Частотно-фазовый компаратор

Авторы патента:

H03D13 - Схемы сравнения фаз и(или) частот двух взаимно независимых электрических колебаний

Владельцы патента RU 2469461:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве логического элемента сравнения частоты следования импульсов задающего генератора, определяющего частоту вращения двигателя в дискретных астатических электроприводах, и частоты следования импульсов датчика обратной связи, расположенного на валу двигателя, а также в других системах фазовой синхронизации. Техническим результатом является повышение надежности работы. В частотно-фазовый компаратор введены две схемы И, схема ИЛИ, элемент задержки, два одновибратора и два триггера. Введенные элементы позволяют получить сигналы, соответствующие прохождению двух импульсов одной из сравниваемых частот между двумя импульсами другой из сравниваемых частот, устранить зависимость работы компаратора от длительности импульсов источников, контролируемой и эталонной частоты. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использована в качестве логического элемента сравнения частоты следования импульсов задающего генератора, определяющего частоту вращения двигателя в дискретных астатических электроприводах, и частоты следования импульсов датчика обратной связи, расположенного на валу двигателя, а также в других системах фазовой синхронизации.

Известен частотно-фазовый дискриминатор (а.с. СССР №1589373, МКИ³ H03D 13/00, 1990), содержащий блок фазового сравнения, первый и второй блокирующие триггеры, дешифратор и блок логической блокировки, причем первый и второй входы блока фазового сравнения являются соответственно первым и вторым входами частотно-фазового дискриминатора, а первый и второй выходы блока фазового сравнения являются соответственно первым и вторым входами дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго блокирующих триггеров, тактовые входы которых соединены со вторым входом блока фазового сравнения, при этом выходы первого и второго блокирующих триггеров соединены соответственно с третьим и четвертым входами дешифратора, а также соответственно с первым и третьим входами блока логической блокировки, второй и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока фазового сравнения, при этом выход блока логической блокировки является выходом частотно-фазового дискриминатора.

Недостатком такого устройства можно считать сложность его практической реализации вследствие наличия в схеме большого количества элементов. Также в данном устройстве отсутствуют сигналы, соответствующие прохождению двух импульсов одной из сравниваемых частот между двумя импульсами другой из сравниваемых частот, что снижает функциональные возможности частотно-фазового компаратора.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является частотно-фазовый компаратор (а.с. СССР №484621, МКИ⁵ H03D 13/00, 1975), содержащий схемы И-НЕ, два блокирующих и фазовый триггер, входы которого подключены к клеммам источников контролируемой и эталонной частоты и к входам двух схем И-НЕ, к вторым входам которых подключены соответственно единичный и нулевой выходы фазового триггера, а к выходам - первые входы блокировочных триггеров, нулевые выходы которых соединены с их вторыми входами через третью схему И-НЕ, а единичные выходы соответственно - с первыми входами четвертой и пятой схем И-НЕ, при этом второй вход пятой схемы И-НЕ соединен с выходом четвертой схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к нулевому выходу фазового триггера. В данной схеме имеется возможность получения сигналов, соответствующих прохождению двух импульсов одной из сравниваемых частот между двумя импульсами другой из сравниваемых частот.

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы частотно-фазового компаратора, в значительной степени связанная с зависимостью от длительности импульсов источников контролируемой и эталонной частоты, что определяет необходимость использования на входе компаратора дополнительных формирователей коротких импульсов, усложняющих компаратор.

Задачей изобретения является повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей частотно-фазового компаратора.

Известный частотно-фазовый компаратор содержит две схемы И-НЕ, два блокирующих и фазовый триггер, входы которого подключены к клеммам источников контролируемой и эталонной частоты. Инверсный выход первого блокирующего триггера подключен к первому входу первой схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к инверсному выходу фазового триггера. Выход первой схемы И-НЕ подключен к первому входу второй схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к инверсному выходу второго блокирующего триггера. Выход второй схемы И-НЕ является γ выходом частотно-фазового компаратора.

