Дискретное фазосдвигающее устройство

(54) ДИСКРЕТН УСТРОЙСТВО (57) Использова устройствах авт контроля в канал стем. Сущность и держит; опорн частоты, логичес регистра памяти ронизации, 4 ил.%32констр кие бю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ детельство СССР01 й 25/04, 1989. вчинников Н.И, Импульсстройства М.: Сов. радио,Изобретение относится к импульснои технике и может быть использовано в устройствах автоматического управления и контроля в каналах цифровых следящих систем.Наиболее близким к предлагаемому является ФСУ, которое содержит опорный генератор, формирующий на своем выходе тактовые импульсы о=2 (ц - скважность), два делителя частоты с одинаковым коэффициентом деления (К), логическую схему И, подключенную к выходам соответствующих разрядов первого делителя частоты, регистр памяти кода фазы и блок синхронизации. Вход первого делителя частоты соединен непосредственно с выходом опорного генератора, а вход второго делителя частоты соединен с выходом опорного генератора через инвертор. Это обеспечивает постоянный сдвиг на 1/2 Р (Р - частота тактового генератора) моментов переключения первого и второго делителей частоты. Выходы первого и второго делителей частоты являются соответственно первым и вторым (управляемым и неуправляемым) выходами устройства. Блок синхронизации предназОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ ние: импульсная техника, в оматического управления и ах цифровых следящих сизобретения:устройство соый генератор, делитель кую схему И, инвертор, 3 группу ключей, блок синхначен для предотвращения сбоев ФСУ вовремя переходного процесса при изменении кода фазы, что обусловлено асинхронностью входных сигналов "Запись" и "Пуск"сигналу опорного генератора,Принцип действия ФСУ, основан на однократном изменении коэффициента деле-ония второго делителя частоты приизменении кода в регистре памяти,Как следует из принципа действия ФСУего разрешающая способность Л р составляет Ьр =360/К.Таким образом, целью изобретения является увеличение разрешающей способности ФСУ по управлению дискретнымсдвигом фазы (уменьшение величины дискрета фазы) без соответствующего увеличения частоты опорного генератора.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - структурная схемаблока синхронизации; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы сигналов в характерныхточках устройства.Дискретное фазосдвигающее устройство (фиг, 1) содержит опорный генератор 1,делитель 2 частоты, элемент И 3, инвертор4, первый, второй и третий регистры 5-7 д 1). Выход первого разряда регистра 6 соепамяти, группу 8 ключей, блок 9 синхрони- диен с входом первого разряда регистра 7,запись в который происходит по переднемуВыходделителя 2 частоты является пер- фронту тактового импульса, поступающеговым выходом устройства. Точка соединения 5 с выхода генератора 1 (фиг. За, д). За счетвыходов группы 8 ключей является вторым временногосдвига наТ/2 тактовых импульсов регистров 6 и 7 выходные сигналы соотБлок 9 синхронизации (фиг. 2) содержит ветстоующих разрядов сдвинуты на Т/2 порегистр 10 памяти, группу 11 ключей,иноер- отношению к их входным сигналам. Такимторы 12,13, первый и второй О-триггеры 14, 10 образом регистры 6 и 7 формируют (2 К)15. периодических импульсных последовательСущность изобретения заключается в ностей (фиг, Зд 1 д 7), сдвинутых одна отнотом, что посредством двух регистров памя- сительно другой на Т/2.ти, тактовые сигналы которых смещены во Функциональные блоки из генераторавремени на 1/2 Г(Р - частота опорного гене 1, делителя 2, элемента И 3, иноертора 4,ротора) формируется 2 К импульсных перио- регистров 6, 7 памяти с соответстоующидических последооательностей таким ми связями эквивалентны многофазнообразом, что сдвиг фаз между доумя сосед- му мультивибратору (2), выходаминими после,пооательностями составляет которого в порядке возрастания фазы360 О/2 К. Группой из 2 К ключей осуществля являются: 1 разряд регистра 7 (р = О), 2оется подкл:очение одной иэ последователь- разряд регистра 6 (у = 360 /2 К), 2 разрядностей к выходу устройства. Выбор регистра 7(р=360/2 К 2),1 разряд регистимпульсной последовательности осуществ- ра 6(у= 360 О/2 К(2 К),ляется заданием требуемого кода в буфер- Сигналы с этих выходов поступают наный регистр (регистр фазы), выходы 25 входы соответствующих ключей группы 8соответствующих разрядов которого соеди- управляемых выходным сигналом регистранены с управляющими входами соответст. Выбор (задание) требуемой фазы осущевующих ключей. Посредством блока ствляется замыканием одного из 2 К ключейсинхронизации поддерживается непрерыв- группы (остальные ключи разомкнуты). Этоность фазы выходного сигнала при смене 30 достигается записью соответствующего коинформации (кода фазы) на входе устройст- да в регистр 5 - в одном разряде лог,"1", воа. остальных разрядах лог."0".