Фазовый детектор

Союз СонетскииСоцнапистнческикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл. Н 03 Э 3/20 с присоелинением заявки М тооударстакииый комитет СССР ао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23.08.82(54) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в технике систем автоматическогорегулирования и контроля,Известен фазовый детектор сойержаший потенциальный статический триггер, 4 элемента И, 2 эпемента ИЛИ, 2элемента НЕ 1 Ц,Недостаток этого устройства - ограниченный диапазон регистрации разностифаэ,Наибопее близким по технической сущности и достигаемому резупьтату явпяется фазовый детектор, содержащий триггер,формироватепи, эпементы И, реверсивный 1 зсчетчик и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 23.Однако в известном фазовом детекторе измерение фазового сдвига в пределахпериода осушествпяется путем анапогово ого интегрирования фазоразностного импульсе, что приводит к увепичению погрешности при уменьшении измеряемой вепичины. Цепью изобретения явпяется повышение точности измерения фазового сдвигана всем линейном участке характеристикии упрощение кон:трукции,Поставленная цепь достигается тем,что в фазовый детектор, содержащий триггер, элементы Й, формироватепн и реверсивный счетчик, введен фортлироватепьфазовых сдвигов, третий эпемент И, второй триггер первый и второй уэпы приоритета, узеп начальных установок и регистрирующий бпок, причем вход формироватепя фазовых сдвигов подкпкчен к опорному входу устройства, а выходы - к первым входам эпементов И, вторые входыкотсрых подкпючены к выходу первогоформироватепя импульсов, а вход поспеднего подкпючен к сигнапьному входу устройства, при этом выходы первого и третьего эпементов И подкпючены к входампервого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого узпа приоритета и с первым входом второго уэпаприоритета, а также через второй форми3 953693 роватепь импульсов - с первым входом введенного второго триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к первому входу первого узла приоритета и к второму вхо ду второго узла приоритета, причем выход первого уэпа приоритета соединен ссуммируюшим, а выход второго узла при- иоритета - с вычитаюшим входами ревер- и сивного счетчика, а к входу установкинупя реверсивного счетчика подключен узеп начальных установок, а выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами регистрирующего бпока,На фиг. 1 приведена структурная схе-е ма устройства; на фиг. 2 - таблица истинности узна приоритета; на фиг. 3, 4 и и 5 - временные диаграммы. вФазовый детектор содержит формиро- р ватель 1 фазовых сдвигов, элементы И, и 2-4, первый формирователь 5 импульсов, первый триггер 6, первый 7 и второй 8 узлы приоритета, второй формироватепь 9 импульсов, второй триггер 10, реверсивный счетчик 11, узел 12 начальных 2 и чстановок и регистрирующий блок 13.Фазовый детектор работает спедующим образом, уВходной фазомодупированный сигнапподается на формирователь 5 импульсов, ЭОгде он ограничивается и преобразуется вкороткие импупьсы, Эти импупьсы поступают на вторые входы элементов И 2-4.Опорная сетка (фиг, За), частота спедования импупьсов которой выбирается взависимости .от требуемой точности измерений по формупе Гцц,р=р .п,где нлюбое цепое чиспо, поступаетна формироватепь 1, формирователь 1 иэ однойопорной сетки формирует три, которые потрем шинам поступают на первые входыэпементов И 2-4. Причем фазовый сдвигмежду двумя смежными опорными сетками равен 120 (фиг, Зб, в и фиг. 3 в,г).Сдвиг фазы между крайними опорнымисетками равен 240 о (фиг. Зб, г), авремя(фиг. 3 б, в, г) допжно бытьбопьше длительности импульсов, поступающих с формироватепя 5. Еспи фаза измеряемого сигнапа изме-,О няется, например попучает попожитепьные приращения (на фиг. Зд вправо), то при совпадении импульсов измеряемого и опорного сигналов на выходах элементов И 2-4 будут появпяться пачки импульсов в порядке, укаэанном на фиг. 5 а, б, в, при этом частота спедования импупьсов внутри пачек равна Ри . 