Поставленная задача решена за счет того, что в частотно-фазовый компаратор введены две схемы И, схема ИЛИ, элемент задержки, два одновибратора и два триггера. Синхровходы первого и второго триггеров подключены соответственно к источникам контролируемой и эталонной частоты. D входы первого и второго триггеров подключены соответственно к прямому и инверсному выходу фазового триггера. Выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к входам первого и второго одновибраторов. Выход первого одновибратора подключен к первому входу первой схемы И, к первому входу схемы ИЛИ, к входу R первого триггера и является 2/2 выходом частотно-фазового компаратора. Выход второго одновибратора подключен к первому входу второй схемы И, к второму входу схемы ИЛИ, к входу R второго триггера и является 0/2 выходом частотно-фазового компаратора. Выход схемы ИЛИ через элемент задержки подключен к синхровходам блокирующих триггеров. D вход первого блокирующего триггера подключен к выходу первой схемы И, второй вход которой подключен к инверсному выходу второго блокирующего триггера, вход D которого подключен к выходу второй схемы И, второй вход которой подключен к инверсному выходу первого блокирующего триггера. Прямые выходы первого и второго блокирующих триггеров являются соответственно Т и Р выходами частотно-фазового компаратора.

Сущность технического решения пояснена чертежом, где на фиг.1 приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.

Частотно-фазовый компаратор содержит фазовый RS-триггер 1, D-триггеры 2, 3, 4 и 5, одновибраторы 6 и 7, схему ИЛИ 8, элемент задержки 9, схемы И 10 и 11, схемы И-НЕ 12 и 13.

Входы фазового RS-триггера 1 в устройстве являются синхровходами D-триггера 2 и D-триггера 3 и подключены к клеммам источников контролируемой и эталонной частоты. D входы D-триггера 2 и D-триггера 3 подключены соответственно к прямому и инверсному выходу фазового RS-триггера 1. Выходы D-триггера 2 и D-триггера 3 подключены соответственно к входам одновибратора 6 и одновибратора 7. Выход одновибратора 6 подключен к первому входу схемы И 10, к первому входу схемы ИЛИ 8, к входу R D-триггера 2 и является 2/2 выходом частотно-фазового компаратора. Выход одновибратора 7 подключен к первому входу схемы И 11, к второму входу схемы ИЛИ 8, к входу R D-триггера 3 и является 0/2 выходом частотно-фазового компаратора. Выход схемы ИЛИ 8 через элемент задержки 9 подключен к синхровходам блокирующих D-триггеров 4 и 5. D вход блокирующего D-триггера 4 подключен к выходу схемы И 10, второй вход которой подключен к инверсному выходу блокирующего D-триггера 5, вход D которого подключен к выходу схемы И 11, второй вход которой подключен к инверсному выходу блокирующего D-триггера 4. Прямые выходы блокирующих D-триггеров 4 и 5 являются соответственно Т и Р выходами частотно-фазового компаратора. Инверсный выход блокирующего D-триггера 4 подключен к первому входу схемы И-НЕ 12, второй вход которой подключен к инверсному выходу фазового RS-триггера 1. Выход схемы И-НЕ 12 подключен к первому входу схемы И-НЕ 13, второй вход которой подключен к инверсному выходу блокирующего D-триггера 5 и является у выходом частотно-фазового компаратора.

Частотно-фазовый компаратор работает следующим образом.

Компаратор имеет два режима работы: режим сравнения частот и режим сравнения фаз. Причем при сближении частот компаратор автоматически переходит от режима сравнения частот к режиму сравнения фаз.

При превышении частоты эталонного сигнала над контролируемым обязательно возникает состояние, при котором в промежутке между поступлением на вход двух импульсов контролируемой частоты на вход подаются два импульса эталонной частоты. Первый импульс устанавливает инверсный выход фазового RS-триггера 1 в состояние «1» (высокий уровень напряжения), подготовив D-триггера 3 к включению при прохождении второго импульса. Второй импульс устанавливает прямой выход D-триггера 3 в состояние «1». Импульс с прямого выхода D-триггера 3 поступает на вход одновибратора 7, который формирует на выходе импульс требуемой длительности, обеспечивающей надежную работу частотно-фазового компаратора. Импульс с выхода одновибратора 7 одновременно поступает на R вход D-триггера 3 (отключая его), на выход 0/2 частотно-фазового компаратора, на первый вход схемы И 11 и с задержкой τ, равной времени срабатывания схем И, через схему ИЛИ 8 и элемент задержки 9 на синхровходы D-триггеров 4 и 5.

