Устройство фазовой автоподстройки частоты

А РЕСПУБЛИ 7/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ томатизирои радио(71) Томский институт ав ванных систем управления электроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 468185, кл. С 01 К 25/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР В 932622, кл, Н 03 1. 7/00, 1980 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, первый строб-преобразователь, первый усилитель, первый фазовый детектор, строб"генератор., второй строб-преобразователь, второй усилитель и второй фазовый детектор, при этом другой вход первого строб-преобразователя подключен к выходу строб. генератора, а другой вход второго строб-преобразователя подключен к выходу перестраиваемого генератора через аттенюатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения его точности при расширении диапазона рабочих частот, между выходом строб-генератора и вторыми входами первого и второго фазовых детекторов включен делитель частоты, между выходом второго фазового детектора и управляющим входом перестраиваемого генератора включены последователь- В но интегратор и сумматор, к выходам перестраиваемого и опорного генераторов подключен дополнительно фазовый детектор, выход которого подключен к другому входу сумматора.Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и может бытьиспользовано при поверке фазоизмерительных устройств.Известно устройство фазовой5автоподстройки частоты (ФАПЧ), содержащее опорный генератор, выход которого подключен к одному входу фазового детектора последовательно соедиlненного с подстраиваемым генератором и аттенюатором 11.Однако это устройство ненадежнов работе, особенно в широком диапазоне частот,Наиболее близким по техническойФсущности к изобретению является устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, первыйстроб-преобразователь, первый усилитель, первый фазовый детектор,строб-генератор, второй строб-преобразователь, второй усилитель ивторой фазовый детектор, при этомдругой вход первого строб-преобразователя подключен к выходу строб-генератора, а другой вход второгостроб-преобразователя. подключенк выходу подстраиваемого генератора через аттенюатор, а между выходом30строб-генератора и вторыми входамипервого и второго фазовых детекто,ров включен делитель частоты".23.Однако известное устройство не ойладает достаточной точностью при расширении диапазона рабочих частот.Это объясняется тем, что системаФАПЧ работает в режиме умножениячастоты опорного генератора, а прибольшой кратности умножения возможны перескоки частоты перестраиваемо-.40го генератора на один или несколькодискретов, равных частоте строб-генератора.Цель изобретения - повышение точности при расширении диапазона45частот.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве фазовой автоподстройки частоты, содержащем последовательно соединенные опорный генератор, первый строб-преобразователь,первый усилитель, первый фазовыйдетектор, строб-генератор, второйстроб-преобразователь, второй усилитель и второй фазовый детектор, приэтом другой вход первого строб-преобразователя подключен к выходустроб-генератора, другой вход второ 294 3го строб-преобразователя подключен к выходу перестраиваемого генератора через аттенюатор, между выходом строб-генератора и вторыми входами первого и второго фазовых детекторов включен делитель частоты, между выходом второго фазового детектора и управляющим входом перестраиваемого генератора включены последовательно интегратор и сумматор, к выходам перестраиваемого и опорного генераторов подключен дополнительный фазовый детектор, выход которого подключен к другому входу сумматора.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства фазовой автоподстройки частоты.Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит опорный генератор 1, первый строб-преобразователь2, второй строб-преобразователь 3, строб-генератор 4, делитель 3 частоты, первый усилитель 6, первый фазовый детектор 7, второй усилитель 8, второй фазовый детектор 9, интегратор 10, сумматор 11, дополнительный фазовый детектор 12, перестраиваемый генератор 13 и аттенюатор 14.Устройство фазовой автоподстройки частоты работает следующим образом.Первый строб-преобразователь 2, первый усилитель 6, первый фазовый детектор 7 и строб-генератор 4 образуют первое кольцо ФАПЧ. На вход первого 4 трой-преобразователя 2 поступает последовательность строб-импульсов с выхода строб-генератора 4 с периодом следования, равным На сигнальный вход первого строб-преобразователя 2 поступает гармоническое напряжение с выхода опорного генератора 1.