Устройство дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 09) (11) 3(51) Н 04 Ь 7/02 ЙСГСОЩуу ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) С.Д.Дунаев и Ю.С.Павлов (71) Воронежский политехнический институт(56) 1. Авторское сВидетельство СССР 9 598260, кл. Н 04 Ь 7/02, 1978.2. Авторское свидетельство СССР М 640436, кл. Н 04 Ь 7/02, 1976 (про"отип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДНСКРЕТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ФАЗЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства путем исключения блока выделения значащих моментов и фазового дискриминатора, введены инвертор и блоквыбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второмуи третьему входам делителя частоты,к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый входблока переключения импульсных последовательностей, второй и третий входы которого подключены к третьемуи четвертому выходам блока выборатриггера, к первому входу которогоподсоединен выход задающего генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второмуи третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второйвыходы делителя частоты соответственно, третий выход которого подсоединен к пятому входу блока переключения импульсных последовательностей,при этом выход задающего генератора . аввеподсоединен к входу инвертора.Изобретение относится к областителеграфной связи, а именно к синх-рониэации приемника с передатчиком,и предназначено для дискретной автоподстройки Фазы тактовых импульсов местного генератора приемникапод Фазу значащих моментов принимаемого сигнала.Известно устройство дискретнойавтоподстройки фазы тактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные блок выделения значащих моментов принимаемого сигнала, блокисключения импульсов делитель частоты и Фазовый дискриминатор, второйвход которого подключен к входу блока исключения импульсов, а выходк одному из входов блока формирования импульсов, другой вход которогочерез блок исключения импульсов подключен к выходу задающего генерато Ора, а выход - к второму входу делителя частоты 1,Недостатком данного устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов является невысокая помехоустойчивость при приеме дискретных сообщений.Наиболее близким техническим рещением к изобретению является устройство дискретной автоподстройки фазы ЗОтактовых импульсов, содержащее последовательно соединенные задающийгенератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, выход котороо че рез блок исключения импульсов подключен к второму входу делителя, выходкоторого через Фазовый дискриминатор подключен к второму входу блока исключения импульсов, а через элементы 40 И"НЕ к соответствующим входам блока переключения импульсных последовательностей,. к другому входу которого подключен выход блока выделения значащих моментов 241Однако известное устройство дискретной автоподстройки фазы тактовыхимпульсов не может осуществить болееточную подстройку фазы тактовых импульсов, чем период следования импульсов задающего генератора. Еслиже такая необходимость возникает тонеобходимо увеличивать частоту задающего генератора. Но если частотаследования импульсов задающего генератора уже равна предельной рабочейчастоте применяемых микросхем, тонеобхоцимо заменить часть микросхемболее высокочастотными, что не всегда возмокйо,Цель изобретения - упрощение устроства путем исключения блока выделения значащих моментов и Фазового дискриминатора.Цель достигается тем, что в устройство дискретной автоподстройки 65 фазы тактовых импульсов, содержащее послецовательно соединенные задающий генератор и делитель частоты, а также блок переключения импульсных последовательностей, введены инвертор и блок выбора триггера, первый и второй выходы которого подсоединены к второму и третьему входам делителя частоты, к четвертому входу которого подключен выход инвертора и первый вход блока переключения импульсных послецовательностей, второй и третий входы которого подключены к тре-. тьему и четвертому выходам блока выбора триггера, к первому вхоцу которого подсоединен выход задающего генератора через блок переключения импульсных последовательностей, а к второму и третьему входам блока выбора триггера подсоединены первый и второй выходы делителя частоты соответственно, третий выход которого подсоединен к пятому входу блока переключения импульсных последовательностей, при этом выход задающего генератора подсоединен к входу инвертора.