В том случае, если в предшествующий момент времени D-триггер 4 был выключен, то в момент прихода импульса на синхровход D-триггера 5 его D вход уже будет находиться в состоянии «1», т.к. импульс, который поступит с одновибратора 7 через схему И 11, придет на время τ раньше. В результате прямой выход D-триггера 5 перейдет в состояние «1», выдавая сигнал о превышении эталонной частоты над контролируемой. Инверсный выход D-триггера 5 при этом блокирует работу схемы И-НЕ 13 и на выходе γ частотно-фазового компаратора также устанавливается состояние «1». Состояние D-триггера 4 при этом остается неизменным, т.к. в момент прихода импульса на его синхровход D вход находится в состоянии «0».

В том случае, если в предшествующий момент времени D-триггер 4 был включен, то в момент прихода импульса на синхровход D-триггера 5 его D вход будет находиться в состоянии «0», т.к. импульс с одновибратора 7 не пройдет через заблокированную инверсным выходом D-триггера 4 схему И 11. В результате прямой выход D-триггера 5 перейдет в состояние «0», а инверсный выход устанавливается в состояние «1» и тем самым разблокирует работу схемы И-НЕ 13. D-триггер 4 при этом переходит в выключенное состояние, т.к. в момент прихода импульса на его синхровход D вход находится в состоянии «0». Компаратор переходит от режима сравнения частот к режиму сравнения фаз. Поскольку при этом на схемы И-НЕ 12 и 13 с инверсных выходов триггеров 4 и 5 подан «разрешающий» сигнал «1», то выход компаратора повторяет состояние инверсного выхода RS-триггера 1. Длительность выходных импульсов пропорциональна фазовому сдвигу сравниваемых частот.

При превышении частоты контролируемого сигнала над эталонным компаратор работает аналогично, начиная с установки прямого выхода RS-триггера 1 в состояние «1».

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы и расширить функциональные возможности частотно-фазового компаратора за счет введения в устройство двух схем И, схемы ИЛИ, элемента задержки, двух одновибраторов и двух триггеров.

Частотно-фазовый компаратор, содержащий две схемы И-НЕ, два блокирующих триггера и фазовый триггер, входы которого подключены к клеммам источников контролируемой и эталонной частоты, при этом инверсный выход первого из блокирующих триггеров подключен к первому входу первой схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к инверсному выходу фазового триггера, а выход подключен к первому входу второй схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к инверсному выходу второго блокирующего триггера, а выход является γ выходом частотно-фазового компаратора, отличающийся тем, что в устройство введены две схемы И, схема ИЛИ, элемент задержки, два одновибратора и два триггера, синхровходы которых подключены соответственно к источникам контролируемой и эталонной частоты, D входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходу фазового триггера, а выходы подключены соответственно к входам первого и второго одновибраторов, при этом выход первого одновибратора подключен к первому входу первой схемы И, к первому входу схемы ИЛИ, к входу R первого триггера и является 2/2 выходом частотно-фазового компаратора, а выход второго одновибратора является 0/2 выходом частотно-фазового компаратора, подключен к первому входу второй схемы И, к входу R второго триггера, к второму входу схемы ИЛИ, выход которой через элемент задержки подключен к синхровходам блокирующих триггеров, D вход первого из блокирующих триггеров подключен к выходу первой схемы И, второй вход которой подключен к инверсному выходу второго блокирующего триггера, вход D которого подключен к выходу второй схемы И, второй вход которой подключен к инверсному выходу первого блокирующего триггера, прямой выход которого является Т выходом частотно-фазового компаратора, Р выходом которого является прямой выход второго блокирующего триггера.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в приемо-передающей аппаратуре измерительной техники для аналогового моделирования систем синхронизации генераторов и проектирования различных типов систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Частотно-фазовый дискриминатор // 2428785

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах фазовой синхронизации. .

