[go: up one dir, main page]

RU2541899C1 - Phase discriminator - Google Patents

Phase discriminator Download PDF

Info

Publication number
RU2541899C1
RU2541899C1 RU2013157154/08A RU2013157154A RU2541899C1 RU 2541899 C1 RU2541899 C1 RU 2541899C1 RU 2013157154/08 A RU2013157154/08 A RU 2013157154/08A RU 2013157154 A RU2013157154 A RU 2013157154A RU 2541899 C1 RU2541899 C1 RU 2541899C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
outputs
input
discriminator
proportional
Prior art date
Application number
RU2013157154/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Холопов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2013157154/08A priority Critical patent/RU2541899C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541899C1 publication Critical patent/RU2541899C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: introduction of hysteresis into discriminator curve of proportional channels excludes the situation when permit and inhibit to transfer data from proportional outputs of the discriminator is given at the same difference of phases. The phase discriminator comprises input of reference oscillation In2 and input of analysed oscillation In1; the proportional outputs are Out1 and Out2, while sign outputs are Out3 and Out4. Diagram of the discriminator includes the following: AND-NO gates 1-5, 13-16, RS-triggers 6, 7, 17, delay elements 8, 9, inverter 10, differentiating circuit 11 and pulse generators 12, 18, 19.
EFFECT: improved accuracy of phase difference at simultaneous use of sign and proportional outputs.
4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть также использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке и величине разности фаз двух импульсных колебаний близких частот. Наибольшее применение изобретение может найти в системах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) в качестве определителя фазового рассогласования опорного и подстраиваемого колебаний.The invention relates to radio engineering and can also be used in discrete automation systems to obtain information about the sign and magnitude of the phase difference of two pulsed oscillations of close frequencies. The invention can find the greatest application in phase-locked loop systems (PLL) as a determinant of the phase mismatch of the reference and adjustable oscillations.

Существуют дискриминаторы, формирующие информацию о знаке либо величине (модуле) фазового рассогласования колебаний, а также информацию об обоих этих параметрах одновременно. В качестве знаковых дискриминаторов импульсных колебаний с уровнями цифровой логики можно использовать D-триггер, срабатывающий по перепаду опорного колебания на С-входе, на D-вход которого подается анализируемое колебание, или дискриминатор [1], выполненный на логических элементах. Цифровые дискриминаторы, вырабатывающие информацию о величине фазового рассогласования двух импульсных колебаний, выполняются на асинхронном RS-триггере [2], схеме неравнозначности (сумматоре по модулю 2) [3]. Модульные дискриминаторы как правило формируют информацию только о величине разности фаз, но не отражают информации о ее знаке.There are discriminators that generate information about the sign or magnitude (module) of the phase mismatch of oscillations, as well as information about both of these parameters at the same time. As sign discriminators of pulsed oscillations with digital logic levels, you can use the D-trigger, triggered by the difference in the reference oscillation at the C-input, to the D-input of which the analyzed oscillation is applied, or discriminator [1], performed on logic elements. Digital discriminators that generate information about the magnitude of the phase mismatch of two pulsed oscillations are performed on an asynchronous RS-trigger [2], an unequal scheme (adder modulo 2) [3]. As a rule, modular discriminators generate information only on the magnitude of the phase difference, but do not reflect information on its sign.

К дискриминаторам, формирующим информацию о знаке и величине разности фаз импульсных колебаний, можно отнести цифровые фазовые дискриминаторы [4, 5]. Эти дискриминаторы вырабатывает информацию как о знаке (на знаковых выходах), так и величине фазового рассогласования колебаний (на модульных (пропорциональных) выходах). Причем сигналы на пропорциональных выходах таких дискриминаторов содержат информацию как о величине, так и знаке измеряемой разности фаз. Значение величины разности фаз определяется длительностью импульсов, формируемых на пропорциональных выходах дискриминатора, а знак определяется тем, на каком из двух пропорциональных выходов эти импульсы появляются.Discriminators that form information about the sign and magnitude of the phase difference of pulsed oscillations include digital phase discriminators [4, 5]. These discriminators generate information about both the sign (at the sign outputs) and the magnitude of the phase mismatch of the oscillations (at the modular (proportional) outputs). Moreover, the signals at the proportional outputs of such discriminators contain information about both the magnitude and sign of the measured phase difference. The value of the phase difference is determined by the duration of the pulses generated at the proportional outputs of the discriminator, and the sign is determined by the one on which of the two proportional outputs these pulses appear.