Дискретное фазосдоигающее устройст- Приведенные на фиг. 3 временные диагво работает следующим образом, роммы соответствуют ФСУ с К=4 и дискреЗа исходное состояние примем такое, 35 том фазового сдвига Ьр = 360/2 К= 45 О. Впри котором оба триггера блока 9 синхрони- этом ФСУ регистр 6 четырехразрядный, резации находятся в состоянии "Ноль", в од-, гистр 7 - трехразрядный, блок 8 содержит 8ном иэ раэрядоо регистра 5 (например, в ключей, регистр 5 - восьмираэрядный.,Депервом разряде) записан код лог,"1", в ос- литель 2 частоты выполнен на основе двухтальных разрядах лог."О", 40 разрядного двоичного счетчика. За началоПри этом первый ключ группы 8 ключей отсчета принят передний фронт выходногозамкнут (остальные ключи разомкнуты) и че- сигнала генератора 1, соответствующийрез него выход первого разряда регистра 7 комбинации 00 делителя 2 частоты.подключен к второму выходу устройства. В общем случае диапазон фаз ФСУ вНа выходе элемента И 3 периодически 45 пределах одного фазового цикла (360) соодин раз за период выходного сигнала де- ставляет 2 К дискретных значений, Минилителя 2 частоты фор руея и ульс, - с ретфазы Д,р: 360длительность которого равна периодуопорного генератора 1 (фиг. За,в). Коэффи- Обоэначим через р 1 и р текущее ициент делителя 2 равен К. Таким образом, 50 новое значения фаз,скважность (ц).импульсоо на выходе схемы3 равна ц= К. Этот сигнал поступает на а -У 1+ЬР, (1)вход первого разряда регистра 6, тактовыйсигнал которого при помощи инвертора 4 где Ьу- приращение фазы, которое можетсмещен но Т/2 (Т - период сигнала опор быть как положительным, так и отрицательного генератора 1) по отношению ктактово- ным.му сигналу делителя 2 (фиг. Зб). При атом ф, 2 и Ьр могут быть выраженысигнал на выходе первого разряда регистра числом минимальных дискретов фазы Ъи6 повторяет сигнал на его входе со смеще- тогданием о сторону запаздывания на Т/2 (фиг. 3(3) 12 =11+ 13 30 12 = 1 + 1 з = 28 + 5 = 33,так как 22 К - 1.Для нахождения номера замкнутого ключа из значения 12 необходимо вычесть число 2 К=32. 3512 = 12-2 К = 33-32 = 1, что соответствует фазе выходного сигнала Ф СУ р 2= = Ь Ъин12 . - 360/2 К 1 = 11,250, т.е, новомУ значению фазы соответствует ключ с номером 1,40Рассмотрим числовой пример с отрицательной величиной Ьр.К = 16, 11 - 3, Ь= -5 Ь мин, (13 = -5) 12 = 11+ 1 з = 3 - 5 = -2,так как 12О, то для нахождения номеразамкнутого ключа к значению 2 необходимоприбавить число 2 К501 2 = 12 + 2 к = -2 + 32 = 30,что соответствует фазе выходного сигналаФСУ0 о02 ЛЪин 12= 11,25 30 = 337,5. При некоторых применениях ФСУ, например, в цифровых следящих системах, возникает необходимость поддержания неЗдесь 11 и 12 имеют смысл порядковыхномеров замкнутых ключей в группе 8, соответствующих фазам р и а, а 1 з - числоминимальных дискретов фазы Ьриин, соответствующее приращению фазы Лр,При задании кода 12 в регистр 10 необходимо учитывать цикличность фазы, из чего следует, что при Лр0 и значениях 12, 20вычисленных по формуле(3), превышающих(2 К - 1), иэ полученного результата необходимо вычитать величину 2 К, а при Ьр0 иполучении при вычислении по формуле 3отрицательного результата к нему необходимо прибавить величину 2 К,П р и м е р, Пусть К=16, 1=28, з=5,тогда 2 К = 32, 2 К - 1 = 31,прерывности фазы сигнала на его выходе, т,е. при дискретном изменении фазы у 2 =Р + Лр (где р 1 и р 2 - старое и новое значения фазы, Ьр - фазовый сдвиг) должна быть исключена возможность самопроизвольного добавления или потери целого числа циклов, При некоторых применениях указанные требования по непрерывности фазы должны выполняться как при положительном, так и при отрицательном знаке прекращения фазы Ь р.Как уже указывалось непрерывность фазы (в указанном смысле) обеспечивается блоком 9 синхронизации, который рацотает следующим образом.Блоком синхронизации (вых.1) фо).ируется импульс записи регистра 5, по переднему фронту которого в регистр переписывается информация (код фазы) из первой группы разрядов регистра 10 блока 9. Условие непрерывности фазы будет выполняться, если во время записи информации в регистр 5 логические уровни сигналов на информационных входах коммутируемых ключей группы 8 будут одинаковы (например, лог."О").В этом случае отсутствует переходный процесс на выходах ключей. Для этой цели во вторую группу разрядов регистра 10 с шины кода одновременно с информаци й о фазе выходного сигнала ФСУ записывд: тся информация о временном положении переднего фронта, формируемого блоком 9 импульса записи.В блоке 9 имеется группа 11 ключей, аналогичная группе 8 ключей устройства, Одноименные информационные входы обеих групп ключей соединены. Управляющие входы ключей 11 соединены с выходами соответствующих разрядов регистра 10.