Устройство для фазовой автоподстройки частоты

 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к цифровой вычислительной технике, и может быть использовано при построении контроллеров накопителей на магнитных дисках. Цель изобретения - увеличение надежности и упрощение устройства. Устройство содержит триггер, счетное устройство и элемент НЕ. В него введены второй триггер, второй элемент НЕ, три элемента ИЛИ - НЕ, элемент И - НЕ, элемент И - ИЛИ - НЕ и элемент задержки, причем счетное устройство выполнено в виде счетчика с последовательным переносом. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) А1 (51) 5 Н 03 К 5/00, 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4439445/24-21 (22) 09.06.88 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (72) Б.В.Шевкопляс (53) 621.374(088.8) (56) Патент Англии !1 2170334А, кл. G 06 F 12/2, 1986.

Схема устройства 179Х. Каталог фирмы Vestern Digital Corporation, США, )986. с.122, фиг.12.

2 (54) УСТРОЙСТВО Д !Я ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к импульсной технике, в частности к цифровой вычислительной технике, и может быть использовано при построении контроллеров накопителей на магнитных дисках.

1!ель изобретения — увеличение надежности и упрощение устройства. Устрой1580538.ство содержит счетчик 1, триггер 3, элемент НЕ 5, Для достижения цели изобретения в устройство введены второй триггер 4, второй элемент НЕ 6, три элемента ИЛИ"HE 7"9, элемент

И-HE 2, элемент И-ИЛИ-НЕ 10 и элемент ll задержки, причем счетное

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к цифровой вычис-15 лительной технике, и может быть ис)пользовано при построении контроллеров накопителей на магнитных дисках.

Цель изобретения — увеличение надежности . и упрощение устройства.

На фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — граф состояний устройства; на фиг.3 — примеры кодовых ситуаций, поясняющие принцип действия устройст ва; на фиг.4 — временные диаграммы работы устройства во всех возможных режимах, Устройство (фиг.l) содержит счетчик 1, элемент И"НЕ 2, триггеры 3 и 4, 0 элементы НЕ 5 и 6, элементы ИЛИ-НЕ

7-9, элемент И-ИЛИ-НЕ 10 и элемент 11 задержки. Триггеры 3 и 4 выпслкекы по стандартным схемам с использованием элементов ИЛИ-HE 12 и И-ИЛИ-HE 13.

Первый вход элемента 10 соединен шиной 14 с первым входом элемента 7, входом элемента 5 и информационным входом 15 устройства, Первый вход элемента 2 соединен с входом 16 сик40 хронизации устройства, выход элемента 8 соединен с первым входом триггера 3 и выходом 17 устройства. Первый-пятый выходы счетчика ) соедине1ны соответственно шиной 18 с первым 45 входом элемента 8, шиной )9 с вторым входом элемента 10 и входом элемента 11, шиной 20 с вторым входом элемента 8, шиной 21 с вторым входом элемента 7 и шиной 22 с третьими вхо. дами эдементов 8 и 10.

Выход элемента 10 соединен с первым.входом элемента 9, выход которого соединен с вторым входом элемента 2, выход которого соединен с входом синх55 ронизации счетчика 1. Первый, второи и третий входы установки счетчика 1 соединены с шиной 23 триггера 3 и третьим входом элемента 7, выход котороустройство выполнено в виде счетчика с последовательным переносом, что позволяет по меньшей мере в два раза сократить площадь кристалла, занимаемую устройством, и соответственно уменьшить рассеивающую устройством мощность. 4 ил. го соединен с первым входом триггера 4, выход которого (шина 24) соединен с вторым входом элемента 9 и четвертым входом установки счетчика 1.

Выход элемента 5 соединен с входом элемента 6 и шиной 25 с вторым входом триггера 3. Выход элемента 6 соединен шиной 26 с третьим входом триггера 3 и вторым входом триггера.4. Выход элемента 11 соединен с четвертым входом элемента 7.

