Цифровой фазовращатель

(594 Н 03 Н 17 ИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУД АРСТВЕИНЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ 131 ФЬ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ Э К АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах контроля, управления, синхронизации путем прецизионного изменения фазы сигнала. Цельюизобретения является повьппение точности цифрового фазовращателя. фазовращатель содержит задающий генерато1, линию 2 задержки, например, с ше1372593стью отводами, первую группу элемен- аналогично его работе при положительтон И 3.1-3,М, элемент ИЛИ 4, КБ- ном сдвиге фаз. При этом с шин 17,1- триггер 5, элементы И 6, 7 и 16, коль и 17,2 знака КБ-триггер 5 устанавлиценой регистр 8 сдвига, блок 9 управ- нается н состояние "1". При отрицаления, М дополнительных групп элемен- тельном сдвиге обеспечивается обраттов И 10,1-10,М, сумматор 11, цифро- ный по отношению к положительному аналоговый преобразователь 12, фильтр сдвигу порядок перехода от одной фор, М формирователей 14,1-14,М, гене- мы ступенчатого сигнала на выходе циратор 15 сдвига, шины 171-17.2 уп-. Фроаналогового преобразователя 12,к равления "Знак" и выходную шину 18 другой его форме, т.е. происходит Фазовращателя. Работа блока 9 при от- соответствующий сдвиг фазы. 1 з.п. рицательном сдвиге фаз происходит ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к импульснойтехнике и предназначено для устройствконтроля, управления и синхронизациипутем прецизионного изменения фазысигнала,Целью изобретения является повышение точности цифрового фаэонращателя.На фиг. 1 представлена структурнаясхема цифрового фазовращателя; нафиг, 2 - структурная схема одного иэ 10М формирователей; на фиг. 3 - структурная схема коммутатора формирователя;на фиг. 4 - структурная схема блокауправления; на Фиг. 5, - временные диаграммы работы фазовращателя15Цифровой фазовращатель (фиг. 1)содержит задающий генератор 1, линию2 задержки, например, с шестью отводами, первую группу элементов И 3.13.М, элемент ИЛИ 4, КБ-триггер 5, 20первый и второй элементы И 6 и 7, кольцевой регистр 8 сдвига, блок 9 управления, М дополнительных групп элементов И 10,1-10,М, сумматор 11, цифроаналоговый преобразователь 12, 25фильтр 13, М формирователей 14.1 -14.М, генератор 15 сдвигов и третийэлемент И 16 шины 17.1, 17.2 управления "Знак" и выходную шину 18,8 и К-входы КБ-триггера 5 соответственно соединены с шинами 17.1,17.2, а прямой и инверсный его выходы - соответственно с первымивходами элементов И 6 и 7, вторые входыкоторых объединены и соединены с выходом элемента ИЛИ 4, а выходы соответственно соединены с входами прямогон обратного сдвига регистра 8. Первыевходы элементов И 3,1, 10.(21-1),10,2 в каждой 1-й из М первых и дополнительных групп элементов И объединены и подключены к -му отводулинии 2 задержки, вторые входы каждого элемента И 3, 1, 10(21-1),102 соединены с разрядными выходамисоответствующего формирователя 14.1,а выходы элементов И 3.1-3. М, 10.110,2 соединены с входами разрядовсоответствующих операндов сумматора11. Выходы сумматора 11 соединены свходами цифроаналогового преобразователя 12, выход которого черезфильтр 13 подключен к выходной шине18 Фаэовращателя. Выходы регистра 8соединены с информационными входамиФормирователей 14.1-14.М, тактовыевходы которых объединены и соединены с выходом элемента И 16 и со счетным входом блока 9, управляющие входы формирователей 14.1 - 14,М объединены и соединены с прямым выходом КБтриггера 5, а выходы переноса и заемапереноса соединены с входами элемента ИЛИ 4. Входы элемента И 16 соответственно соединены с выходами генератора 15 и блока 9.Каждый из М формирователей 14,1кодов амплитуд импульсон (фиг.2) содержит элементы И 19 и 20, коммутатор 21 и реверсивный счетчик 22, выходы разрядов, переноса и заема переноса которого соответственно соединены с выходами разрядов, переносаи заема переноса формирователя 14,1,Первые входы элементов И 19 и 20 соответственно соединены с первым ивторым информационными нходами формирователя 14,1, их вторые входы объ 137259310 единены и соединены с тактовым входом формирователя 14.1, а выходы соответственно соединены с первым и вторым информационными входами коммутатора 21. Управляющий вход коммутатора 21 соединен с управляющим входомформирователя 14,1, а выходы прямогои обратного счета - соответственнос входами прямого и обратного счетасчетчика 22.