Фазовый детектор Советский патент 1982 года по МПК H03D3/20 

(54) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

1

Изобретение относится к радиоизмеритепьной технике и может быть использовано в технике систем автоматического регулирования и контрогш.

Известен.фазовый детектор, содержащий потенциальный статический триггер, 4 элемента И, 2 элемента ИЛИ, 2 элемента НЕ 13.

Недостаток этого устройства - ограниченный диапазон регистрации разности )о фаз.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фазовый Детектор, содержащий триггер, формирователи, элементы И, реверсивный is счетч;1к и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 2.

Однако в известном фазовом детекторе измерение фазового сдвига в пределах периода осуществляется путем анапогово- 20 го интегрирования фазоразностного импульса, что приводит к увеличению погрешности при уменьщении измеряемой величины.

Целью изобретения является -повышение точности измерения фазового сдвига на всем линейном участке характеристики и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в фазовый детектор, содержащий триггер, элементы И, формирователи и реверсивный счетчик, введен формирователь фазовых сдвигов, третий эле1лент И, второй триггер, первый и второй узлы приоритета, узеп начальных установок и регистрирующий блок, п):ичем вход формирователя фазовых сдвигов подключен к опорному входу устройства, а выходы - к первым входам элементов И, вторые входы которых подключены к выходу первого формироватепя импульсов, а вход последнего подключен к сигнальному входу устройства, при этом выходы перВЭго и третьего элементов И подключены к входам первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого узла приоритета и с первым входом второго узла приоритета, а также через второй форми3.95 роватепь импупьсов - с первым входом ВЕеденного второго триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к первому входу первого узла приорит(5та и к второму вхоДу второго узпа приоритета, причем выход первого узла приоритета соединен с суммирующим, а выход второго узпа приоритета - с вычитающим входами реверсивного счетчика, а к входу установки нуля реверсивного счетчика подключен узел начальных установок, а выходы ре версивного счетчика соединены с соответствующими входами регистрирующего блок На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - таблица истинности узла приоритета; на фиг. 3, 4 и 5 - временные диаграммы. Фазовый детектор содержит формирователь 1 фазовых- сдвигов, элементы И 2-4, первый формирователь 5 импульсов, первый триггер 6, первый 7 и второй 8 узлы приоритета, второй формирователь 9 импульсов, второй триггер 10, реверсивный счетчик 11, узел 12 начальных установок и регистрирующий блок 13. Фазовый детектор работает следую- щим образом. Входной фазомодулированный сигнал подается на формирователь 5 импульсов, где он ограничивается и преобразуется в короткие импульсы. Эти импульсы поступают на вторые входы элементов И 2-4. Опорная сетка (фиг. За), частота сле дования импульсов которой выбирается в зависимости -от требуемой точности из мерений по формуле РОПОР МЬМ. « шобое целое число, поступает на формирователь 1. Формирователь 1 из одной опорной сетки формирует три, которые по трем шинам поступают на первые входы элементов И 2-4. Причем фазовый сдвиг между двумя смежными опорными сетками равен 120° (фиг. 36, в и фиг. 3 в, г) Сдвиг фазы между крайними опорными сетками равен 240° (фиг. 36, г), а время и (фиг. 3 б, в, г) должно быть больше длительности импупьсов, поступающих с формирователя 5. Если фаза измеряемого сигнала изменяется, например получает положительные приращения (на фиг. Зд вправо), то при совпадении импульсов измеряемого и опорного сигналов на выходах эпемен тов И 2-4 будут появляться пачки им пульсов в порядке, указанном на фиг, 5а, б, в, при этом частота следования импульсов внутри пачек равна РИЗМ. 3 Возможны два крайних случая. В первом спучае, если импупьсы измеряемого сигнала и одной из опорных сеток совпали и фаза при этом не меняется, пачка бесконечна, и пачка отсутствует, если импульсы ria совпали. Во втором случае, если время стробирования меньше или равно периоду следования имдульсов измеряемого сигнала, пачки вырождаются в одиночные импульсы при этом длитепьность импульсов на выходе формирователя 5 должна быть не больше времени V , фиг. 36, в, г и не меньше величины изменения фазы за период измеряемого сигнала. На входы триггера 6 поступают пачки импульсов с элементов И 2, 4 (фиг. 4а, в), а на выходе триггера 6 будут формироваться импульсы (фиг. 4г), передний и .ний фронты которых будут совпадать с началом пачек. Следует отметить, что при подключении схемы к источнику питания состояния триггеров 6 и 1О и реверсивного счетчика 11 могут быть произвольными. Для нормальной работы схемы достаточно счетчик установить в начальное состояние уэпом 12 начальных установок. В этом случае импульсы измеряемого сигнапа из произвольного положения при изменении фазы должны пройти фазовое приращение до момента стробирования на элементе И 2с импульсами опорной сетки первой шины. Появление первой пачки импульсов на входе 1 триггера б приводит в рабочее состояние триггеры 6 и 1О и является началом работы всей схемы. На фазовое приращение .в пределах одного периода опорного сигнала детектор не реагирует, а число импульсов на выходе триггера 6 равно числу пройденных фазовых дискретов.s На выходе триггера 6 импульс формируется только в том случае, если на вход 1 поступает сначала пачка импупьсов с элемента И 2, а затем на вход 2 пачка с элемента 4. Однако импульсы на выходе триггера 6 не несут информации о знаке фазового сдвига. Чтобы определить знак, импупь- , сы с выхода триггера 6 поступают на формирователь 9 коротких импульсов. Импульсы с формирователя 9 (фиг. 4д) запускают триггер 10, на второй вход которого поступают пачки импульсов с элемента И 3 (фиг. 46) и приводят триггер в исходное состояние. Импупьсы с выхода триггера 10 (фиг. 4е) поступают на первый вход узпа 7 приоритета и второй вход узпа 8 приоритета, содержащих эпементы И и И-НЕ, один вход которого является вторым входом узпа приоритета, а второй вход, являющийся первым входом узпа . приоритета, соединен с входом элемента И, вход KOTOpoix) соединен с выходом эпемента И-НЕ. Выход элемента И является выходом узпа приоритета, работающего в соответствии с таблицей истинности (фиг. 2). На второй вход узла 7 приоритета и первый вход узпа 8 приоритета поступают импульсы с выхода триггера 6. На выходе узпа 7 приоритета импульсы появляются лишь в том спучае (фиг. 4ж), еспи импульсы на выходе триггера 10 кончаются раньше импупьсов на выходе триггера 6, а это возможно пишь при положительном фазовом сдвиг-е (фиг. Зд). На выходе узла 8 приоритета (фиг, 4з) в этом спучае импульсов нет. При отрицательном фазовом сдвиге порядок следования пачек импульсов меняется (фиг. 5а, б, в), спедоватепьно, меняется и положение задних фронтов импупьсов на выходе триггера 1О. При указанной поспедоватепьности пачек (фиг.5а, б, в), импупьсы на выходе триггера Ю кончаются позже импульсов на выходе триггера 6 (фиг. 5г, д). В этом случае на выходе узпа 7 приоритета импульсы отсутствуют (фиг. 5е), а присутствуют на.выходе узла 8 приоритета (фиг.5ж).

