Фазовый дискриминатор Советский патент 1980 года по МПК H03D13/00 G01R25/00 

(54) ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для измерения сдвига фаз периодических сигналов при хаотическом пропадании одного 5 из них.

Известно УСТРОЙСТВО лля измерения сдвига. фазы между периодическими сигнал ами, содержащее формирователи для получения прямоугольных импульсов, 10 триггер и элементы И 1.

Недостатками этого устройства являются возможность работы только при периодических сигналах, а также относительная сложность.

Известно также устройство для индикации разбаланса фаз двух сигналов, содержащее преобразователи, блок управления, автоматический переключатель , двухполярный источник 20 опорного напряжения, преобразователь код-напряжение, преобразователь кодсопротивление, интегратор, нуль-орган регистр памяти, счетчик., ключ, генератор опорной частоты 2. 25

Недостатком этого устройства является .сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является фазовый дискриминатор, содержащий три триггера, три элемента И, элемент ИЛИ и устройство синхронизации, состоящее из задающего генератора, управляющего элемента, делителя усредняющего узла 3.

Недостатками этого устройства являются отсутствие зоны нечувствительности, отсутствие элемента определения знака, наличие раздельных выходов добавление и вычитание , которые усложняют и удорожают устройство.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в фазовый дискриминатор, содержащий два триггера, три элемента И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, блок синхронизации, состоящий из усредняккцего узла, делителя частоты, задающего генератора и управляющего элемента, первый , вход которого соединен с выходом задающего генератора, второй вход - с выходом усредняющего узла, вход

которого подключен к выходу первого элемента И, а выход соединен со входом делителя частоты, введены счетчик импульсов и элемент НЕ, причем входная шина устройства соединена с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И подключен к выходу дели теля частоты, второй и третий выходы которого соединены со входами элемента ИЛИ, и ко входу элемента НЕ, выход, которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу первого триггера и к первому входу счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - со входом второго триггера, выход которого подключен к третьему входу управляющего элемента первый вход которого соединен со вторым входом первого элемента И.

На чертеже изображена структурная электрическая схема фазового дискриминатора.

Устройство содержит элемент НЕ 1, элемент ИЛИ 2, элементы И 3 и 4, триггер 5, счетчик 6 импульсов, элемент И 7, триггер 8, блок 9 синхронизации, включающий в себя генератор 10 задающий, элемент 11 управляющий, делитель 12 частоты, узел 13 усредняющий .

Входная шина устройства соединена с первыми входами элементов И 3 и 4, второй вход элемента И 3 подключен к первому выходу делителя 12 частоты, второй и третий - выходы которого соединены со входами элемента ИЛИ 2, и ко входу элемента НЕ 1, выход которого соединен со вторым входом элемента И 4, выход которого подключен ко второму входу триггера 5 и к первому входу счетчика б импульсов, второй вход которого соединен с выходом элемента И 3, а выход - с входом триггера 8, выход которого подключен к третьему входу .управляющего элемента 11, первый вход которого соединен со вторым входом элемента И 7 и с выходом задающего генератора 10, второй вход - с выходом усредняющего узла 13, вход которого подгшюче к выл;оду элемента И 7, выход управлящего элемента 11 соединен со входом делителя частоты, выход элемента ИЛИ 2 сЬединен с первым входом триггера 5, выход которого подключен к первоj -ВХОДУ элемента И 7.

Фазовый дискриминатор работает следующим образом,

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входе устройства на выходе триггера 5 установлен низкий уровень импульсами с выхода делителя 12, Триггер 5 выполнен по схеме с раздельными входами. Выход триггера 5 соединен с входом элемента И 7,

который, таким образом, закрыт для прохождения сигналов.

Выход счетного триггера 8 несет информацию о знаке рассогласования внутреннего и входного сигналов. В 5 исходном состоянии счетчик б и триггер 8 устанавливаются в произвольное состояние.

Таким образом, в исходном состоянии устройства при отсутствии входного сигнала импульсы с выхода генератора 10 не проходят через элемент И 7 на вход усредняющего узла 13, знак рассогласования установлен произвольным, т.е. устройство фиксирует

с отсутствие рассогласования,что соответствует действительности.

Рассмотрим работу устройства в случае опережения входного сигнала относительно сигнала с третьего выхода делителя 12.