На фиг,1 изображена структУРно- электрическая схема устройства дискретной автоподстройки Фазы тактовых импульсов; на Фиг,2 - временные диаграмы работы устройства при отстаивании Фазы тактовых импульсов от Фазы значащих моментов принимаемого сигнала, на Фиг,3 - временные диаграммы работы при оперекении фазой тактовых импульсов фазы значащих моментов принимаемого сигнала.устройство дискретной автоподстройки Фазы тактовых импульсов содержит задающий генератор 1, блок 2 выбора триггера, состоящий из триггера 3 привязки, триггера 4 задержки, элемента И 5, элемента И-НЕ б, инвертора 7, элемента И 8, элемента И-НЕ Э, инвертора 10, инвертора 11, блок 12 переключения импульсных последовательностеи состоящий из элементов И-НЕ 13-15 и триггера 16, инвертор 17, делитель 18 частоты, состоящий из инвертора 19, триггеров 20 и 21 второй ступени, триггеров 22 и 23 и элемента И-НЕ 24 первой ступени.устройство дискретной автоподстройки Фазы тактовых импульсов работает следующим образом,Последовательность импульсов с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия, формируемая инвертором 17, поступают на счетные входы триггеров 2 и 23 соответственно.Эти триггера равноправны и вместе образуют первую ступень делителя 18 частоты, В каждый момент времени работает только один из этих триггеров, а второй остановлен в состоянии, при котором на его выходе присутствуетиз импульсов задающего генератора 1(Фиг.2, а, б), так.как моменты срабатывания триггера 23 совпадают сзадними Фронтами этих импульсов(Фиг.2, а, н), а на выход элемента И-НЕ 24 проходит сигнал с выходаработающего триггера 23 первой ступени делителя 18 частоты (фиг.2, м,н, о),Но после смены работающего триггера н первой ступени делителя 18 частоты работает триггер 22, на входкоторого постоянно поступает последовательность импульсов задающегогенератора 1 через инвертор 17. Еслипри работе триггера 22 поянляетсязначащий момент принимаемого сигнала,триггер 3 принязки также совмещаетего с задним фронтом одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 24.Но в отличие от предыдуцеи ситуацииэто означает совмещение его с передним фронтом одного из импульсов задающего генератора 1, так как моменты срабатывания триггера 22 совпадают с передними фронтами этих импульсов (Фиг.2, а, м).Таким образом, момент срабатывания триггера 3 привязки поочередносовпадает с задним и переднимфронтами одного из импульсов задающего генератора 1.Для триггера 4 задержки уже невозможно использовать импульсы с вы 1 хода первой ступени делителя 18 частоты н качестве тактовых импульсов.Он должен обеспечить задержку, равную одному периоду следования импульсов задающего генератора 1, Ноиз-за смены работаюцего триггера впервой ступени делителя 18 частоты,которая происходит н момент срабатывания триггера 3 привязки, следующийзадниц фронт импульса на выходе первой ступени делителя 18 частоты появляется только через полтора периода следования импульсов задающегогенератора 1, если Фаза тактовыхимпульсон отстает от фазы значащихмоментон принимаемого сигнала(Фиг.2, а, б; о, Если тактовые импульсы опережают по фазе эначациемоменты, это событие наступает только через дна с половинои таких периода (фиг.3, а, б, о).Поэтому тактовые импульсы на триггер 4 задержки подаются через блок12 переключения импульсных последо.вательностей. Причем эти импульсыФормируются так, чтобы при работетриггера 23 на триггер 4 задержкипоступали импульсы непосредстненноот задаюцего генератора 1, а приработе триггера 22 эти илпульсыдолжны поступать через иннертор 17,т.