Устройство фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1978 года по МПК H03B3/04 

(54) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерительной технике и радиосвязи, где требуется формировать сигналы со стабильностью частоты опорного сигнала. Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управляемый генератор, преобразователь частоты, формирователь импульсов, ключ, сигнгшьный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминакиций элемент и фильтр нижних частот р. . Цель изобретения - расширение полосы захвата. Для этого в устройстве фазовой автоподстройки частоты, содержащем соединенные в кольцо управляемый генератор, преобразователь частоты, формирователь импульсов, ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминаюсднй элемент и филь нижних частот, между выходом формирователя импульсов и входом управления генератора пилообразного напря жения включены последовательно соеди ненные детектор разности частот, пер вый триггер, первый и второй элементы И-НЕ, а между другим выходом детектора разности частот и другим входом вторюго элемента И-Н2 включен второй триггер, при этом к другим выходам обоих триггеров подключен блок сброса, выход которого подключен к выходам сброса обоих триггеров, а к другим входс1М детектора разности частот и первого элемента И-НЕ подключен датчик опорных сигналов. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений: Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит соединенные в кольцо управляемый генератор 1, преобразователь частоты 2, формирователь импульсов 3, ключ 4, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного нгшряжения 5, запоминающий элемент 6 и фильтр нижних частот 7. Между выходе формирователя импульсов 3 и входом управления генератора 5 включены последовательно соединенные детектор разности частот 8, первый триггер 9, первый 10 и второй 11 элементы И-НБ. {Между другим выходом детектора 8 и другим входом второго элемента И-НЕ 11 включен второй триггер 12. При этом к другим выходам обоих триггеро 9 и 12 подключен блок сброса 13, выход которого подсоединен к входам сброса обоих триггеров 9 и 12. К дру гим входам детектора 8 и первого эле мента И-НЕ 10 подключен датчик 14 опорных сигналов, делитель частоты 15.. Устройство работает следующим образом. В режиме синхронизации, когда частота опорного сигнала на входе 16 равна ч кратна частоте выходного сигнала формирователя импульсов 3, н входы первого 10 и второго 11 элемен тов И-НЕ с первого 9 и второго 12 триггеров поступает высокий потенциал. Импульсы опорного сигнёша, сформированные датчиком 14 опорного сигнала, проходят в этом случае на вход запуска генератора 5 пилообразного напряжения; на ключ 4 периодически поступает пилообразное напряжение. В момент:прихода на управляющий вход ключа 4 импульса с формирователя импульсов 3 ключ 4 открывается на короткий промежуток времени, и запоминающий элемент 6 запоминает величину напряжения, поступающего с генератора 5. Величина:заполненного напряжения пропорциональна разности фаз опорного сигнала и сигнала с выхода преобразователя частоты 2, поэтому отфильтрованное фильтром нижних частот 7 это напряжение корректи рует все уходы частоты управляемого генератора 1. При отсутствии синхронизации на одном из выходов детектора разности частот 8 проявляются импульсы, и первый 9 или второй 12 триггер, выда ет низкий потенциал. В результате импульсы опорного сигнала не проходя на вход запуска генератора пилообраз ного напряжения 5, и он выдает минимальное или каксимальное напряжение в зависимости от знака частотной рас стройки. На входе фильтра 7 устанавливается такое же по величине напряжение, которое сохраняется до тех пор, пока устройство фазовой ав.топодстройки частоты не войдет в режим синхронизации. Так как максимальное и минимальное напряжения на входе фильтра 7 соответствует частотным расстройкам, равным полосе синхронизации, захват в устройстве возможен при любых частотных расстройках, леЖсццих в пределах полосы синхронизаци Эпюры напряжений поясняют работу устройства и приведены для случая, когда в начальный момент времени частота опорного сигнала на входе 16 выше частоты сигнала на выходе преоб разователя частоты 2, кроме того. коэффициент деления делителя частоты 15 взят равным единице. Из опорного сигнала в датчике опорных сигналов 14 формируют импульсы (см. фиг. 2а), длительность которых определяет продолжительность прямого и обратного ходов пилообразного напряжения генератора пилообразных напряжений 5. Эти импульсы проходят через первый 10 и второй 11 элементы И-НЕ на вход запуска генератора 5. до тех пор, пока в интервале между двумя импульсами с выхода формирователя импульсов 3 (см фиг. 26) не окажутся два импульса опорного сигнала. В этот момент времени детектор разности частот 