Измеритель интервалов времени // 2379824

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в частотомерах, стандартах частоты и времени, приемниках-компараторах и других приборах для частотно-временных измерений.

Адаптивное многофункциональное корреляционно-фильтровое устройство // 2353050

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и радиосвязи и может быть использовано для определения параметров радиосигналов. .

Помехоустойчивый импульсный детектор частотно-модулированных сигналов // 2351061

Изобретение относится к устройствам демодуляции частотно-модулированных сигналов путем подсчета или интегрирования периодов колебаний. .

Временной дискриминатор устройства тактовой синхронизации // 2314646

Изобретение относится к области радиосвязи и может применяться в демодуляторах радиорелейных систем связи, использующих сигналы с квадратурной амплитудной манипуляцией.

Частотно-фазовый детектор // 2300170

Изобретение относится к радиотехнике и автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования параметров промышленных установок. .

Фазовый компаратор // 2282935

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и регулирования параметров промышленных установок. .

Фазовый компаратор // 2240646

Приемник-компаратор сигналов спутниковых радионавигационных систем // 2236753

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения относительной отстройки частоты опорных генераторов и стандартов частоты и времени.

Импульсный частотно-фазовый детектор // 2483434

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к импульсному частотно-фазовому детектору

Импульсный частотно-фазовый детектор // 2530248

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к импульсному частотно-фазовому детектору. Технический результат заключается в уменьшении времени переходных процессов в контуре фазовой автоподстройки частоты за счет оптимизации алгоритма формирования выходных управляющих сигналов импульсного частотно-фазового детектора. При выходе детектора из релейного режима частотного управления в состояние хранения линейного режима фазового управления периоды сигналов сравниваемых частот имеют нулевую исходную фазовую разность. 10 ил.

Фазовый дискриминатор // 2541899

Изобретение относится к системах автоматики для получения информации о знаке и величине разности фаз двух импульсных колебаний близких частот. Технический результат заключается в повышении точности оценки разности фаз при одновременном использовании знаковых и пропорциональных выходов. Введение гистерезиса в дискриминационную характеристику пропорциональных каналов исключает ситуацию, при которой разрешение и запрет выдачи информации с пропорциональных выходов дискриминатора выполняется при одном и том же значении разности фаз. Фазовый дискриминатор содержит вход опорного колебания Вх2 и вход анализируемого колебания Вх1, пропорциональными выходами являются выходы Вых1 и Вых2, а знаковыми - Вых3 и Вых4. Схема дискриминатора включает: элементы И-НЕ 1-5, 13-16, RS-триггеры 6, 7, 17, элементы задержки 8, 9, инвертор 10, дифференцирующую цепочку 11 и формирователи импульсов 12, 18, 19. 4 ил.

Синхронизируемый измеритель фазовых сдвигов // 2551788

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига как синусоидальных сигналов, так и последовательностей импульсов. Технический результат - повышение эффективности функционирования измерителя фазовых сдвигов за счет исключения ошибки, связанной с нарушением порядка поступления входных сигналов, и повышения точности формирования временных интервалов, определяющих искомый фазовый сдвиг. Для этого синхронизируемый измеритель фазовых сдвигов содержит два формирователя импульсов, два делителя частоты, синхронизатор, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и измеритель временных интервалов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Цифровой фазовый детектор (варианты) // 2557448

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига импульсных последовательностей с произвольными длительностями импульсов и скважностями. Цифровой фазовый детектор может найти применение при построении как фазометров широкого назначения, универсальных средств фазовой автоподстройки частоты, так и специализированных средств контроля временных параметров. Техническим результатом является повышение эффективности функционирования цифрового фазового детектора за счет исключения ошибки, связанной с нарушением порядка поступления информационных импульсов. Цифровой фазовый детектор содержит четыре D-триггера, а также логические элементы ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Оптимизированные шаблоны опорных сигналов демодуляции // 2562407