еделитель 18 частоты и триггер3 привязки должны работать на одних ленной форме выполняет функции блока выделения значащих моментов принимаемого сигнала, фазового дискриминатора, а также блока управления первойступенью делителя частоты. Принимаемый сигнал поступает на вход двухраэрядного регистра сднига, образованного инвертором 11 (и триггерами 3 и4). Триггер 3 выполняет "привязку" импульсов принимаемого сигнала к зад нилл фронтам импульсов с выхода первой ступени делителя 18 частоты, т,е. к импульсам с выхода элемента И-НЕ 24(Фиг.2 б, о). Второй триггер 4 задержинает "привязанные" импульсы на величину, равную периоду следованияимпульсов задающего генератора 1,т.е. моменты срабатывания этих триггеров 3 и 4 жестко сопряжены с номером триггера, работающего в данныймомент в первой ступени делителя 18частоты, и, следонательно, имеетсясопряжение и с одним из фронтов импульсов задающего генератора 1. Действительно, если при появлении значащего момента принимаемого сигнала 45 50 в первои ступени делителя 18 частоты работает триггер 23, на вход которого постоянно поступает последовательность импульсов непосредственно свыхода задающего генератора 1, триггер 3 привязки совмецает этот эначаций момент с задним фронтом одногоиз импульсов на выходе элемента И-НЕ24 (Фиг,2 б, о). Но это означает совмещение его с задним Фронтом одного 65 потенциал логической единицы (фиг,2, м,н), Такая работа элементов первой ступени делителя 18 частоты достигается за счет подачи на входы установки триггеров 22 и 23 сигналов упранления с выходов блока 2 выбора триггера, При этом каждый триггер связан с отдельным выходом блока 2 выбора триггера. На одном из этих выходов присутствует потенциал логической единицы, а на другом - потенциал логического нуля (Фиг.2 д,ж). Тот триггер первой ступени делителя 18 частоты, на управляющем входе которого присутствует потенциал логической единицы, делит 15 частоту входного сигнала, а второй триггер н это время остановлен (фиг.2, м, н). Выходные сигналы этих триггеров объединяются элементом И-НЕ 24. За счет того, что на выходе остановленного триггера присутствует потенциал логической единицы, на выход элемента И-НЕ 24 в каждый момент нремени проходит выходной сигнал того триггера, который в данный 25 момент времени работает (фиг.2 м,н, о). Этот сигнал после инверсии поступает на вход триггера 20, являющего,ся второи ступенью делителя частоты.Блок 2 выбора триггера в неразде- З 0и тех же последовательностях импуль- . сов или, что то же самое, на одних и тех же фронтах импульсов задающего генератора 1.Формируются тактовые импульсы дпя триггера 4 задержки следующим образом. Импульсная последовательность с выхода задающего генератора 1 и ее инверсия поступают на входы элементов И-НЕ 14 и 13 соответственно. На вторые входы этих ячеек поступают управляющие сигналы с выходов 7 итриггера 16. В результате на выход элемента И-НЕ 15 в каждый момент времени проходит только одна из этих последовательностей (фиг.2, и-л). 15Смена тактовых импульсов на входе триггера 4 задержки происходит только после того, как он сработает. Это достигается За счет того, что на входы триггера 16 поступают выходО ные сигналы с обоих выходов триггера 4 задержки, а в качестве тактовых импупьсон триггера 16 используется инверсия сигнала с выхода первой ступени делителя 18 частоты, т,е. выходной сигнал инвертора 19. Из временных диаграмм (фиг.2, в и, и Фиг.3, в, п) видно, что ближайший задний фронт импульса на выходе инвертора 19 всегда появляется только после срабатывания триггера 4 эадеркки и смена тактоных импульсон в этот момент не может нарушить работу триггера 4 задержки. Поэтому даже нет необходимости бороться с "пролазом", возникающим в момент смены тактовых импулЬ- сон фиг.2, з, л и Фиг,3, з, л),При наличии импульсон информации на входе возможны две ситуации: тактовые импульсы отстают по фазе от значащих моментов принимаемого сиг О нала и тактовые импульсы опере кают по Фазе значащие моменты. В первои ситуации появившийся значащий момент по,времени совпадает с наличием погенциапа логического нуля на выходе 45 последнего триггера 21 делителя 18 частоты, а во второй - с потенциалом логической единицы на этом выходе. Эти ситуации можно рассматривать как дна различных рекима работы устроиства автоподстройки Фазы тактовых импульсов. Если тактовые импульсы отстают по Фазе от значащих тломентов принимаемого сигнала, на выходах элементов 5 и 8 постоянно присутствует потенциал погическои единицы (Фиг.2, г, е) под деиствием потенциала логического нуля, поступающего с выхода последнего триггера 21 делителя 18 частоты. 