Частотно-фазовый дискриминатор

(19) 11 4 Н 03 0 13 Е ИЗОБР СВИДЕТЕЛЬСТВ ПИС АВТОРСНО изе со 1 ос 1 сей зь.г 1 оп Чо 1 19 (54) ЧА (57) И техник темах упроще нии зо ж В, характеризую мы, при которых ен соответс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 21) 3632742/24-0922) 09. 08. 8346) 30,1.87. Бюл. Мф 4472) В.П.Сысоев53) 621.376.332(088.8)56) Справочник по интегральным м росхемам./Под ред. Б,В.Тарабрина .:Энергия, 1980, с.733, рис.5-238.3 ашез Р. ОЪегзг. Сепега 1 дгес 1 рЬащрагагогз Гог дщрочей рЬазе1 оор ас 8 о 1 з 1 г.1 оп. 1 ЕЕЕ ггапз оп сопппппдсагоп гесЪпо 1 оду.И 6, 1971.СТОТНО-ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР,зобретение относится к радиое, может использоваться в сисфаэовой АПЧ. Цель изобретения -ние при одновременном уменьшены нечувствительности. Частотно - фазовый дискриминатор (ЧФД) содержит элементы ИЛИ-НЕ 1-4, КЯ-триггеры 5-7, элементы задержки 8, 9 и формирователи 1 О, 11 коротких импульсов. ЧФД работает по алгоритму, представленному графом. Выходной сигнал ЧФД равен "1" при Е ) Г и равен "0" при ГГ,. При этом в режиме фазового сравнения выходной сигнал ЧФД представляет собой последовательность импульсов с частотой и длительностью, пропорциональной разности фаз сравниваемых сигналов. Когда входные импульсы начинают перекрывать друг друга, происходит переход из реима фазового сравнения в режимы А ие щиеся состояниями схевыходной сигнал ЧФД енно "0" и "1" 5 ил13561Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах фазовой автоподстройки частоты.Цель изобретения - упрощение при одновременном уменьшении зоны нечувст- вительности.На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого частотно-фазового дискриминатора; на 10 фиг.2 - граф работы частотно-фазового дискриминатора; на фиг.3 - эпюры входных и выходных сигналов; на фиг.4 - фазовая характеристика час" тотно-фазового дискриминатора; на 16 фиг. 5 - вариант выполнения частотно-фазового дискриминатора на элементах И-НЕ и КЯ-триггерах.Частотно-Фазовый дискриминатор содержит первый 1, второй 2, третий 20 3 и четвертый 4 элементы ИЛИ-НЕ, первый 5, второй 6 и третий 7 КЯ-триггеры, первый 8 и второй 9 элементы задержки, первый 10 и второй 1 формирователи коротких импульсов.: . 25Частотно-фазовый дискриминатор работает следующим образом.Частотно-фазовый дискриминатор работает в соответствии с алгоритмом, представленным графом на фиг.2, 30 Этот алгоритм учитывает все возможные комбинации взаимного положения входных импульсов и полностью отражает работу дискриминатора. Каждый узел графа характеризует состояние схемы, которое определяется состоянием КЯ- триггеров 5-7. Переключение КЯ-триггеров 5-7, т.е. переход от одного состояния схемы к другому (или к тому же самому), происходит под дейст вием входных сигналов Х Х , которые представляют собой импульсы положительной полярности. В каждом узле графа записана дробь, числитель которой означает номер состояния схе Б мы И, а знаменатель - состояние КЯ- триггеров 5-7 1 О , ( . Выходной сигнал частотно-Фазового дискриминатора снимается с выхода С 1 з КЯ-триггера 7. Множество состояний схемы, со ответствующих выходному сигналу 113 =О обозначено через А, а множество состояний схемы, соответствующих ( = =1, обозначено через В.Рассмотрим работу частотно-фазового дискриминатора при Г ) й,. Пусть импульсывходных сигналов Хи Х не совпадают друг с другом во времени и Я=О. При этом в схеме происходят пе912 реходы между состояниями Я=1,2,4, Эти переходы будут происходить, пока входные импульсы из-за изменяющейся разности фаэ полностью не совпадут друг с другом. При полном совпадении происходят переходы между состояниями 0=2,4, а при их расхождении - между состояниями И=2,3,4.Данные виды переходов соответствуют 11 =з =О (режим А). Как только входные импульсы разойдутся настолько, что перестанут совпадать друг с другом, будут происходить переходы между состояниями Ю 3,5,6,4. При этом выходной сигнал дискриминатора Ц периоз дически меняется (режим фазового сравнения). Эти переходы будут происходить до тех пор, пока входные импульсы вновь не приблизятся вплотную друг к другу. С момента совпадения импульсов происходят переходы между состояниями Я=5,6,7. При полном совпадении импульсов происходят переходы между состояниями И=5,7, а при их расхождении - между состояниями И = 5, 7, 8. Последние три вида переходов соответствуют,1 ( режим В). Переходы междусостояниями 11 = 5, 7, 8 будут происходить до тех пор, пока входные импульсы вновь не приблизятся друг к другу вплотную, С момента их совпадения будут происходить переходы между состояниями М = 5,6,7 и описанная работа в режиме В повторится, В дальнейшем при Г ) Г, дискриминатор будет все время находиться в режиме В,В случае Г с Г, наблюдается обратная картина. При этом частотно-фазовый дискриминатор из режима В через режим Фазового сравнения будет переходить в режим А и в нем оставаться.