Коммутатор 21 (фиг. 3) содержитэлементы И 23-26, элементы ИЛИ 27 и28 и элемент НЕ 29, Первые входы элементов И 23, 25 и элементов И 24, 26попарно объединены и соответственносоединены с первым и вторым информационными входами коммутатора 21, вторые входы элементов И 24, 25 объединены и соединены непосредственно суправляющим входом коммутатора 21и через элемент 11 Е 29 с вторыми входами элементов И 23, 26Выходы элементов И 23, 24 через элемент ИЛИ 27соединены с выходом прямого счетакоммутатора 21, а выходы элементовИ 25, 26 через элемент ИЛИ 28 соединены с выходом обратного счета коммутатора 21,Блок 9 управления (фиг. 4) содержит счетчик 30 и РБ-триггер 31, Бвход КБ-триггера 31 соединен с входом"Ввод поправки" (на фиг. 1 не показан), К-вход - с выходом счетчика30, а выход - с выходом блока 9,Счетный вход счетчика 30 соединен сосчетным входом блока 9, а входы параллельной записи информации счетчика 30 (на фиг. 1 не показаны) соединены с входами записи количества дискретов сдвига. 40На фиг. 5 представлены временныедиаграммы работы устройства: а-есоответственно на 1-6-м отводах линии 2 задержки; ж-л - ступенчатый сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 12 при различных значениях начальной фазы первой гармоникиданного ступенчатого сигнала,Устройство работает следующим образом.н 50После включения с входов Код исиходного состояния и импульс записи(фиг.1) в регистр 8 в первый разрядзаписывается логическая "1", а востальные - "0".В данном примере реализации устройства при Ив счетчик 22, например, формирователей 14. 1 и 14.2 записываются коды, соответствующие максимальным для данных счетчиков двоичным числам, Поскольку в данном примере счетчики 22 трехразрядные (числоразрядов счетчиков должно быть равночислу элементов И 3 10,1, 10(++1), подключенных к одному из отводовлинии 2 задержки, то в них следует записать двоичные числа 111. В счетчики 22 остальных формирователей записываются 000. Установка указанных состояний счетчиков производится, например, с входов "Уст.11",Уст, 000"(на фиг. 2 эти входы не показаны),Для установки в исходное, нулевоесостояние КБ-триггера 31 блока 9 всчетчик 30 блока 9 с входа "Записьколичества дискретов сдвига" (фиг.4)записывается максимальное для данногосчетчика двоичное число. В этом случае на выходе счетчика 30 возникаетимпульс переполнения, устанавливающийКБ-триггер 31 в "0",Импульсы со скважностью 2 с выхода генератора 1 поступают с отводовлинии 2 задержки (фиг. 5 а-е) на входы элементов И 3 . 1-3 . 6, 10. 1-10. 12 .При этом только элементы И 3,1, 10,1,10.2 и 3.2, 10.3, 10.4, вторые входыкоторых соединены с выходами разрядовсчетчиков 22 формирователей 14114.2, открыты, остальные элементыИ 3, 1, 10.1 закрыты. Таким образом,во время наличия импульса на первомотводе линии 2 задержки, на входывсех трех разрядов первого операндасумматора 11 поступают логические"1", что соответствует числу 7, а вовремя наличия импульса на втором отводе линии 2 задержки логическая"1" поступает на входы всех трех разрядов второго операнда сумматора 11.На входы всех других операндов сумматора 11 поступают логические "0",что соответствует числу "0".На выходах сумматора 11 периоди-чески оказывается сумма чисел на еговходах, преобразуемая цифроаналоговым преобразователем 12 в аналоговыйсигнал, уровень которого (фиг. 5 ж)в соответствии с значением суммы навыходах сумматоров 11 равен 7 в интервалах 6 ви 6 О, равен 14 винтервале 6 6 и равен 0 в интерва 1 Яле ОО,Примем значение начальной фазыпервой гармоники сформированногоуказанным образом ступенчатого сигнала (фиг. 5 ж) за ноль. Первая гар.