6 О Б результате потенциалы на выходах иннерторов 7 и 10 совпадают соответственно с потенциалами на выходах Ц итриггера 3 привязки (Фиг,2, б, д, ж. При появлении значащего гломента принимаемого сигнапа состояние триггера 3 привязки изменяется, Изменение происходит в соответствии с указанным в момент окончания одного из импульсон на выходе элемента И-НЕ 24. В этот же момент изменяются потенциалы на выходах иннерторов 7 и 10 (т.е. на выходах блока 2 выбора триггера).В результате этого при изменении состояния триггера 3 привязки прекращается работа того триггера в первой ступени делителя 18 частоты, который работал перед этим. На его выходе устанавливается постоянный потенциал логической единицы (риг.2, б, д, н) . Одновременно начинается работа другого триггера в первои ступени делителя 18 частоты. Перное переключение его происходит спустя половину периода следования импульсов задающего генератора 1 после смены упранляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера фиг.2, д, ж, м).За счет этого на выходе элемента И-НЕ 24 один из периодов импульсов укоротится на величину равную поовине периода следования импульсон задающего генератора 1 (фиг.2,о. Причем укорачивается тот период, который следует сразу же за моментом смены управляющих потенциалов на выходе блока 2 выбора триггера.Вследствие этого фаза тактовых импульсон сдвигается н сторону опере;кения на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это вицно, если сравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы с подстройкой фазы фиг.2,п) с последовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала фиг.2, р),После включения нового триггера н первой ступени делителя 18 частоты блок 12 переключения импупь. сных последовательностеи заменяет последовательность импульсов на входе триггера 4 задержки. Это происходит при изменении состояния триггера 16, вызванном переписыванием и него нового состояния триггера 4 задержки в момент окончания одного из импульсов на вЫходе инвертора 19 фиг,2, в, з, и). Такая замена последовательности позволяет осуществить задержку "привязанных" импульсов ровно на один период спе; дования импульсов задающего генератора 1 независимо от того, какои из триггеров первой ступени, целителя 18 частоты работает н данныи момент.Если тактовые импульсы опережают по фазе значащие моменгы принимаемо 1062878го сигнала, производится смена триг-. гера в первой ступени делителя 18 частоты, но включение нового триггера, в отличие от предыдущего случая, происходит с задержкой относи- . тельно момента остановки предыдущего триггера в первой ступени делителя. Величина этой задержки равна одноглу периоду следования импульсов задающего генератора 1, Смена триггера происходит так же, как и при отставании фазы тактовых импульсов. Поэтому для понимания работы в данном случае достаточно только рассмотреть, как осуществляется задержка включения нового триггера в первой ступени делителя 18 частоты.Задержка включения нового триггера достигается с помощью запрещающего строба длительностью в один период следования импульсов задаю щего генератора 1. Стробы формируются элементами 5 и 8 по принципу выделения значащих моментов принимаемого сигнала,.так как в данном случае на третьи входы этих элемен тов поступает потенциал логической единицы с выхода последнего триггера 21 делителя 18 частоты. При этом элемент И 5 формирует запрещающий строб при появлении импульса инфор мации (фиг.З, б-г), а элемент И 8 точно так же формирует строб при завершении этого импульса.Так как на фиг.