Граф состояний устройства (фиг.2) отображает восемь возможных логических состояний счетчика 1 к показывает направления возможных переходов между этими состояниями. Временные диаграммы а,б,в,г (фиг.3) поясняют принцип действия устройства и отображают сигкалы на входе 15 (диаграммы а,У; б,У; в,У; г,У) и ка выходе 17 (диаграммы а,Z; б,Z; в,Z; г,Z). Последовательности цифр, приведенные на фиг.3, отображают последовательности чисел, вырабатываемых .счетчиком 1.

Временные диаграммы д,е,ж,з,и,к (фиг.4) поясняют работу устройства во всех. возможных режимах. Диаграммы д,f; е,f; ж,f; з,f; и,f; к,f отображают сигналы на входе 16 устройства диаграммы д,N; е,N;, ж,N; з,N; и,N к,N — коды в счетчике l диаграммы д,У; е,Y ж,У; з,У; и,У; к,Y — сигнал ка входе 15 устройства, диаграммы д,Ь; e,h — сигнал ка шине 24, диаграммы д,F; е,F; ж,F; з,F — сигнал, полученный в результате логического умножения сигналов на шинах 19 и 22 (на входах элемента 10) диаграмма з,CL — сигнал на выходе элемента 2, диаграмма к,S — сигнал на шине 23.

Счетное устройство выполнено по схеме счетчика с последовательным переносом и меют разрядность, равную трем. Шины 18-22 соответствуют инверсному сигналу а младшего разряда, прямому Ъ и инверсному Ъ сигналам сле5 15805 дующего разряда, прямому с и инверсному с сигналам старшего разряда. При наличии сигналов "Лог.О" на установочных входах счетчика I (шины 23 и 24). т.е. при S = h = О, счетчик работает 5 в режиме прибавления единицы к старому содержимому. Прибавление единицы производится по отрицательному фронту сигнала CL на выходе элемента 2, т.е. при переходе этого сигнала из состояния "Лог.!" в состояние "Лог.О . Сигналы "Лог ° 1" и "Лог.О" представлены соответственно напряжениями высокого и низкого уровней ° При переполнении счетчика он вновь начинает счет с нулевого кода (а = b = с = О). Работа счетчика в режиме "естественного" счета соответствует циклическому перемещению от узла к узлу (фиг.2) по "боль- 20 шой" окружности в направлении, указанном стрелками.

Если S = О, h = I, то средний разряд (сигнал Ъ) принудительно устанавливается в состояние "Лог.!", а два 25 других .разряда остаются без изменения.

При работе счетчика в составе устройства возможны только две такие ситуации. В первой из них счетчик переходит из состояния 000 в состояние 010, 30 во второй — из состояния 001 в состоя— ние 011 (фиг.2). Если h = О, S = I,то счетчик принудительно устанавливается в состояние 001. При работе счетчика в составе устройства возможна един—

35 ственная ситуация такого рода: переход из состояния 11! в состояние 001 по внешней дуге графа, приведенного на фиг.2, Логика работы устройства такова, что единичные сигналы Я и h никогда не формируются одновременно.

При работе счетчика возможны вре.менные его приостановки (на один период сигнала f), которые условно показаны на фиг.2 в виде пциклов" (три малые окружности в верхней части фиг.2). Такие приостановки достигаются путем формирования сигнала запрета, временно запирающего элемент 2 и препятствующего поступлению сигнала CL на вход синхронизации счетчика.

Элемент 11 задержки компенсирует время задержки распространения сигнала переноса иэ среднего в старший разряд счетчика 1. Если .сигнал перено 55 са имеет максимальную задержку, равную 10 нс, то минимальная задержка элемента 11 может быть выбрана равной, например, 15 нс. При этом гарантирует38 6 ся отсутствие ложных срабатываний элемента 7.

Устройство работает следующим образом.

Устройство предназначено для выработки на выходе 17 последовательности импульсных сигналов Z имеющих определенное фазовое соотношение с импульсными сигналами Y поступающими на информационный вход 15 устройства. В идеальных случаях сигналы Y должны попадать в середины временных интервалов между сигналами Z (фиг.3,а,б), т ° е ° коррекция состояния счетчика не производится, если сигнал Y поступил в тот момент, когда в счетчике присутствует код "2" (010) или "3" (All). Сигнал Z вырабатывается в те периоды времени, когда в счетчике имеется код "7" (III) °

Если сигналы Y приходят с упреждением или с опозданием (фиг.3,в,г), то счетчик постепенно адаптируется к этим сигналам, ускоряя или замедляя счет путем перескока через одно из состояний или приостановки на один такт. B результате сигналы Z постепенно приобретают нужное фазовое соотношение с сигналами Y.

