Импульсно-фазовый детектор

(57) Изобретение мзовано в системахма информации с фа ОВЫИ ДЕТЕКТОРжет быть испольбработки и приеовым ее представГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР БО 1552369 2лением. Цель - повышение быстродействия - достигается введением в импульсно-фазовый детектор ключа 7, конденсатора 8,дифференшального уси лителя 9, компараторов 10, 11 напряжения, Р-триггеров 12 и 13, шин положительного 17 и отрицательного 18 опорных напряжений, источника 14 тока, элемента 15 отвода тока, интегратора 16 и ждущего мультивибратора 6. Импульсно в фазов детектор содержит также генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, ключ 2, выходной усилитель 4. конденсатор 3 и формирователь 5 импульсов. 2 илИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах обработки и приема инФормации с Фазовым ее представлени 5 ем, а также в системах фазовой автоподстройки частоты.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На фиг, 1 приведена функциональная схема импульсно-фазового детектора; на фиг,2 - временные диаграммы его работы.е.-.Р,Импульсно-фазовый детектор содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, ключ 2, конденсатор 3, выходной усилитель 4, форми рователь 5 импульсов, ждущий мультивибратор б, ключ 7, конденсатор 8, дифференциальный усилитель 9, компараторы 10 и 11 напряжений, П-триггеры 12 и 13, источник 14 тока,элемент 15 отвода тока, интегратор 16, шину 17 положительного опорного напряжения, шину 18 отрицательного 25 опорного напряжения. При этом последовательно соединены генератор 1 лиР нейно изменяющегося напряжения, ключ 2 и выходной усилитель 4, вход которого соединен через конденсатор 3 с общей шиной, а выход - с первым входом. интегратора 16, входом ключа 7 и первым входом дифференциального усилителя 9, второй вход которого соединен с выходом ключа 7 и через кон 35 денсатор 8 с общей шиной. а выход с первыми входами компараторов 10 и 11 напряжений, вторые входы которых соединены соответственно с шиной 17 положительного опорного напряжения и шиной 18 отрицательного опорного напряжения, а выходы - с.информационными входами соответственно Э- триггеров 12 и 13, тактовые входыкоторых соединены с выходом формиро вателя 5 импульсов, управляющими вхо дами генератора 1 линейно изменяющегося напряжения, ключа 2 и входом ждущего мультивибратора 6, а выход- соответственно с входами источника 14 тока и элемента 15 отвода тока, выходы которых подключены к второму входу интегратора 16, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а, входы генератора 1 линейно изменяющегося напряжения и формирователя 5 импульсов соединены соответственно с шинами опорной и сравниваемой частот, причем выход ждущего мультивибратора 6 соединен суправляющим входом ключа 7.Ключи 2 и 7 могут быть выполнены, например, на интегральных микросхемах типа 590 КН 5, ждущий мультивибратор - на микросхеме 155 АГЗ,включенной так, чтобы он срабатывалот положительного перепада, а на выходе Формировался отрицательныйот высокого уровня импульс. Выходной4 и дифференциальный 9 усилители могут быть выполнены на микросхемах 544и 574 серий с полевыми транзисторамина входах для уменьшения разряда конденсаторов 3, 8 между импульсами.Компараторы 10 и 11 напряжений могутбыть выполнены на микросхемах 521 САЗ,а П-триггеры 12 и 13 - на микросхемах 155 ТМ 2,Кроме того, источник 14 тока может быть выполнен, например,в видестабилизатора вытекащего тока натранзисторе и резисторах, управляемого от логического перепада транзисторно-транзисторной логики, а элемент 15 отвода тока - в виде стабилизатора втекающего тока, таз же управляемого, как и источник 14 тока.Эти элементы могут быть выполнены ина микросхемах 17 б серии. Интегратор 16 может быть выполнен в простейшем случае из соединенных последовательно трех резисторов и конденсатора, включенных между его первымвходом и общей шиной, при этом объединенные выходы первого и второго резисторов подключены к выходу интегратора 16, а объединенные выводывторого и третьего резисторов - кего второму входу, причем для величин сопротивлений резисторов должновыполняться условие КК, К,Формирователь 5 импульсов формируетимпульс стабильной длительности покаждому импульсу сравниваемой частоты и может быть выполнен так же,как и ждущий мультивибратор 6, Генератор 1 линейно изменяющегося напряжения может быть выполнен по любой известной схеме при соблюдениидвух условий; импульсом опорной частоты выходное напряжение генератораустанавливается равным нулю, а импульсом сравниваемой частоты фиксируется на достигнутом к этому моменту уровне.Импульсно-Фазовый детектор раОботает следующим образом, 1552369 610 15 25 35 Бвых,где и =20 в Пусть сравниваемая частота ниже опорной частоты 1 ор . При поступлении на вход генератора 1 импульса опорной частоты его выходное напряжение устанавливается на начальном уровне, а после окончания импульса Гор Формируется линейно изменяющееся пилообразное напряжение (Фиг.2 а). При поступлении импульса частоты сравнения Г на вход Формирователя 5 импульсов на его выходе формируются коммутационные сигналы (фиг,2 б) соответственной длительности, которые фиксируют напряжение генератора 1 и замыкают ключ 2, после чего накопительный конденсатор 3 заряжается до уровня,присутству - ющего на выходе генератора 1 (фиг.2 г) . Напряжение на выходе ключа 2 и на выходе выходного усилителя 4 соответствует уровню напряжения генератора 1, который остается постоянным до поступления следующего импульса Г Предположим, что исходный уровень напряжения на накопительном конденсаторе 8 (Фиг.2 д) ниже уровня напряжения на выходе выходного 30 усилителя 4, Вследствие этого напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 во время действия .импульса, поступающего с выхода формирователя 5 импульсов, равняется разнице между исходным уровнем напряжения на конденсаторе 8 и уровнем напряжения на выходе выходного усилителя 4 (фиг,2 г), которая поступает на компараторы 10 и 11 напря жений, где сравниваются с .