З показано формирование строба только элементом И 5, то дальнейшая работа описывается применительно к этой ситуации. Работа устройства дискретной автоподстройки фазы тактовых импульсов при формировании строба элементом И 8 40 ничегл не отличается от этой ситуации, только вместо элементов 5-7 необходимо рассматривать соответственно элементы 8-10 и иметь в виду,что останавливаться будет триггер 22, а при рассмотрении элементов 8-10 иметь45 в виду, что останавливаться будет .триггер 22, а включаться - триггер 23. В данной ситуации, наоборот, останавливается триггер 23, а включается триггер 22. 50При появлении значащего момента принимаемого сигнала изменяется состояние триггера 3 привязки. Изменение происходит в момент окончания одного из импульсов на выходе элемента И-НЕ 55 24. В этот же момент на выходе инвер. тора 10 потенциал логической единицы заменяется потенциалом логического нуля фиг.З, б, ж, о), что вызывает остановку триггера 23; работавшего в 60 первой ступени делителя 18 частоты до этого момента фиг.З,б,н) . Изменения потенциала на выходе инвертора 7 в этот же момент не происходит, Там по-прежнему сохраняется потенци ал логического нуля несмотря на то,что на первый вход элемента И-НЕ б уже начал поступать потенциал логической единицы с выхода триггера Э привязки фиг.З, б, д). Поэтому триггер 22, который, должен бы быд начать работать, остается остановленным. Сохранение логического нуля на выходе инвертора 7 происходит за счет запрещающего строба, поступающего на второй вход элемента И 5 (фиг.З, б, г, д). И только после окончания этого строба на выход инвертора 7 пройдет потенциал с выхода триггера Э привязки и там установится потенциал логической единицы, разрешающий триг геру 22 начать работу. Первое переключение его происходит спустя,полтора периода следования импульсов ,задающего генератора 1 после смены состояния триггера 3 привязки (фиг.З, а, б, м), т.е. сигнал включения нового триггера в первой ступени делителя 18 частоты оказыват ется задержанным относительно сигнала остановки другого триггера в пер-. вой ступени. Величиназадержки равна. длительности разрешающего строба, т.е. периоду следования импульсов задающего генератора 1 (Фиг.З, а, б, г, д).Сочетание смены триггера в первой ступени делителя 18 частоты с задержкой включения нового триггера приводит к тому, что на выходе .элемента ИЕ 24 один из периодов импульсов удлиняется на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Причем удлиняется тот период, который следует сразу же за моментом остановки триггера, работавшего в первой ступени делителя 18 частоты перед появлением значащего момента (Фиг.З, б, о).Поэтому фаза тактовых импульсов сдвигается в сторону остаивания на величину, равную половине периода следования импульсов задающего генератора 1. Это видно, если сравнить последовательность импульсов на входе уже второй ступени делителя 18 частоты в случае работы устройства с подстройкой Фазы (Фиг.З, и) с последовательностью, которая была бы в этой точке, если бы подстройка отсутствовала (фиг,З р) .После того, как включается новый триггер в первой ступени делителя 18 частоты, блок 12 переключения импульсных последовательностей заменяет последовательность импульсов на входе триггера 4 задержки, срабатывание которого определяет момент окончания запрещающего строба. Так как переключение импульсных последовательностей никак не нарушает процесс форми 1062878 10рования строба, это произойдет уже , после .того, как данныи строб сформируется. Это связано с тем, что строб формируется на тех же фронтах импульсов задающего генератора 1, на которых делитель 18 частоты работал до смены триггера в его первой ступени,Ра переключение последовательности импульсов на входе триггера 4 задержки происходит на тех фронтах импульсов, на которых делитель 18 частоты работает после смены триггера в его первой ступени фиг.З, а, б, в, з) . По этой же причине нет необходимости бороться с пролазом,возникающим в момент переключения двух импульсных последовательностей (фиг.Зц) .Технико-экономическая эффективность устройства дискретнои автоподстройки фазы тактовых импульсов заключается в возможности осуществления точнои подстройки фазы тактовых импульсов беэ увеличения частоты следования импульсов задающего генератора и применения более высокочастотных микросхем.