Фазовый детектор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ п 879764 Союз Советскмх Соцналнстнческих Республик(22) Заявлено 28. 01, 80 (21) 2874348/18-21с присоединением заявки Ко(51)М, Кл,з Н 03 К 9/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР 0 Изобретение относится к импульсной технике и может применяться в различных фазово-импульсных системах автоматического регулирования в качестве нуль-органа.Известны устройства для определения угла сдвига фаз двух импульсных последовательностей 13.Однако они подвержены сбоям при совпадении входных импульсов.Известный фазовый детектор 23 свободен от этого недостатка, так как входные импульсы поступают на раздельные запоминающие элементы - двоичные многоразрядные счетчики с равными модулями й = й 1 = й. Счетчики обеспечивают запоминание числа поступивших входных импульсов. Сдвиг фаз определяется с помощью элемента сравнения, в качестве которого используется (и+1)-разрядный вычитающий блок, который определяет разность кодов от счетчиков. Эта разность при отсутствии помех и пропуска импульсов во входных последовательностях принимает следующие значения: 0,1,или 0,-1 При наличии пропуска в входных импульсов, опорных или поступающих с задерзкой относительно опорных на выборке объемом й при условии, что щ Сй,эта разность увеличивается и в установивщемся режиме работы детектора(при прекращении пропусков в даннойвыборке) принимает значения в,(в+1)или -а, -(в+1).Код разностипреобразовывается в напряжение и подается че"рез фильтр на выход детектора, Такимобразом, известный фазовый детекторпри наличии пропусков работает неточно, что является его существеннымнедостатком.Целью изобретения является повышение точности работы фазового детектора при наличии пропуска импульсов 5 в одной из входных последовательностях импульсов.Указанная цель достигается тем,что в фазовый детектор, содержащийдва счетчика, два элемента И, триг гер, цифро-аналоговый преобразователь, Фильтр, причем первый вход фазового детектора соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика,выход первого элемента И соединен сединичным входом триггера, выходсуммирующего счетчика - с первымвходом первого элемента И, выход цифро-аналогового преобразователя - свходом Фильтра, выход которого соединен с выходом фазового детектора, 879764Для данного случая соотношение фаз Оы изменяется в пределах 0 -ОЗ макс Это обеспечивается подключейием к ключу-Формирователю источника положительного напряжения +Е. Фильтр 11 интегрирует напряжение на его выходе обратно пропорционально скважности импульсов, поступающих на его вход Я = - Т.,ф а так как частотыТдТвходные Г, Г,1 и соответственно периоды Т, Т 1 равны, то Оцк пропорциональйо дТ.Рассмотрим случай, когда на первый вход подаются задержанные импульсы, .а на второй вход опорные. введены три элемента И, элемент ИЛИ;,два формирователя импульсов, дешифратор, элемент задержки, при этомвторой вход Фазового детектора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика и с входом третьегоэлемента И, другой вход которого1 соединен с первым входом Фазовогодетектора, а выход - с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен со входом установки в"О" реверсивного счетчика и со входом запрета дешифратора, первый ивторой выходы реверсивного счетчикасоединены соответственно с первым ивторым входами дешифратора, первый ивторой выходы которого соединены соответственно со вторыми входами первого и второго элементов И и со входами элемента ИЛИ, выход которогосоединен со входом цифро-аналогового преобразователя и со нходом суммирующего счетчика, выход второго элемента И - с нулевым входом триггера,единичный выход которого соединен сознаковым входом цифро-аналогоногопреобразователя и с первым нходом чет нертого элемента И, а нулевой - спервым входом пятого элемента И,третий выход дешифратора соединен сФвыходом индикации пропусков и черезпоследовательно соединенные второйФормирователь импульсов и элементзадержки - со вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выходыкоторых соединены соответственно совходом установки реверсивного счетчика н состояние "01" и со входом установки н состояние "11".На чертеже приведена схема фазоно"го детектора.