моника с нулевым в данном случаезначением начальной Фазы выделяется Фильтром 13 и поступает на шину 18,Для сдвига фазы в счетчик 30 блока 9 записывается требуемое число дискретов сдвига в обратном коде. С шины 17.1 и 17.2 знака КБ-триггер 5 устанавливается в состояние, например "1", соответствующее знаку плюс вводимого фазового сдвига. На Я-вход КЯ-триггера 31 блока 9 (фиг. 4) с входа "Ввод дискретов сдвига" подают логическую "1", Данный триггер переходит в "1" и открывает элемент И 16, который начинает пропускать импульсы с выхода генератора 15 на свой выход.С выхода элемента И 16 импульсы сдвига поступают на тактовые входы Формирователей 14.1-14.6, Поскольку в первом разряде регистра 8 записана "1", а в остальных - "0", то оказывается открыт элемент И 19 только одного формирователя 14.3. Через данный открытый элемент импульсы сдвига поступают на первый информационный25 вход коммутатора 21 формирователя 14,3, на управляющий вход которого с прямого выхода КБ-триггера 5 поступает логический 0, определяющий знак вводимого Фазового сдвига. В зависимости от значения потенциала на выходе КЯ-триггера 5 коммутаторы 21 Формирователей 14.1-14,6 подключают импульсы с их первого и второго информационных входов соответственно на входы прямого или обратного счета .35 счетчиков 22 тех же формирователей. В данном случае импульсы поступают на вход прямого счета счетчика 22 формирователя 14.3.После поступления первого импульса сдвига с выхода блока 9 счетчик 22 Формирователя 14,3 переходит в состояние, соответствующее числу 001 и на его разрядах логическая "1" с младшего разряда формирователя 14.3 открывает элемент И 3,3.Во время наличия импульса на третьем отводе линии 2 задержки (фиг.5 в) на вход младшего разряда еще одного операнда сумматора 11 поступает ло гическая "1". На выходе цифроаналогового преобразователя 12 оказывается периодический сигнал, амплитуда которого соответствует показанноц на Фиг, 5 з. Первая гармоника указан ного сигнала имеет новое значение начальной фазы, т.е. происходит сдвиг фазы. Следующие импульсы Фазы переводят счетчик 22 формирователя 14.3 в его очередные состояния, при этом растет значение числа, поступающего на выход соответствующего операнда сумматора 11 во время наличия импульса на третьем отводе линии 2 задержки, до максимального значения, в данном примере равного 111, что соответствует десятичному числу 7. Это приводит к изменению формы ступенчатого сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 12, а следовательно, и к изменению начальной фазы его первой гармоники. Так, при состоянии 111 счетчика 22 Формирователя 14.3 на вход указанного операнда сумматора 11 во время наличия импульса на третьем отводе линии задержки 2 поступает число "111" и Форма сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 12 соответствует показанной на Фиг. 5 и, Первая гармоника указанного сигнала при этом имеет начальную Фазу, равную 30о Во время наличия следующего импульса сдвига (который в данной реализации устройства выбран отрицательным) на выходе "Р" переноса счетчика 22 формирователя 14.3 формируется импульс. Данный импульс через элемент ИЛИ 4 и открытый с прямого выхода КБ-триггера 5 элемент И 6 поступает на вход прямого сдвига регистра 8. Записанная в регистре 8 логическая "1" переходит из первого во второй его разряд, Теперь следующий импульс сдвига с выхода блока 9 проходит на вход обратного счета счетчика 22 формирователя 14.1 через открытый логической "1" со второго разряда регистра 8 элемент И 20 и коммутатор 21 того же формцрователя. Благодаря этому счетчик 22 формирователя 14, 1 переходит из состояния 111 в состояние 110, что соответствует десятичному числу б. На выходе цифроаналогового преобразователя 12 формируется ступенчатый сигнал (фиг. 5 к), Фазовый сдвиг первой гармоники данного сигнала теперь превьппает 30При дальнейшем поступлении импульсов сдвига происходит уменьшение кода на выходах разрядов счетчика 22 формирователя 14.1, сопровождающее дальнейшим фазовым сдвигом первой гармоники ступенчатого сигнала7 1372593 8 30 на выходе цифроаналогового преобразо. вателя 12 (фиг. 5 л).