеличении разности фаз входных сигналов при ее уменьшении на величину, не превышающую 2fUo/U| , ДИОд 14 в момент выборки всегда закрыт, вследствие чего напряжение на входе ключа 6 равно напряжению на конденсаторе 3, и цепь нелинейной обратной связи не оказывает влияния на длительность переходного процесса. Поэтому для обеспечения уменьшения времени переходного процесса во. всем диапазоне изменения разности фаз входных сигналов величину опорного напряжения необходимо выбрать равной

0

5

пядениы п.шр.чжс Ния n.i диоде 1 , ,,(-,

. г

Таким , п iijio;ui;iraeMcjft у(тiiieMiMi , и1-;:11оч1 и;||-.1И . лммдигil fi/.(V4(M К. И(.|П|), л -ЛКЖи

/Kjc,-i(;;u p/i I L JiijHp соолинсиигле чет )i jj- ройстве M..inc импльиое Г1ремя (ijuii: fn). ija riiii i ис I MivdUbifi iioijTi члпх л ь ||, 1прчж(Ч)п.ч.

ПИЯ (j сит Н.чла it)n ичмеиеиии i ихсду кочсрсго подключен Р,)х.пд -ьч- разности фаз пходи.ых сиг-н; до, рл но15ядп:: . -11 i,,:i; i ча , (м мк- ji(,i4iri ;iiinH, к

двум периодам (Л( рИ(П-1 CHJMK Liia.) И1(ггу (;.; ;:-, K(rj-()i.)(.4(J 1()

иЫХОД r;Krrb(U O ИСЧЧЖОПОГО П()ЛТ()рИТ1,ПЛ

Формула и 3 о Г р с т е и и яш иаиря кL4iHH, ; 4-i:i;ip.: уур, к пччфпму

,y «rrcjporo пoдj Jlmчi л лыхс. Д истицИмпульсии-фязовьпЧ детектор поипкл finopnoi o )а11ряже)(ия, и D-тригсэвт. св. Р 1437963, п т л и ч а к: ч лг . чг/ ч.г/ ;:.у.()ду чото.гюго подщ и и с я тем, 4TCJ, с . елью уиоли-ключей выхид злекеит, з.лдержки, а

чения Оыстр(деГ|ст П1Я , гп ,еде1Г1.1 исч оч-:s пыхид, :) - i4ii44 iia п( ;11чЧючс- 1 ;- ход,у ник напряжения, ключс по)уир/шлеиия 1 ;гпочеиоги эле 1ент;-,

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение быстродействия. Импульсно-фазовый детектор содержит генератор 1 стабильного тока, зарядный ключ 2, зарядный конденсатор 3, разрядный ключ 4, истоковые повторители 5, 7, 13 и 15 напряжения, ключ 6 выборки, запоминающий конденсатор 8, конденсатор 9, RS-триггер 10, элемент И-НЕ 11, элемент задержки 12, диод 14, источник 16 опорного напряжения, блок 11 вычитания, компаратор 18, D-триггер 19 и ключевой элемент 20. Цель достигается за счет обеспечения в устройстве максимального времени формирования выходного сигнала при изменении разности фаз входных сигналов, равного двум периодам опорного сигнала. 3 ил.

8 J

.r-,........

, У - -----

S оir:L.:.JZi...л:п,4 1-- --- - -

И1...

.....-.±lZL:±n..rWtziz:v ::n.:::2. -: r-::iw:- Г.

,Vf...,

I... ,.

Редактор Л J)i : Заказ 66Ц|/ЬО

jij x.:

Те:-:|)ед

IHdHlllt . -дар ;г: :ич: Г KONi;tTO M 1:0 .; обрет г нилм и о кры; :1ям

Прои; иодст1:оп 1,--;гь - /-ьский Kn .i;:;i:- ; г атг; т -, -жгороя , vji. Гагарина, 101

I- :.;r.I.ei;Top (., чгрлги 1 одпис -1е

при КИТ СССР