Информацией о временном положении импульса записи регистра 5 является код номера замыкаемого ключа из группы 11, При этом необходимо учитывать знак приращения фазы.При Лр0 номера эамыкаемых ключей групп 8 и 11 одинаковы и соответствуют новому значению фазы р.При ЛрО номер замыкаемого ключа в группе 11 должен соответствовать значению фазы р, т.е, старому значению фазы выходного сигнала.По переднему фронту импульса записи, поступающего на вход 1 блока 9 в регистр 10 с шины кода записывается информация о фазе выходных сигналов ОСУ (первая группа разрядов) и моменте времени смены фазы (вторая группа разрядов), При этом происходит переключение ключей группы11, и на вход инвертора 12 поступают импульсы одной из 2 К выбранных последовательностей.По заднему фронту импульса записи в О-триггер 14 эаписыоается лог."1", которая по заднему фронту импульса на выходе группы 11 ключей будет записана в О-триггер 15, а триггер 14 по входу В будет установлен в ноль, Переход О-триггера 15 иэ состояния лог."0" в состояние лог."1" соответствует переднему Фронту формируемого на его выходе импульса записи регистра 5 (фиг. 4 л). При этом выполняется условие непрерывности фазы - в момент переклочения входные сигналы переключаемых ключей (Фиг. 4 д 2, д 5) одинаковы лог. "0"). Задним Фронтом следующего импульса на выходе группы 11 ключей в триггер 14 будет записан лог. "0", что соответствует исходному состоянию блока 9 синхронизации, После этого устройство готово к новому циклу Фазового сдвига.Диапазон фазовых сдвигов ОСУ, в котором обеспечивается непрерывность фазы, составляет ЛЪин . (360 - 3 Ь рмия)Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает минимальный дискрет фазового сдвига, равный 360/2 К, т,е. его разрешающая способность вдвое больше, чем у известного устройства,Устройство также позволяет сохранять непрерывность фазы выходного сигнала в широком диапазоне фазовых сдвигов,Формула изобретения1. Дискретное фазосдоигающее устройство, содержащее последовательно соединенные опорный генератор и делитель частоты с коэффициентом деления К, выход которого является первым выходом устройства, элемент И, входы которого соединены с выходами соответствующих разрядов делителя частоты, инвертор, вход которого соединен с выходом опорного генератора, первый регистр памяти и блок синхронизации, пероый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовым и информационным входами первого регистра памяти, первый и второй входы блока синхронизации соединены соответственно с шинами записи и кода,отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, в него введены второй10 152025 3035 40 45 К-разрядный и третий (К - 1)-разрядный регистры памяти, тактовые входы которых соединены соответственно с выходом и входоминвертора, К - 1 первых выходов второго регистра соединеныс одноименными входами третьего регистра, 1-е выходы третьего регистра соединены с (+1)-ми входами второго регистра и соответствующими нечетными разрядами третьего входа блока синхронизации, первый информационный вход второго регистра соединен с выходом элемента И и (2 К)-м разрядом третьего входа блока синхронизации, группа из 2 К ключей, выходы которой соединены вторым выходом устройства, управляощие входы соединены свыходами соответствующих разрядов первого регистра памяти, нечетные информационные входы, кроме 2 К - 1)-го, соединены с соответствующими информационными выходами третьего регистра памяти, а 2 К - 1)-й вход соедине с выходом элемента И, четные информационные входы группы клочей, кроме 2 К-го, соединенысоответственно с вторым и последующимивыходами второго регистра памяти и соответствующими четными разрядами третьего входа блока синхронизации, а 2 К-й вход соединен с первым выходом второго регистра и 2 К-м разрядом третьего входа блока синхронизации,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок синхронизации содержитгруппу из 2 К ключей, информационные входы которых являотся третьим входом блока, регистр памяти, вход записи и информационный вход которого является соответственно первым и вторым входами блока синхронизации, а первая и вторая группы выходов разрядов регистра являются соответственно вторым выходом блока синхронизации и управляющими входами соответствующих ключей, первый и второй О-триггеры, первьй и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с первым входом блока синхронизации и с выходами ключей, а выходы - соответственно с тактовыми входами первого и второго О-триггеров, информационный вход первого О-триггера соединен с входом логической 50 единицы, его установочный вход соединенс выходом второго О-триггера и первым выходом блока синхронизации, а выход первого О-триггера соединен с информационным входом второго О-триггера, 1758582.гатугп кмц ф,г 4 Составитель С,ЧерняковТехред М.Моргентал едактор СЛисина ректор М,Макс ине Заказ 2998 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1