8 на своем выходе, соединенном с первым триггером 9, вырабатывает короткий импульс (см. фиг. 2в). Первый триггер 9 опрокидывается этим импульсом, и на его инверсном входе устанавливается низкий потенциал (см. фиг. 2д). Состояние второго триггера 12 при этом сохраняется неизменным (см. фиг. 2г), так как блок сброса 13 запрещает прохождение перепада с выхода первого триггера 9 из-за низкого потенциала на его втором входе, соединенном с выходом второго триггера 12. В результате того, что с первого триггера 9 на второй элемент И-НЕ 11 подается низкий потенциал, прохождение импульсов опорного сигнала на вход запуска генератора 5 прекращается, и на его выходе вместо пилообразного напряжения устанавливается постоянное напряжение, равное по величине амплитуде пилообразного напряжения (см. фиг. 2ж). При открывании ключа 4 импульсами формирователя импульсов 3 запоминающий элемент 6 запоминает теперь постоянное напряжение с выхода генератора 5 (см. фиг. 2з). Это приводит к тому, что управляющее напряжение на выходе фильтра нижних частот 7 начинает нарастать (см. фиг. 2и) со скоростью, определяемой постоянной времени фильтра нижних частот 7. Увеличение-управляющего напряжения повышает частоту управляемого генератора 1 и через некоторый промежуток времени между двумя импульсами опорного сигнала оказываются два импульса с выхода формирователя импульсов 3.. Детектор, разности частот 8 в этом случае выдает импульс на счоем выходе, соединенном со вторым триггером 12 (см. фиг. 2г). С приходом этого импульса второй триггер 12 опрокидывается, но тут же возвращается в исходное состояние (см. фиг. 2е) блоком сброса 13, так как Но его второй вход подается высокий потенциал с первого триггера 9, разрешающий прохождение перепада со второго триггера 12 на входы сброса первого 9 и второго 12 триггеров. Одновременно выходной импульс блока сброса 13 опрокидывает первый триггер 9, устанавливая на его инверсном выходе высокий потенциал (см. фиг. 2д) Второй элемент И-НЕ 11 начинает пропускать импульсы опорного сигнаша на вход генератора пилообразного напряжения 5, и устройство фазовой автоподстройки частоты входит в обычный режим синхронизации, корректирующий уходы управляемого генератора 1. В случае, когда в начальный момент времени частота опорного сигнала на входе 16 ниже частоты сигнала на выходе преобразователя частоты 2, про цессы в устройстве фазовой автоподстройки частоты при вхождении в синхронизм происходят аналогичным образом. Отличие заключается только в том/ что детектор разности частот 8 выдает сначсша импульс на своем выходе, соединенном со вторым триггером 12. Опрокидывание второго триггера приводит к прекргиценкю подачи импу 1ьсов опорно го сигнала на генератор пилообразного напряжения 5 и устанавливает на его входе запуска низкий потенциал. В этом случае генератор 5 выдает минимальное постоянное напряжение. На выходе запоминающего элемента 6 так же устанавливается минимальное выходное напряжение, и частота генератора пилообразного напряжения начинает понижаться до тех пор, пока не наступит режим синхронизации. Если в устройстве фазовой автоподстройки частоты частота опорного сигнала на входе 16 в целое число раз превышает частоту сигнала на выходе преобразователя частоты 2, то поскольку детектор разности частот 8 нормсшьно функционирует только когда частоты его входных сигналов отличают

ся не более чем в два раза, то между выходом датчика опорных сигналов 14

Энергия

ройки, Л.О., 15, 87-88. И входом детектора разности частот 8 необходимо включать делитель частоты с соответствующим коэффициентом деления. Таким образом, устройство фазовой автоподстройки частоты позволяет расширить полосу захвата, увеличить быстродействие устройства и получить хорошую фильтрацию побочных напряжений. Формула изобретения Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управляемыйгенератор, преобразователь частоты формирователь им-пульсов, ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, запоминающий элемент и фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целый расширения полосы захвата, между выходом формирователя импульсов и входом управления генератора пилообразного напряжения включены последова тельно соединенные детектор разности частот, первый триггер, первый и второй элементы И-НЕ, а между другим выходом детектора разности частот и другим входом второго элемента И-НЕ включен второй триггер, при этом к другим выходам обоих триггеров подключен блок сброса, выход которого подсоединен к входам . сброса .обоих триггеров, а к другим входам детектора разности частот и первого элемента И-НЕ подключен датчик опорных сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Зарецкий М.М. и др. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автоподст k i k Lk I ИИ LU .

Ж

1И/У

ЛААЛЛ