Фазовый детектор содержит реверсивный счетчик 1, формирователи 2,3 40импульсов, элементы И 4,5,6,7,8,элемент ИЛИ 9, цифро-аналоговьй преобразователь 10, фильтр 11, дешифратор12, триггер 13, элемент 14 задержки,суммирующий счетчик 15.45Первый и второй входы фазового детектора соединены соответственно ссуммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 1 и со входом элемента И 4, выход которого соединен совходом Формирователя 2, выход которого - со входом сброса в "0"счетчика 1 и со входом запрета дешифратора12, первый и второй выходы реверсивного счетчика 1 соединены соответст"венно с первым и вторым входами дешифратора 12, первый и второй выходыкоторого соединены соответственносо вторыми входами элементов И 5 и 6и со входами элемента ИЛИ 9, выходкоторого соединен со входом сумми- ф 0рующего счетчика 15 и со входом цифро-аналогового преобразователя 10,выход которого через фильтр 11 соединен с выходом Фазового детектора,третий выход дешифратора - с выходом 5 индикации пропусков и через Формирователь 3 импульсов и элемент 14 задержки со вторыми входами элементов "И" 7,8, выходы которых соединены соответственно со входами установки реверсивного счетчика 1 в состояния "01" и "11", а первые входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера 13, единичный и нулевой входы которого соответственно с выходами элементов "И" 5 и 6, первые нходы которых соединены с выходом суммирующего счетчика 15, единичный выход триггера 13 соединен с знаковым входом цифроаналогового преобразователя 10.Положительные импульсы опорной и задержанной последовательности с одинаковыми частотами Г -" Г 1 = Г поступают на входы фазового детектора. Рассмотрим сначала случай,когда опорные импульсы подаются на первый вход и далее на суммирующий вход реверсивного счетчика 1, а задержанные подаются на его нычитающий вход. Счетчик 1 имеет дна разряда и соответственно четыре состояния: "00", "01", "10", "11". Опорные импульсы переключают счетчик в каждом цикле из состояния "00" в состояние "01", а задержанные импульсы через время д Т после этого переключения возвращают его н прежнее состояние. При этом на первом выходе дешифратора 12 формируется импульс длительностью Ь Т и амплитудой Оо, который поступает через элемент ИЛИ 9 на вход цифро-аналогового преобразователя 1 ЦАП) 10, имеющего один разряд, кроме знакового.Знаковый разряд состоит из триггера, ключа, двух эталонных источ" ников напряжения +Е, -Е.Подключение +Е происходит при наличии "1" в знаковом триггере, а подключение. -Е при наличии "0".ЦАП 10 преобразовывает импульс амплитудой Оа в импульс амплитудой О= МО О, где М задается исходя из О 0 и требуемого диапазона представления выходного напряженияАы мчн -Оных макс).При этом счетчик переключается по опорным импульсам из состояния "00" в состояние "11", а по задержанным через время ь Т из состояния "11" .в состояние "00", и импульс длительностью дТ формируется на втором выходе дешифратора 12. В преобразователе 10 подключается отрицательный источник напряжения -Е, и выходное напряжение изменяется в пределах О - 061 ОПри пропадании задержанных импульсов режим переключения реверсивного счетчиКа 1 изменяется. При наличии одного пропуска в первом случае счетчик переключается из состояния "01" в "10" и обратно, при наличии двух пропусков счетчик переключается из "10" в "11" и обратно. Таким образом, в зависимости от числа пропусков в импульсы длительностью 4 Т Формируются на третьем выходе, который 20 не подключен к входам элемента ИЛИ 9, а на первом, втором выходах дешифратора формируются импульсы длительностью (Т-ЬТ), что не соответствует истинному соотношению фаз, 25Для устранения неточной работы при пропадании входных импульсов в Фазовый детектор введены последовательно соединенные формирователь 3 импульсов, элемент 14 задержки, элемент З 0 иИ" 7 8.УИх функция - формирование импульса установки счетчика в состояние ф 01" или "11" при наличии пропуска входного импульса, 1.ритерием определения пропуска является Аормирование импульса на третьем (контрольном) выходе дешифратора 12 при переключении счетчика 1 в состояние"10" из состояния и 01" для первого случая или состояния "11" для второго случая. При этом форми рователь 3 импульсов выдает импульс на элемент 14 задержки при поступлении с третьего выхода дешифратора переднего фронта импульса.Время задержки выбирается равным 45 длительности входных импульсов с 3=с, . Задержанный импульс с выхода элемента задержки псступает на вторые входы элементов "И" 7,8. При первом случае соотношения фаз триггер 13 находится 50 в "1", так как запись "1" в него производится импульсом переполнения счетчика 15, который при этом считает импульсы с первого выхода дешифратора 12, поступающие и на вход элемента "И" 5. Поэтому импульс с выхода элемента задержки проходит через элемент "И" 7 на вход установки счетчика в состояние "01". Эта принудительная установка счетчика в начале цикла, следующего за циклом с 60 пропуском, позволяет избежать неправильного режима переключения счетчика 1, например из "01" в "10" и обратно при в=1 или из "10" в "11 и и обратно при в=2. 65 При втором случае соотношения фаз триггер 13 находится в "0".Счетчик 1, при этом устанавливается после цикла с пропуском в состояние "11", что позволяет избежать неправильного режима переключения из "11" в и 10 ф и обратно для щ 1 или из "10" в ф 01" и обратно при щ 2. Суммирующий счетчике 15 считает й импульсов, причем йд 2 где и - число разрядов, и только после этого производит запись информа" ции о знаке сдвига фаэ входных последовательностей в знаковый триггер 13, которая поступает на один из элемен" тов И .5,6 от дешифратора 12 и Не обновляется в течение й циклов работы детектора.