опорными напряжениями +Нрр и Бор При исходном напряжении на конденсаторе 8 меньшем, чем напряжение на выходе выходного усилителя 4 э выходное на пряжение дифференциального усилителя 9 положительное (фиг,Зж) и превышает уровень срабатывания компаратора 10 напряжения. Вследствие этого на выходе компаратора 10 появляется импульс логической " 1", который положительным перепадом импульса, поступающего от Формирователя 5 импульсов, переписывает логическую "1", присутствующую на информационном входе первого Р- триггера 12 на его выход, и тем самым включает источник 14 тока, Импульс с выхода формирователя 5 импульсов своим отрицательным перепадом также запускает ждущий мультиниб ратор 6, после чего на его выходе Формируется отрицательный логический импульс (Фиг.2 в), который поступает на управляющий вход ключа 7 и заьщкает его. Накопительный конденсатор 8 заряжается до уровня напряжения, присутствующего на информационном входе ключа 7, который подключен к выходу выходного усилителя 4 (Фиг.2 д), после чего напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 становится равным нулю. НапряЖение с выхода выходного усилителя 4 и ток ис" точника 14 тока воздействуют на интегратор 16Напряжение с выхода интегратора 16 поступает на управляющий вход генератора, управляемого напряжением (ГУН), работающего в кольце системы ФАПЧ, и изменяет его частоту в сторону повышения.При поступлении следующего импульса Г цикл работы устройства повторяется, только накопительный конденсатор 3 заряжается до нового уровня, который больше по сравнению с предыцущим, а напряжение на выходе интегратора 16 еще больше увеличивается и воздействует на ГУН, увеличивая его частоту, тем самым уменьшая частотное и фазовое рассогласование. Как видно из фиг.2, ускоряющее действие источника 14 тока продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 во время действия импульса, поступающего от формирователя 5 импульсов, станет меньше уровня +Нсрабатывания компаратора 10, после чего источник тока отключается и на входе интегратора 16 действует только напряжение с выхода выходного усилителя 4. Значение разности фаз между Го и Гсдо которого продолжается непрерывное действие ускоряющего источника 14 тока,можно определить по формуле Б в, - размах выходного напряжевылния генератора 1;Б - уровень срабатывания компараторов 10 и 11 напряжений.Когда частота сравнения 2выше опорной частоты Г , устройство работает так же, только на выходе дифференциального усилителя 9 присут 5 ствует отрицательное напряжение (напряжения на фиг.3 г, д имеют спадающйй характер), которое сравнивается компаратором 11 напряжения с опорным напРЯжением - Цо и чеРез 0-тРиг гер 13 включает элемент 15 отвода тока, выходной ток которого имеет отрицательную полярность и уменьшает напряжение на выходе интегратора 16, тем самым уменьшая частоту ГУН, работающего в замкнутом кольце системы ФАПЧ. Непрерывное ускоряющее действие элемента 15 отвода тока продолжается до тех пор, пока уровень напряжения на выходе дифференциаль ного усилителя 9 (во время действия импульса от формирователя импульсов) станет меньше опорного напряжения, после чего элемент 15 отвода тока отключается и на интегратор 16 воз действует только выходное напряжение усилителя 4. Для уменьшения разряда конденсатора интегратора 16 входное сопротивление устройств,подключаемых к его выходу, например 30 ГУН, должно быть достаточно высоким. Разряду этого конденсатора через выходное сопротивление усилителя 4 препятствует большая величина сопротивления Н в интеграторе 16.Для устойчивой работы устройства элементы в интеграторе 16 должны быть подобраны так, чтобы за период опорной частоты разность фаз между опорной и сравниваемой частотами, возни кающая из-за саморазряда конденсатора в интеграторе 16, не превышала значений Щ .Таким образом, введение в импульсно-фазовый детектор новых эле- д 5 ментов и связей позволяет увеличить его быстродействие за счет формированного заряда или разряда конденсатора в выходном интеграторе устройства, тем самым повысить крутизну выходной характеристики детектора, что особенно важно при его работе в системах фазовой автоподстройки частоты.Формула из обретенияИмпульсно-фазовый детектор, содержащий соединенные последовательно генератор линейно изменяющегося напряжения, первый ключ и выходной усилитель, вход которого через первый конденсатор соединен с общей шиной, и формирователь импульсов, вход которого соединен с шиной сравниваемой частоты, а выход - с управляющими входами первого ключа и генератора линейно изменяющегося напряжения, вход которого соединен с шиной опорной частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены вторые ключ и конденсатор, диффе-ф ренциальный усилитель, два компаратора напряжения, два Р-триггера, шины положительного и отрицательного опорных напряжений, источник тока.и элемент отвода тока, интегратор и ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выхдом формирователя импульсов и тактовыми входами Э-триггеров, а выход - с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с выходом выходного усилителя, первым входом интегратора и первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом ключа и через второй конденсатор с общей шиной, а выход - с первыми входами первого и второго компараторов напряжений, вторые входы которых соединены соответственно с шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, а выходы - с информационными входами первого и второго В-триггеров соответственно, входы которых соединены соответственно с входами источника тока и элемента отвода тока, выходы которых подключены к второму входу интегратора, выход которого соединен с вьгсодной шиной устройства.вителд Ае Тираж 656 ого комитета п 35, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытия Раушская наб., д, 4/5 и ГКНТ СС ский комбинат "Пате Уж Заказ 340 ВНИИПИ Государстве 11