Дискриминатор, описанный в [5], имеет модульные выходы с регулируемой зоной нечувствительности. В нем при больших значениях фазового рассогласования колебаний информация формируется как на знаковых, так и на пропорциональных выходах дискриминатора. При малом значении разности фаз за счет влияния зоны нечувствительности происходит автоматический запрет выдачи информации с пропорциональных выходов дискриминатора. При этом напряжение на знаковых выходах продолжает отражать значение знака разности фаз. Дискриминатор [5], имеющий зону нечувствительности в формировании пропорциональных величин фазового рассогласования сигналов, выбран в качестве прототипа.The discriminator described in [5] has modular outputs with an adjustable deadband. In it, with large values of the phase mismatch of oscillations, information is generated both on the sign and proportional discriminator outputs. With a small value of the phase difference due to the influence of the dead zone, there is an automatic prohibition of the issuance of information from the proportional outputs of the discriminator. In this case, the voltage at the sign outputs continues to reflect the sign of the phase difference. The discriminator [5], having a deadband in the formation of proportional values of the phase mismatch of the signals, is selected as a prototype.

При применении дискриминатора с зоной нечувствительности в системе ФАПЧ, контур регулирования которой одновременно использует информацию как со знаковых, так и пропорциональных выходов фазового дискриминатора, возникает погрешность в оценке величины разности фаз Δφ.When using a discriminator with a dead zone in the PLL system, the control loop of which simultaneously uses information from both the sign and the proportional outputs of the phase discriminator, an error arises in estimating the phase difference Δφ.

Причины возникновения погрешности заключаются в следующем.The causes of the error are as follows.

При больших значениях измеряемой разности фаз дискриминатор вырабатывает сигналы как на знаковых, так и на пропорциональных своих выходах. При этом если знак Δφ не меняется, а изменяется только величина разности фаз, изменение длительности импульсов, отражающих величину Δφ, на пропорциональных выходах дискриминатора происходит, а напряжение, формируемое на знаковых выходах, остается неизменным. При одновременном использовании напряжений с знаковых и пропорциональных выходов дискриминатора вклад напряжения знаковых выходов в совокупный сигнал, отражающий величину разности фаз, можно скомпенсировать только для определенного значения Δφ, за счет введения конкретного значения зоны нечувствительности в характеристику пропорциональных каналов. Если же после этого значение разности фаз изменится, то совокупный сигнал уже не будет точно отражать реальное значение Δφ.With large values of the measured phase difference, the discriminator generates signals at both its sign and proportional outputs. Moreover, if the sign of Δφ does not change, but only the magnitude of the phase difference changes, a change in the duration of the pulses reflecting the value of Δφ occurs at the proportional outputs of the discriminator, and the voltage generated at the sign outputs remains unchanged. With the simultaneous use of voltages from the discriminant sign and proportional outputs, the contribution of the sign output voltage to the combined signal reflecting the phase difference can be compensated only for a certain Δφ value by introducing a specific deadband into the characteristic of the proportional channels. If after this the value of the phase difference changes, then the total signal will no longer accurately reflect the real value of Δφ.