При частичном или полном совпадении входных импульсов на выходе элемента И 4 формируется импульс, длительность которого равна длительности совпадения и которая может находиться в пределах си мин - си, где сими- минимально допустимая длительность импульса, при которой срабатывают элементы детектора. Импульс с выхода элемента И 4 поступает на вход фор" мирователя 2, который Формирует вы" ходной импульс длительностьюиф ЪСи по переднему фронту импульса с выхода И 4. Этот импульс устанавливает в "0" триггера счетчика 1 и запрещает Формирование выходных импульсов в дешифраторе 12, что позволяет избавиться от поступления импульсов помехи на вход преобразователя 10 при совпадении входных импульсов. Это обусловлено тем, что 7- К- Т триггера счетчика 1 переключается по задним фронтам входных импульсов, устанавливаются в ".0" по переднему фронту импульса совпадения, который формируется раньше, чем поступают задние фронты входных импульсов.Таким образом фазовый детектор позволяет точно определять фазовые сдвиги между импульсами двух входных последовательностей при наличии прогусков отдельных импульсов в одной из входных последовательностях. В реальных фазово-импульсных системах пропаданию и воздействию помех обычно подвержены импульсы задержан-. ной последовательности, поэтому предпагаемый фазовый детектор предиазиа" аен для работы в таких условиях.Кроре точного определения фазового сдвиГа при наличии пропусков фазовый детектор позволяет определять пропуски и выдавать информацию о иих на выходе индикации пропусков.Оценку эффективности предлагаемого фазового детектора можно сделать, а сравнив его погрешность работы при пропусках с погрешностью работы известного детектора при пропусках при в=1. В известном детекторе принимают й й =4, при этом выходноеЙнапряжение изменяется в пределахО-З В. Для случая в 1 в циклах после пропуска разность кодов от счетчиков принимает значения 1, 2 вместо 0,1, причем значение 2 существует в течение аТ и определяет Фазовый сдвиг.Принимаем аТ = 0,5 Т, тогда Озь1,5 В, а должно быть равно 0,5 В, т.е. абсолютная погрешность в цик" лах после пропуска аО З,1,0 В, а ,относительная Ф О, = 200, причем она увеличивается при увеличении в.В фазовом детекторе погоешность от пропусков равна 0 благодаря принудительной установке реверсивного счетчика в состояние "01" при поло" жительном фазовом сдвиге и в состояние "11" при отрицательном Фазовом сдвиге.формула изобретения20фазовый детектор, содержащий два счетчика, два элемента И, триггер, цифро-аналоговый преобразователь, Фильтр, причем первый вход фазового детектора соединен с суммирующим вхо дом реверсивного счетчика, выход первого элемента И соединен с единичным входом триггера, выход суммирующего счетчика - с первым .входом первого элемента И, выход которого соединен с единичным входом триггера, выход цифро-аналогового преобразователяс входом фильтра, выход которого соединен с выходом Фазового детектора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности его работы при наличии пропусков импульсов и помех, в него введены три элемента И, элемент ИЛИ, два формирователя им" пульсов, дешифратор, элемент задержки,при этом второй вход фазового детектора соединен с вычитающим входомреверсивного счетчика и со входомтретьего элемента И, другой вход которого соединен с первым входом фазового детектора, а выход - с входом первого формирогателя импульсов. выходкоторого соединен со входом установкив "О" реверсивного счетчика и совходом запрета дешифратора, первый ивторой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами реверсивного счетчика, а первыйи второй выходы соединены соответственно со вторыми входами первого ивторого элементов И и со входами элемента ИЛИ, выход которого соединенсо входом цифро-аналогового преобразователя и со входом суммирующегосчетчика, выход второго элемента И -с нулевым входом триггера, единичныйвыход которого соединен со знаковымвходом цифро-аналогового преобразователя:и с первым входом четвертогоэлемента И, а нулевой - с первым входом пятого. элемента И, третий выходдешифратора соединен с выходом индикации пропусков и через последовательно соединенные второй Формирователь импульсов и элемент задержкисо вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы которыхсоединены соответственно со входомустановки реверсивного счетчика всосТояние "01" и со входом установкив состояние "11".Источники. информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 601 б 28, кл. 6 01 В 25/00, 1978.2. Заявка Японии М 53-5107,110 Н 2 1978.8797 б 4. оставитель А. Афанасьевехред З.Кастелевич Корре Шаро едактор П. Горько ВНИИН и 35, Мосилиал ППП фПатеит", г. Ужгород, ул. Проектная,4 акаэ 9740/28 Тираж 991 ПодписноИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытий1130 ква, Ж, Раушская наб., д. 4/