На фиг.3,в первый импульс Y попадает на код "7" в счетчике, поэтому счетчик "перескакивает" к коду "1", минуя код О . Это приводит к смещению во времени последовательности сигналов Z и поэтому следующий импульс Y попадает уже не на код "7", а на код О". Счетчик опять реагирует на такую ситуацию "перескоком" к коду

"2", минуя код "!" и тем самым вновь смещая временную диаграмму сигналов Z в нужном направлении. Третий импульс

У попадает на код "1". Счетчик, минуя состояние "2", переходит к состоянию

"3" продолжая процесс адаптации, и, наконец, четвертый импульс Y попадает на код "2" — процесс адаптации завершен. В дальнейшем счетчик работает в естественном режиме (без какой-либо коррекции),а импульсы Y попадают на код l12tt

Если импульсы Y начинают "отставать" или "обгонять" счетчик, производится соответствующая плавная коррекция его содержимого. На фиг.З,r первый импульс Y опоздал" (попал на код "6" в счетчике), поэтому счетчик пропускает один такт — в течение двух соседних интервалов времени его

1580538. щий передачу импульса f на вход синхронизации счетчика 1. В данном случае выполняется условие F = --1.

Рассмотренный процесс заканчивается снятием сигнала У, в результате

45 снимается сигнал h = 1, и в дальнейшем счетчик каждый раз прибавляет единицу

К своему старому содержимому по поло50 жительным фронтам сигнала f. Из диаграмм, приведенных на фиг.4,д, видно, что коды N в счетчике меняются не так, как при "естественном" порядке счета (см.верхний ряд цифр: 7,0,1,2,3).

На фиг. 4,е показана вторая ситуа55 ция, при которой импульс поступает в тот момент, когда в счетчике 1 присутствует код "1". Эта ситуация анасодержимое остается равным "6". Благодаря полученному сдвигу временной диаграммы сигналов Е следующий импульс опаздывает уже не так сильно, как первый, " он попадает на код 5, кото- и 5 рый также не меняется в течение двух тактов, следующий импульс Y попадает на код "4", счетчик вновь чритормаживается, и, наконец, четвертый импульс попадает в середину интервала между импульсами Z что и требуется, Период сигнала f подаваемого на вход 16 синхронизации устройства, выбирается в 16 раз меньшим, чем минимальный период Т повторения сигналов Y (сигналы У в зависимости от считываемой с магнитного диска информации поступают с периодом Т, 1,5 Т или 2 Т). Далее предполагается, что сигнал У "привязан" к периоду сигнала f.

Возможны восемь ситуаций по числу возможных кодов в счетчике, на которые "попадает" импульс Y. На фиг,4,д 25 показана первая ситуация, при которой импульс поступает на вход 15 устройства в том момент, когда в счетчике 1 имеется нулевой код (N = О) . Согласно фиг.2 в этом случае счетчик должен перейти иэ состояния.000 в состояние

010 по внешней дуге графа, минуя состояние 001. Этот процесс развивается следующим образом. К моменту поступления импульса Y h = О, S = О, С = О.

Ь = О, поэтому импульс Y проходит через элемент 7 и устанавливает триггер 4 в единичное состояние (h = 1), что приводит к переходу счетчика l в состояние 010. Сигнал h = 1 воздейству-40 ет на вход элемента 9, на его выходе формируется сигнал "Лог ° 0", запрещаюлогична предыдущей. Осуществляется переход от кода "1" к коду "3" с пропуском кода "2".

На фиг.4,ж показана ситуация, при которой в момент поступления сигнала

Y N = 2, Благодаря выполнению условия F = l, на выходе элемента 10 формируется ".Лог,О" и сигнал Y не препятствует прохождению сигнала. f на вход

GL счетчика. Таким образом, "естественный счет продолжается.