Изобретение относится к сетям беспроводной связи и может использоваться для выбора ортогональных параметров передачи для опорных сигналов демодуляции в системах беспроводной связи. Достигаемый технический результат - обеспечение лучшей ортогональности между мультиплексированными опорными сигналами демодуляции из разных уровней передачи. Каждый опорный сигнал демодуляции определен путем определения значений циклического сдвига и ортогонального кода покрытия, при этом определяют минимальные разделения циклических сдвигов между опорными сигналами разных уровней, а полустатическое значение кодового сдвига n D M R S является независимо конфигурируемым для каждой компонентной несущей. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Способ подстройки частоты и фазовый детектор // 2622628

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат изобретения заключается в повышении быстродействия и возможности работы с опорным сигналом любой скважности, период которого кратен периоду тактов, а также возможность подстройки частоты тактов по фронтам принимаемых данных. Способ подстройки частоты, в котором на время действия импульсов на выходах фазового детектора (ФД) формируют сигналы положительной и отрицательной полярности соответственно, которые затем суммируют, фильтруют и полученным сигналом управляют частотой генератора, фронт импульса на первом выходе по фронту опорного сигнала, а его срез - по любому переключению тактов. Если фронт опорного сигнала появится позже фронта тактов, то также формируют сигнал на втором выходе ФД с длительностью паузы тактов. ФД содержит три элемента 2-И, три D-триггера и логическую схему конъюнкции 3-х сигналов. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ определения знака разности частот и устройство для его реализации // 2625054

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке разности частот двух импульсных колебаний. Технический результат - повышение быстродействия. Способ определения знака разности частот основан на анализе знака и модуля разности фаз между колебаниями близких по значению частот и заключается в том, что знак разности частот принимается отрицательным, когда с течением времени анализа при положительном знаке разности фаз наблюдается увеличение модуля разности фаз или уменьшение модуля разности фаз при отрицательном знаке разности фаз, и знак разности частот принимается отрицательным, когда при положительном знаке разности фаз наблюдается уменьшение модуля разности фаз или увеличение модуля разности фаз при отрицательном знаке разности фаз. Устройство для реализации способа определения знака разности частот содержит знако-модульный логический фазовый дискриминатор, D-триггер, дифференцирующее устройство, два формирователя импульсов, элемент задержки, вычитающее устройство, устройство выборки-хранения, интегратор. 2 н.п. ф-лы, 5 ил..

Способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации и устройство для его реализации // 2625557

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах и системах связи, измерительной аппаратуре для моделирования систем синхронизации импульсных генераторов и при проектировании различных типов систем фазовой синхронизации. Технический результат заключается в обеспечении определения оптимальных параметров быстрого достижения синхронного режима и стабильной работы систем фазовой синхронизации в широком диапазоне частот. Заявленное изобретение позволяет определять рабочий диапазон систем фазовой синхронизации и моделировать работу систем фазовой синхронизации, а также обеспечивать построение сложных систем фазовой синхронизации, применяющихся при беспроводной передаче информации, а также в многоядерных и многопроцессорных компьютерных архитектурах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Частотно-фазовый компаратор // 2647678

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве логического элемента сравнения частот следования и формирования фазового рассогласования импульсов задающего генератора и датчика обратной связи в системах автоматического управления, построенных на основе принципа фазовой автоподстройки частоты. Технический результат заключается в расширении линейной зоны работы частотно-фазового компаратора в режиме синхронизации контура фазовой автоподстройки частоты. Частотно-фазовый компаратор содержит третий, четвертый и пятый логические элементы И, сумматор-вычитатель, третий и четвертый D-триггеры, второй логический элемент ИЛИ и RS-триггер. Первый и второй входы третьего логического элемента И подключены соответственно к инверсным выходам первого и второго блокирующих D-триггеров. Выход третьего логического элемента И является П выходом компаратора и подключен к S-входу RS-триггера и к R-входам третьего и четвертого D-триггеров. 1 ил.