Кроме того, с целью обеспечения широкой полосы захвата системы ФАПЧ, в которой используется дискриминатор [5], воздействие, формируемое в контуре регулирования на основе сигналов с пропорциональных выходов, делается более интенсивным, нежели воздействие, формируемое на основе сигналов с знаковых выходов. По мере уменьшения величины фазового рассогласования анализируемых дискриминатором колебаний влияние сигналов с пропорциональных выходов уменьшается, поскольку уменьшается длительность импульсов, несущих информацию о величине разности фаз. Когда Δφ достигает значения, определяемого зоной нечувствительности ΔφЗН пропорционального канала фазового дискриминатора, модульные выходы дискриминатора отключаются, то есть информация с них не выдается. Дальнейшее управление в системе ФАПЧ осуществляется только под действием сигналов, формируемых на знаковых выходах. Влияние сигналов с знаковых выходов с целью получения малой установившейся фазовой ошибки стараются делать существенно меньшим влияния сигналов с пропорциональных выходов. Это обеспечивается передачей сигналов с знаковых выходов через звено с коэффициентом передачи, существенно меньшим единицы [6].In addition, in order to ensure a wide capture bandwidth of the PLL system, in which the discriminator is used [5], the effect generated in the control loop based on signals from proportional outputs is made more intense than the effect generated on the basis of signals from sign outputs. As the magnitude of the phase mismatch of the oscillations analyzed by the discriminator decreases, the influence of signals from the proportional outputs decreases, since the duration of the pulses carrying information about the magnitude of the phase difference decreases. When Δφ reaches the value determined by the deadband Δφ of the SC of the proportional channel of the phase discriminator, the modular discriminator outputs are disabled, that is, information from them is not output. Further control in the PLL system is carried out only under the influence of signals generated at the sign outputs. In order to obtain a small steady-state phase error, they try to make the influence of signals from sign outputs significantly less than the effects of signals from proportional outputs. This is ensured by the transmission of signals from the sign outputs through the link with a transmission coefficient substantially less than unity [6].

Допустим, что в момент достижения разностью фаз Δφ значения границы зоны нечувствительности (|Δφ|=|ΔφЗН|) в системе ФАПЧ частотная расстройка становится равной кулю. Если фильтрующее звено системы ФАПЧ не имеет астатизма, то дальнейшей подстройки фазы до значения Δφ→0 не происходит, так как напряжение на выходе фильтрующего звена при неизменном значении знака разности фаз не меняется. Последнее вызвано тем, что сигнал на пропорциональном выходе отсутствует, а напряжение, отражающее знак Δφ, постоянно.Let us assume that at the moment when the phase difference Δφ reaches the boundary value of the dead band (| Δφ | = | Δφ ZN |) in the PLL, the frequency detuning becomes equal to kul. If the filtering link of the PLL system does not have astatism, then further phase adjustment to the value Δφ → 0 does not occur, since the voltage at the output of the filtering link does not change at a constant value of the sign of the phase difference. The latter is due to the fact that there is no signal at the proportional output, and the voltage reflecting the sign of Δφ is constant.

Если фильтр, применяемый в системе ФАПЧ, имеет астатизм, то даже при полной компенсации частотной расстройки между анализируемыми колебаниями к моменту, когда |Δφ|=|ΔφЗН|, дальнейшая подстройка фазы от |Δφ|=|ΔφЗН| до Δφ=0 вызовет формирование в системе дополнительной частотной расстройки. Последующая компенсация сформированной частотной расстройки за счет действия сигналов знаковых выходов дискриминатора может привести к тому, что разность фаз Δφ может выйти за пределы [-ΔφЗН, ΔφЗН] зоны нечувствительности. Увеличение |Δφ|>|ΔφЗН| приведет к разрешению работы пропорциональных выходов. Воздействие со стороны пропорциональных выходов вновь компенсирует частотную расстройку при |Δφ|=|ΔφЗН| до нуля. Далее процесс может принять циклический характер, не приводящий к уменьшению фазовой ошибки Δφ до значения, стремящегося к 0. То есть дополнительным недостатком дискриминатора [5] является то, что запрет и разрешение работы пропорциональных выходов происходит при одном и том же значении разности фаз.If the filter used in the PLL system has astatism, then even with full compensation of the frequency detuning between the analyzed oscillations to the moment when | Δφ | = | Δφ ЗН |, further phase adjustment from | Δφ | = | Δφ ЗН | up to Δφ = 0 will cause the formation of an additional frequency detuning in the system. Subsequent compensation of the generated frequency detuning due to the action of signals of the discriminator sign outputs can cause the phase difference Δφ to go beyond the [-Δφ ZN , Δφ ZN ] deadband. The increase | Δφ |> | Δφ ZN | will enable the proportional outputs to work. The impact from the proportional outputs again compensates for the frequency detuning at | Δφ | = | Δφ ZN | to zero. Further, the process can take a cyclic character, which does not lead to a decrease in the phase error Δφ to a value tending to 0. That is, an additional disadvantage of the discriminator [5] is that the prohibition and resolution of the proportional outputs occur at the same value of the phase difference.