Как только код указанного счетчика 22 уменьшится до 000, аналогично импульсу переполнения формируется импульс "11", заема переноса, который так же, как и ранее импульс переноса сдвигает логическую "1" из второго в следующий, третий разряд регистра 8, Теперь с каждым следующим импульсом сдвига начинает возрастать код счетчика 22 формирователя 14.4 и, начиная с этого момента, работа устройства эквивалентна ранее рассмотрен 15 ной, в определенном порядке меняются только открываемые элементы И 19, 20 Формирователей 14,1-14.6, Во время нахождения логической "1", в последнем, в данном примере двенадцатом разряде регистра 8 с каждым счетным импульсом уменьшается код счетчика 22 формирователя 14,6 от 111 через 110 и так далее до 001.После того, как счетчик 22 формирователя 14.6 окажется в своем следу 25 ющем, нулевом состоянии, на его выходе Я заема переноса формируется импульс, который через элементы ИЛИ 4 и И 6 поступает на вход прямого сдвига регистра 8. Благодаря тому, что регистр 8 выбран кольцевым, происходит переход логической "1" из его последнего разряда в первый, Теперь состояние устройства ничем не отличается от его состояния после вклю чения устройства, форма ступенчатого сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 12 идентична фиг. 5 ж, но с тех пор произошел сдвиг начальной фазы на 360о40При продолжении поступления импульса сдвига с выхода блока 9 работа устройства полностью повторяется.Каждый импульс сдвига с выхода элемента И 16 кроме тактовых входов 45 Формирователей 14.д поступает на вход обратного счета счетчика 30 блока 9,увеличивая содержимое счетчика на единицу, После переполнения счетчика на его выходе формируется импульс, возвращающий КБ-триггер 31 в состояние "0", Элемент И 16 закрывается логическим нОн с выхода данного Ю-триггера, и дальнейшее поступление импульсов на формирователи 14,1 прекращается. Тем самым обеспечивается сдвиг фазы на заданное число дискретов.Работа блока 9 при сдвиге фазы в минус происходит аналогично его работе при сдвиге Фазы в плюс, при этом с шин 17.1, 17.2 знака Е 5-триггер 5 устанавливается в состояние "1".При сдвиге в минус обеспечивается обратный по отношению к сдвигу в плюс порядок перехода от одной формы ступенчатого сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 12 к другой его форме, т.е. происходит соответствующий сдвиг Фазы,Формула изобретения 1 Цифровой фазовращатель, содержащий задающий генератор, выход которого через соответствующие отводы линии задержки с И отводами соединен с первыми входами первой группы элементов И, элемент ИЛИ, КБ-триггер, первый и второй элементы И, кольцевой регистр сдвига и блок управления, К- и Ь-входы Ю-триггера соединены с шинами управления, а прямой и инверсный выходы КБ-триггера соответственно соединены с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами прямого и обратного сдвига кольцевого регистра сдвига, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены И дополнительных групп элементов И, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, фильтр, И формирователей, генератор сдвигов и третий элемент И, причем первые входы в каждои дополнительной группе элементов И объединены и подключены к соответствующим отводам линии задержки, вторые входы дополнительных групп элементов И и первой группы элементов И соединены с разрядными выходами соответствующих И формирователей, а выходы всех групп элементов И соединены с входами разрядов сумматора соответственно, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого через фильтр подключен к выходной шине фазовращателя, выходы кольцевого регистра сдвига соединены с соответствующими информационными входами М формирователей, тактовые входы которых объединены и соединены с выходом третьего элемента И и со счетным входом блока управления, управляющие входы И формирователей объединены и соеди. 4 3 7 едактор Н, ГулькоСоставитель А. ПерфильеТехред М,Дидык орректор ндри 98/54 Тирам ВНИИЛИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, аказ одписно 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Проектная, 4 Запись количестдиск рело 74 ж 7 Р