Таким образом, выходной сигнал дискриминатора1 при Г Г, 0 3ОприГ с Г,Причем, для сколь угодно малой разности частот при ГГ частотно- фазовый дискриминатор из любого состояния, принадлежащего А, переходит в режим В и наоборот, при Е с й, из любого состояния, принадлежащего В, переходит в режим А. Данные переходы иллюстрируются эцюрами входных и выходных сигналов, приведенными нафиг.3. В верхней части показан переход из А в режим В при Г ) Г а в нижней - из В в режим А при й (Г,. Окружностями отмечены моменты полно го совпадения входных импульсов,При равенстве частот входных сигналов Г=Г, в схеме частотно-фазового дискриминатора постоянно происходит любой из рассмотренных выше видов пе О реходовПри этом дискриминатор может находиться в следующих режимах: режим А, при котором совершаются переходы только между состояниями А (соответствует участкам "а" фазовой характеристики); режим В, при котором совершаются переходы только между состояниями, В (соответствует участкам "Ь" в фазовой характеристики); режим фазового сравнения, при котором совершаются переходы между, состояниями И=3,5,6,4 (соответствует участкам Г фазовой характеристики)В режиме Фазового сравнения выходной сигнал частотно-фазового дискри 25 минатора представляет собой последовательность импульсов с частотой и длительностью, пропорциональной разности фаз сравниваемых сигналов. Среднее значение выходного сигнала равно118 х Кфгде К - коэффициент передачи;- разность Фаз сравниваемыхсигналов.Переход из режима Фазового срав кения в режим А или В при изменении разности фаз происходит тогда, когда входные, импульсы начинают перекрывать друг друга. Причем переход из режима А в режим В и обратно происходит только через режим фазового сравнения.Фазовая характеристика частотно- фазового дискриминатора (фиг.4) в об 45 щем случае представляет собой неоднозначную гериодическую функцию с периодом 2 Т, Однако при монотонном изменениивыходной сигнал частотно- фазового дискриминатора не изменяетсяЙЧ50 периодически так при -О выходнойФйеЙЧсигнал Ч =1 а при(О Я = О. Слей ф 3довательно, дискриминатор является непериодическим. Участки характерис 55 тики, на которыхизменяется, в пределах 2 я(п) ( (2 р(п+2), где и -4любое целое число, являются однозначными, так как при любом изменении ,Рв данных пределах рабочая точка дискриминатора движется только по однойи той же линии. На фиг.4 выделенучасток Фазовой характеристики прип=О,При совпадении импульсов входныхсигналов в схеме возможны переходытолько внутри режима А или режима В,переходы же между А и В запрещены.Таким образом, в предлагаемом частотно-фазовом дискриминаторе устранены сбои работы при совпадении импульсов входных сигналов,Частотно-фазовой дискриминаторможет быть выполнен также и на логических элементах И-НЕ и КЯ-триггерах(фиг.5). Алгоритм работы такого частотно-фазового дискриминатора аналогичен алгоритму, представленному графом на фиг.2, но в котором все управляющие сигналы инвертированы,Формула изобретенияЧастотно-фазовый дискриминатор, содержащий первый, второй и третий триггеры, выход третьего триггера является выходом частотно-Фазового дискриминатора, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, первые входы которых являются входами частотно-фазового дискриминатора, и третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения при одновременном уменьшении зоны нечувствительности, в него введены первый и второй элементы задержки и первый и второй формирователи коротких импульсов, причем вход установки первого триггера, второй вход второго элемента И-НЕ и первые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ объединены и подключены к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, вход установки второго триггера, вторые входыпервого, третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ объединены и подключены к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выходы первого ивторого элементов ИЛИ-НЕ подключены к первым входам сброса первого и второго триггеров соответственно, инверсный выход первого триггера соединен непосредственно с третьими входами второго и четвертого элементов ИЛИ в , а через первый элемент задержки - с1356191 7 ИОот аа УРУУ/ третьим входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу сброса третьего триггера, инверсный выход второго триггера сое 5 динен непосредственно с третьим входом первого и четвертым входом третьего элементов ИЛИ-НЕ, а через второй элемент задержки - с четвер)ым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ,выход которого подключен к входу установки третьего триггера, инверсныйвыход которого через первый формирователь коротких импульсов соединенс вторым входом сброса первого триггера, прямой выход третьего триггерачерез второй формирователь короткихимпульсов соединен с вторым входомсброса второго триггера.1356191 рог) ставитель И.Грабилинхред М.Дидык Коррек р Н.Киш Зимокос аказ 5810/5 Тираж 900И Государственного комитета делам изобретений и открыти 5, Москва, Ж, Раушская на дписноеСР ИИП 113 д.4/5 изводственно-полиграфическое предприятие,г.ужРород,ул.Проектна