Таким образом, недостатком прототипа является то, что в нем при больших значениях измеряемой разности фаз реализуется одновременная выдача информации как на пропорциональных, так и на знаковых выходах дискриминатора. Это приводит к появлению ошибки в оценке величины Δφ. Кроме того, отключение и подключение пропорциональных выходов происходит при одном и том же значении |Δφ|=ΔφЗН, что при использовании дискриминатора в контуре регулирования может быть причиной возникновения колебательных процессов.Thus, the disadvantage of the prototype is that in it, at large values of the measured phase difference, the simultaneous output of information is realized both on the proportional and symbolic outputs of the discriminator. This leads to an error in the estimation of Δφ. In addition, the disconnection and connection of the proportional outputs occurs at the same value | Δφ | = Δφ ZN , which, when using a discriminator in the control loop, can cause oscillatory processes.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

Для повышения точности оценки разности фаз при одновременном использовании знаковых и пропорциональных выходов дискриминатора предлагается при |Δφ|>|ΔφЗН| разрешать работу только пропорциональных выходов дискриминатора (знаковые выходы при этом должны быть отключены), а при |Δφ|≤|ΔφЗН| отключать пропорциональные выходы и подключать знаковые выходы. Также, для того чтобы в процессе удержания фазы контуром регулирования (контуром ФАПЧ) вблизи |ΔφЗН| не было включения пропорциональных выходов, в характеристику переключения выходов дискриминатора необходимо ввести гистерезис, который обеспечивал бы отключение пропорциональных выходов при |Δφ|<|ΔφЗН_1|, а их повторное подключение при |Δφ|=|ΔφЗН_2|, причем |ΔφЗН_1|<|ΔφЗН_2|. Гистерезис характеристик пропорциональных выходов показан на фиг.1, где x м о д +

Figure 00000001
- характеристика сигнала, формируемого на пропорциональном выходе, при положительной разности фаз (фиг.1, а) и x м о д
Figure 00000002
- характеристика сигнала, формируемого на пропорциональном выходе, при отрицательной разности фаз (фиг.1, б). Активные уровни выходных сигналов дискриминатора соответствуют уровню логического пуля. Отключенное состояние пропорциональных выходов соответствует установке на них уровней логической единицы. Ширину гистерезиса |ΔφЗН_2-ΔφЗН_1| можно выбрать в соответствии с параметрами системы ФАПЧ, в которой фазовый дискриминатор применяется.To increase the accuracy of the estimation of the phase difference while using the sign and proportional outputs of the discriminator, it is proposed for | Δφ |> | Δφ ZN | allow only proportional outputs of the discriminator to work (sign outputs must be turned off), and when | Δφ | ≤ | Δφ ZN | disable proportional outputs and connect sign outputs. Also, so that in the process of holding the phase by the control loop (PLL) near | Δφ ЗН | there was no inclusion of proportional outputs, in the characteristic of switching the outputs of the discriminator it was necessary to introduce a hysteresis that would ensure that the proportional outputs are switched off at | Δφ | <| Δφ ЗН _ 1 |, and their reconnection at | Δφ | = | Δφ ЗН _ 2 |, and | Δφ ZN _ 1 | <| Δφ ZN _ 2 |. The hysteresis of the proportional output characteristics is shown in FIG. 1, where x m about d +
Figure 00000001
- the characteristic of the signal generated at the proportional output, with a positive phase difference (Fig. 1, a) and x m about d -
Figure 00000002
- the characteristic of the signal generated at the proportional output, with a negative phase difference (Fig. 1, b). The active levels of the discriminator output signals correspond to the level of the logical bullet. The disconnected state of the proportional outputs corresponds to the setting of logical unit levels on them. The width of the hysteresis | Δφ ZN _ 2 -Δφ ZN _ 1 | can be selected in accordance with the parameters of the PLL system in which the phase discriminator is used.