Триггер 5 находится в исходном состоянии до момента появления входного сигнала, который, проходя-через открытый элемент И4,. устанавливает навыходе триггера 5 высокий уровень,

5 т.е. является разрешающим для элемента И 7, через который.на счетный вход усредняющего узла 13 начинают проходить импульсы генератора 10. И пyльc со второго выхода делителя

0 12 устанавливает триггер 5 в исходное состояние, тем самым фиксируется величина рассогласования входного сигнала относительно импульсов с этого выхода делителя 12, Величина

5 рассогласования преобразовывается в число импульсов на элементе И 7. Это число импульсов, соответствующее величине опережения входного сигнала, поступает на вход усредняющего узла 13.

На первом выходе делителя 12 формируется сигнал зоны нечувствительности. При попадании входного сигнала в зону .нечувствительности считается, что рассогласование входного

5 и внутреннего сигналов в пределах допуска, знак рассогласования выбран правильно, а процесс подстройки закончен. При этом элемент И 3 находится на время зоны нечувствительности открытыгл и входной сигнал, .проходя через элемент И 3, сбрасывает счетчик б,

Если входной сигнал не попадает в зону нечувствительности, т.е.

5 процесс подстройки идет в обратном направлении (знак рассогласования выбран не правильно) или еще не закончен, то к моменту прихода входного сигнала на первом выходе делите„ ля 12 имеется низкий уровень. Соответственно на выходе элемента НЕ 1 имеется высокий уровень, открывающий элемент И 4, Входной сигнал, проходя через элемент И 4, увеличивает содержимое счетчика 6 на единицу. Если в следующий период входной сигнал снова не попадет в зону чувс вительности, то содержимое счетчика 6 опять увеличится на единицу. При правильно выбранном знаке рассогласования через несколько периодов входной сигнал попадает в зону нечувствительности. При этом, как алл показано выше, сигналом с первого выхода делителя 12 открывается элемент И 3 и входной сигнал обнуляет сче.тчик 6. При неправильно выбранно знаке входной сигнал не попадает в зону чувствительности и через несколько периодов счетчик 6 переполняется, а триггер 8 перебрасывается При этом знак рассогласования меняется на правильный и через несколь ко периодов входной сигнал попадает в зону нечувствительности. В случае запаздывания входного сигнала относительно напряжения на третьем выходе делителя 12 работа фазового дискриминатора не отличается от случая рассмотренного выше. Триггер 5 остается в исходном состоя нии до момента прихода входного сигг Нс1ла, не попадающего в зону нечувствительности, с приходом которого на .выходе триггера 5 устанавливается высокий уровень, который поддерживается до момента прихода импульсов со второго выхода делителя 12. Определение знака рассогласования аналогично случаю, рассмотренному выше Коэффициент усреднения усредняюще го узла 13 численно равен количеству импульсов частоты задающего генератора 10 укладывающихся во временной интервал между импульсами со второго и третьего выходов делителя 12. Применение устройства позволяет решить задачу измерения сдвига фаз периодических сигналов при хаотическом пропадании одного из них проще, чем это делают известные устройства. Стоимость введенных устройств, счетчика,., элемента НЕ незначительная по сравнению со стоимостью реверсивных устройств, используемых в усредняющем узле известного технического решения. Расширение функциональных возможностей, а именно определение не только величины, но и знака рассогласования делает его функционально законченным. Снижение времени переходного процесса цепей фазовой автоподстройки частоты способствует повышению надежности работы устройства. Формула изобретения Фазовый дискриминатор, содержащий два триггера, три элемента И, ,элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого/триггера,выход которого подключен к первому входу первого элемента И, блок синхронизации, состоящий из усредняющего узла, делителя частоты, задающего генератора и управляющего элемента, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, второй вход - с выходом усредняющего узла, вход которого подключен к выходу первого элемента И, выход управляющего элемента соединен со входом делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном повышении надежности работы устройства, в него введены счетчик импульсов и элемент НЕ, причем входная шина устройства соединена с первыми входами второго и третьего элементов И,.второй вход второго элемента И подключен к первому выходу делителя частоты, второй и третий выходы которого соединены со входами элемента ИЛИ, и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу первого триггера и к первому входу счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с входом второго триггера, выход которого подключен к третьему входу управляющего элемента, первый вход которого соединен со вторым входом первого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №411388, кл, G 01 R 25/00, 20.07.71. 2.Авторское свидетельство СССР №450113, кл. G 01 R 25/08, 15.02.73. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке №2465625/18-21, кл. G 01 R 25/00, 1977.

,