Таким образом, н1аличие или отсутствие импульсов на выходе того или другого узла 7 или 8 приоритета дает информацию о направлении фазового сдвига, а их количество - о его величине.

Импульсы с узлов 7 и 8 приоритета поступают на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 11, установка нуля которого производится узлом 12 начальных установок. С реверсивного счетчика импульсы подаются на регистрирующий блок 13.

Формула изобретения

Фазовый детектор, содержащий триггер, элементы И, формирователи и реверсивный счетчик, отличающийс я тем, что, с цепью повыщения точности измерения фазового сдвига на всем линейном участке характеристики и упрощения конструкции, в него введен

формирователь фазовых сдвигов, третий элемент И, второй триггер, первый и второй узпы приоритета, узел начальных установок и регистрирующий блок, причем вход формирователя фазовых сдвигов подключей к опорному входу устройства, а выход - к первым входам эпементов И, вторые входы которых подключены к выходу первого формирователя импупьсов, а вход последнего подключен к сигнальному входу устройства, при этом выходы . первого и третьего элементов И подключены к входам первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого узла приоритета и с первым входом

второго узла приоритета, а также через второй формирователь импульсов - с первым входом введенного второго триггера, второй вход которого подключен к выходу второго эпемента И, а Ьыход - к

первому входу первого узла приоритета и к второму входу второго узла приоритета, причем выход первого узла приоритета соединен с суммирующим, а выход второго узла приоритета - с вычитающим входами реверсивного счетчика, а к входу установки Егуля реверсивного счетчика подключен узел начальных установок, а выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами регистрирук щего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 413614, кп, Н ОЗ К 9/04, 1974.

2,Авторское свидетельство СССР № 582562, кл. Н 03D 3/20, 1977.

ф{Jfг.l

т

ПП ПП , П JL

-ко

ПП ПППП

ПППППП

9 П П П Ji П JI П л Фиг.З

ни ПBinHiIliil

Л™П

сз to

« со 04