Одновременное использование пропорциональных и знаковых выходов дискриминатора с описанными выше свойствами в контуре ФАПЧ позволяет за счет влияния сигналов с пропорциональных выходов дискриминатора уменьшить величину Δφ до значения |Δφ|<|ΔφЗН_1|, а дальнейшую подстройку выполнить с использованием сигналов с знаковых выходов дискриминатора. Применение в процессе подстройки сигналов только со знаковых выходов в состоянии привести к полной отработке имеющегося фазового рассогласования до значения Δφ, стремящегося к 0 [6].The simultaneous use of the proportional and symbolic outputs of the discriminator with the properties described above in the PLL allows reducing the value of Δφ to the value | Δφ | <| Δφ ЗН _ 1 | due to the influence of signals from the proportional outputs of the discriminator, and further tuning using signals from the discriminant output . The use in the process of adjusting signals only from significant outputs is able to lead to the complete development of the existing phase mismatch to a value Δφ tending to 0 [6].

Целью изобретения является:The aim of the invention is:

1) повышение точности оценки дискриминатором разности фаз при комплексном использовании знаковых и модульных выходов дискриминатора;1) improving the accuracy of evaluating the discriminator of the phase difference with the integrated use of significant and modular outputs of the discriminator;

2) исключение ситуации, при которой разрешение и запрет выдачи информации с пропорциональных выходов дискриминатора выполняется при одном и том же значении разности фаз.2) an exception to the situation in which the permission and prohibition of the issuance of information from the proportional outputs of the discriminator is performed at the same value of the phase difference.

Указанные цели достигаются усовершенствованием изобретения по авторскому свидетельству №1568207 [5] путем введения в его схему двух дополнительных формирователей импульсов, четырех дополнительных схем И-НЕ, дополнительного триггера и соответствующих дополнительных связей.These goals are achieved by improving the invention according to copyright certificate No. 1568207 [5] by introducing into its circuit two additional pulse shapers, four additional AND-NOT circuits, an additional trigger and corresponding additional connections.

Рассмотрим структуру и принцип функционирования предлагаемого устройства. На фиг.2 приведена электрическая схема предлагаемого фазового дискриминатора, а на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие его работу при Δφ>0.Consider the structure and principle of operation of the proposed device. Figure 2 shows the electrical circuit of the proposed phase discriminator, and figure 3 is a timing diagram explaining its operation when Δφ> 0.

Фазовый дискриминатор, показанный на фиг.2, содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И-НЕ 1-5, первый и второй триггеры 6 и 7, первый и второй элементы задержки 8 и 9, инвертор 10, дифференцирующую цепочку 11, формирователь импульсов 12, первый, второй, третий и четвертый дополнительные элементы И-НЕ 13-16, дополнительный триггер 17, первый и второй дополнительные формирователи импульсов 18 и 19.The phase discriminator shown in figure 2, contains the first, second, third, fourth and fifth elements NAND 1-5, the first and second triggers 6 and 7, the first and second delay elements 8 and 9, the inverter 10, the differentiating circuit 11 , pulse shaper 12, first, second, third and fourth additional AND-NOT elements 13-16, additional trigger 17, first and second additional pulse shapers 18 and 19.