4Возможны два крайних спучая, В первом случае, если импупьсы измеряемогосигнапа и одной иэ опорных сеток совпали и фаза при этом не меняется, пачкабесконечна", и пачка отсутствует, еспи импупьсы не совпапи. Во втором спучае, еспи время стробирования меньшели равно периоду спедования импупьсовзмеряемого сигнапа, пачки вырождаются в одиночные импупьсы, при этомдпитепьность импупьсов на выходе формирователя 5 допжна быть не бопьше времени ъ, фиг, Зб, в, г и не меньше величины изменения фазы за период измерямого сигнала,На входы триггера 6 поступают пачкимпульсов с эпементов И 2, 4 (фиг. 4 а,), а на выходе триггера 6 будут формиоваться импульсы (фиг, 4 г), переднийзадний фронты которых будут совпадатьначапом пачек, Следует отметить, чтопри подключении схемы к источнику питания состояния триггеров 6 и 10 и реверсивного счетчика 11 могут быть прозвоьными. Для нормапьпой работы схемы достаточно счетчик установить в начальное состояние узпом 12 начапьныхстановок, В этом случае импупьсы измеряемого сигнапа из произвопьного положения при изменении фазы допжны пройти фазовое прирашение до момента стробирования на эпементе И 2 с импупьсами опорной сетки первой шины, Появпение первойпачки импульсов на входе 1 триггера 6 приводит в рабочее состояние триггеры 6и 10 и является начапом работы всейсхемы. На фаэовое приращение .в предепах одного периода опорного сигнапа детектор не реагирует, а число импульсова выходе триггера 6 равно чиспу пройденных фазовых дискретов.фНа выходе триггера 6 импульс формируется только в том спучае, еспи на вход1 поступает сначала пачка импульсов сэпемента И 2, а затем на вход 2 пачкас эпемента 4,Однако импупьсы на выходе триггера6 не несут информации о знаке фазовогосдвига, Чтобы опредепить знак, импупьсы с выхода триггера 6 поступают наформирователь 9 коротких импупьсов. Импульсы с формирователя 9 (фиг, 4 д) запускают триггер 10, на второй вход которого поступают пачки импупьсов с элемента И 3 (фиг. 4 б) и приводят триггерв исходное состояние.Ъ Импупьсы с выхода триггера 10(фиг. 4 е) поступают на первый вход уэ5 953693ла 7 приоритета и второй вход узла 8приоритета, содержащих элементы И иИ-НЕ, один вход которого является вторым входом узла приоритета, а второйвход, являющийся первым входом узлаприоритета, соединен с входом элементаИдругой вход которого соединен с выходом эпемента И-НЕ, Выход элемента Иявляется выходом узла приоритета, работающего в соответствии с таблицей истинности (фиг. 2), На второй вход узла7 приоритета и первый вход узла 8 приоритета поступают импульсы с выходатриггера 6, На выходе узпа 7 приоритета импульсы появляются пишь в том спу Ьчае (фиг. 4 ж), если импульсы на выходетриггера 10 кончаются раньше импупьсов на выходе триггера 6 а это возмож-но пишь при положительном фазовом сдвиге (фиг, Зд). На выходе узла 8 приоритета (фиг, 4 з) в этом случае импульсовнет, При отрицательном фазовом сдвигепорядок следования пачек импульсов меняется (фиг, 5 а, б, в), следовательно,меняется и положение задних фронтов импульсов на выходе триггера 10, При указанной последовательности пачек (фиг,5 а,б, в), импульсы на выходе триггера 10кончаются позже импупьсов на выходетриггера 6 (фиг. 5 г, д). В этом случаена выходе узла 7 приоритета импульсыотсутствуют (фиг, 5 е), а присутствуютна. выходе узла 8 приоритета (фиг.5 ж),Таким образом, наличие или отсутст 35 вие импульсов на выходе того или другого узла 7 ипи 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 13.45 ф орму па изобретения фазовый детектор, содержащий триггер, элементы И, формирователи и реверсивный счетчик, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с цепью повышения 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 узлы приоритета, узел начальных установок и регистрирующий блок, причем вход формирователя фазовых сдвигов подключен к опорному входу устройства, а выход - к первым входам элементов 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 элемента И, а выход - 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 нуля реверсивного счетчика подключен узел начальных установок, а выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами регистрирующего блока.Источники информациипринятые во вниманпе при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР413614 кп. Н 03 К 9/04, 1974,2, Авторское свидетепьство СССР582562, кл. Н 03 0 3/20, 1977.Составитепь В. АфанасьевРедактор О, Поповка Техред М, Надь Корректор М. Демчих,Заказ 6291/79 Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио депам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Фипиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4