где Я - частота опорного генератора;- фазовый сдвиг моментовперехода сигнала О через нуль относительно моментов появления строб-импульсов.Между частотами 1 с и частотой строб-генераторадолжно выполняться соотношениес ( -)где К, = 1,2,3.где Л - коэффициент передачи первого строб-преобразователя 2;о - порядковый .номер стробимпульса; 10о - величина напряжения на выходе первого строб-преобразователя 2 при напряжении на его входе О= О.Первый усилитель 6 усиливает импульсный сигнал И, одновременно отфильтровывая постоянную составляющую Цо , На один вход первого фазового детектора 7 поступает сигнал с выхода первого усилителя 6, а на вто- щ рой вход - последовательность строб- импульсов, частота следования которых делителем 5 частоты уменьшается в два раза. Первый фазовый детектор 7 работает в режиме фазочувствитель ного выпрямления, поэтому напряжение на его выходе равно 0 О К 2 бза р Б 30 - коэффициент передачипервого усилителя 6 ипервого фазового детектора 7. где , и1 Напряжениепоступает на управ ляющий вход строб-генератора 4, регулируя частоту последнего до выполнения условия (1).Второе кольцо ФАПЧ, включающее в себя второй строб-преобразователь 3,.40 второй усилитель 8, второй фазовый детектор 9, интегратор 10, сумматор 11, перестраиваемый генератор 13 и аттенюатор 14 работает аналогично первому кольцу. 45Однако если в первом кольце строб- генератор 4 подстраивается по гармоническому сигналу от опорного генератора 1, то во втором - регулирующее напряжение с выхода второго фазового детектора 9 поступает через интегратор 10 и сумматор 11 на управляющий вход перестраиваемого генератора 13, подстраивая частоту последнего до выполнения условиями,1). 55Гармонический сигнал перестраиваемого генератора 13, ослабленный аттенюатором 14 на требуемую величиЭ 1107Напряжение на выходе первого стробпреобразователя 2 равно 294 4ну, поступает на сигнальный вход второго строб-преобразователя 3, на другой вход которого поступает последовательность строб-импульсов с выхо" да строб-генератора 4. На выходе второго строб-преобразователя 3 амплитуда последовательности импульсов пропорциональна угловому рассогласованию моментов появления строб-импульсов с выхода строб-генератора 4 и моментов - переходов через нуль гармо. нического сигнала с выхода аттенюатора 14. При совпадении моментов появления строб-импульсов и переходов через нуль гармонического сигналаР О, амплитуда импульсов на выходе второго строб-преобразователя 3 равна нулю независимо ни от амплитуды гармонического сигнала, ни от дрейфа нуля второго строб-преобразователя 3 и дрейфа усиления второго усилителя 8. Все это обеспечивает формирование синфазных сигналов на входе устройства независимо от соотношения амплитуд сигналов при фиксированной частоте опорного генератора 1 и позво ляет получить малый уровень изменения фазы выходного сигнала при изменении его амлпитуды.31Третье дополнительное кольцо включает в себя дополнительный фазовый детектор 12, перестраиваемый генератор 13 и сумматор 11 . представляет собой быстродействующее кольцо ФАПЧ. Так как сигналы с выхода перестраиваемого генератора 13 и опорного генератора 1 непрерывные гармонические, то для разделения действия третьего и второго колец ФАПЧ введен интегратор 10 подключенный к выходу второго фазового детектора 9, выходной сигнал которого поступает на сумматор 11, не ухудшающий быстродействия устройства.Вновь введенные элементы в устройство позволяют осуществить подстройку частоты перестраиваемого генератора 13 по частоте опорного генератора 1 практически задолго до момента окончания переходных процессов в пер.вом и втором кольцах ФАПЧ, а также уменьшить начальную расстройку частот перестраиваемого генератора 13 и опорного генератора 1 до нуля, Кроме того, быстродействующее кольцо ФАПЧ отрабатывает уход частоты перестраиваемого генератора 13, обусловленный нестабильностью его пара1107294 Составитель С,ДаниэлянРедактор Н.Пушненкова Техред М,тенер Корректор О,Луговая Тираж 862 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 Заказ 5776/43 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4 метров в моменты времени, когда навыходе второго строб-преобразователя;3 установится амплитуда импульсов,:.появления строб-ийпульсов и переходов,5через нуль сигнала с выхода аттенюатора 14. Таким образом, в предложенном устройстве полностью исключены перескоки частоты во втором кольце ФАПЧ во всем рабочем диапазоне частот . опорного генератора 1, что существен" но повышает точность его работы при расширении диапазона рабочих частот.