На фиг,4,s показана ситуация,при которой в момент поступления сигнала Y N = 3. К моменту поступления сигнала. У F =. l,поэтому очередной положительный импульс f вызывает прибавление единицы к содержимому счетчика и в нем устанавливается код "4". При этом начинает выполняться условие

F = О и сигнал Y = О, проходя через элементы 10 и 9, вызывает снятие сигнала Лог.О" с входа синхронизации счетчика (см.короткий отрицательный импульс на диаграмме 4,з. GL), После окончания положительного импульса f снимается сигнал У, и в дальнейшем счетчик продолжает работу в режиме прибавления единиц к своему содержимомуу, Фиг.4,и поясняет работу устройства в тех случаях, когде необходимо про-. пустить один такт. Эти ситуации соответствуют поступлению сигнала Y в те моменты времени, когда в счетчике присутствует код "4", "5" или "6" (см.циклы, показанные на фиг.2). Все три ситуации характеризуются выполнением условия F = О так что сигнал Y проходя через элементы 10 и 9, вызыва- ет запрет прохождения очередного импульса f (на фиг.4,и этот импульс заштрихован) на вход синхронизации счетчика. Вследствие этого, счетчик приостанавливает счет на один такт, что и требуется, На фиг.2,к показана ситуация, при которой в момент поступления сигнала Y

N =7. В данном случае триггер 3 устанавливается в единичное состояние (S = l), причем элемент 7 запирается сигналом S во избежание последующего срабатывания триггера 4 и искажения информации в счетчике. Поскольку S = l и h = О, счетчик устанавливается в состояние 001 (см.дугу, соединяющую узлы lll и 001 на.фиг.2). По окончании импульса Y снимается сигнал $,и счетчик продолжает. работу в режиме

1 580538 прибавления единиц к своему содержимому в каждом такте.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для фазовой автоподстройки частоты, содержащее триггер, счетное устройство и элемент НЕ, вход которого соединен с информационным входом устройства, о т л и ч а ю - О щ е е с я тем, что, с целью увеличения надежности и упрощения устройства, в него введены второй триггер, второй элемент НЕ, три элемента ИЛИ-НЕ, элемент И-НЕ элемент И-ИЛИ-НЕ и элеУ

15 мент задержки, причем счетное устройство выполнено в виде счетчика с последовательным переносом, первый вход элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-HE с входом первого элемента НЕ, первый вход элемента И-НЕ соединен с входом синхронизации устройства, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого триггера и с выходом 25 устройства, первый-пятый выходы счетчика соединены соответственно с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вторым вхо,:эм элемента И-ИЛИ-НЕ и с входом элемента задержки, с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, с третьими входами второго элемента

ИЛИ-НЕ и элемента И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом синхронизации счетчика, первый, второй и третий входы установки которого соединены с выходом первого триггера и с третьим входом первого элемента ИЛИ-HF, выход которого соединен с первым входом второго триггера,выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ и с четвертым входом установки счетчика, выход первого элемента HE соединен с входом второго элемента НЕ и с вторым входом первого триггера, выход второго элемента HE соединен с третьим входом первого триггера и с вторым входом второго триггера, выход элемента задержки соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ-HE.

1580538

6)

У т or

9 .ф

Р)

У с4!

580538

Составитель Е.Суров

Техред Л.Серд(окова,Корректор О.Ципле

Редактор И.Горная

Заказ 2022 Тираж 666 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты Устройство для фазовой автоподстройки частоты 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повьшение точности детектирования, увеличение стабильности коэф

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в вычислительной технике

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре для контроля параметров импульсов

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении анализаторов величины напряжения устройств электронного регулирования и управления

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике для контроля при передаче и обработке информации

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля импульсных последовательностей в автоматизированных системах управления

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах сравнения электрических параметров сигналов

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых фазометрах для повышения точности фазовых измерений при наличии гармонических составляющих в исследуемом сигнале

Изобретение относится к устройствам передачи информационного сигнала и может найти применение в системах управления, контроля, измерения, вычислительных устройствах, устройствах связи различных отраслей техники
Наверх