Фазовый дискриминатор работает следующим образом.Phase discriminator works as follows.

На вход первого элемента И-НЕ 1 поступает импульсный сигнал xA (фиг.3, а), а на вход первого элемента задержки 8 поступает второй импульсный сигнал хБ (фиг.3, б), используемый в качестве опорного сигнала. Оба этих сигнала имеют одинаковые частоты. С выхода первого элемента задержки 8 сигнал хн (фиг.3, в) подается на второй вход первого элемента И-НЕ 1 и вход второго элемента задержки 9. Выход первого элемента И-НЕ 1 подключается к S-входу первого триггера 6, а R-вход триггера подключается ко входу первого элемента задержки 8 и первым входам второго 2 и третьего 3 элементов И-НЕ. Вторые входы элементов 2 и 3 подключены в прямому и инверсному выходам триггера 6 соответственно. Третьи входы элементов И-НЕ 2 и 3 подключены к выходу второго элемента задержки 9. Выход второго элемента И-НЕ 2 подключен в S-входу второго триггера 7, а выход третьего элемента И-НЕ 3 к R-входу второго триггера. На прямом выходе второго триггера 7 формируется сигнал x Z + = 1

Figure 00000003
(сигнал на инверсном выходе x Z = 0
Figure 00000004
), если передний фронт импульсов сигнала хА опережает передний фронт импульсов сигнала хБ. Когда передний фронт импульсов сигнала хА отстает от переднего фронта импульсов сигнала хБ, на инверсном выходе второго триггера 7 формируется сигнал x Z = 1 ( x Z + = 0 )
Figure 00000005
. На Фиг.3 представлен случай, когда передний фронт импульсов сигнала хА опережает передний фронт импульсов хБ. В этом случае имеет место фазовое рассогласование одного знака, отображаемое на прямом выходе второго триггера как x Z + = 1
Figure 00000006
(фиг.3, с).The input signal of the first AND-NOT 1 element receives a pulse signal x A (Fig. 3, a), and the second pulse signal x B (Fig. 3, b) is used as the reference signal at the input of the first delay element 8. Both of these signals have the same frequencies. From the output of the first delay element 8, the signal x n (FIG. 3, c) is supplied to the second input of the first AND-NOT 1 element and the input of the second delay element 9. The output of the first AND-NOT 1 element is connected to the S-input of the first trigger 6, and The R-input of the trigger is connected to the input of the first delay element 8 and the first inputs of the second 2 and third 3 elements AND NOT. The second inputs of elements 2 and 3 are connected to the direct and inverse outputs of trigger 6, respectively. The third inputs of the AND-NOT 2 and 3 elements are connected to the output of the second delay element 9. The output of the second AND-NOT 2 element is connected to the S-input of the second trigger 7, and the output of the third AND-NOT 3 element to the R-input of the second trigger. A signal is generated at the direct output of the second trigger 7 x Z + = one
Figure 00000003
(signal at inverse output x Z - = 0
Figure 00000004
) if the leading edge of the signal pulses x A is ahead of the leading edge of the signal pulses x B. When the leading edge of the signal pulses x A lags behind the leading edge of the signal pulses x B , a signal is generated at the inverse output of the second trigger 7 x Z - = one ( x Z + = 0 )
Figure 00000005
. Figure 3 presents the case when the leading edge of the pulses of the signal x A is ahead of the leading edge of the pulses x B. In this case, there is a phase mismatch of one sign, displayed on the direct output of the second trigger as x Z + = one
Figure 00000006
(Fig. 3, c).

На выходе первого элемента И-НЕ 1 при одновременном взаимодействии сигналов хА и хн формируется последовательность импульсов хВ (фиг.3, г) с уровнем логического нуля, длительность которых τФ пропорциональна величине фазового рассогласования Δφ импульсов хА и хБ. Сигнал хВ с выхода первого элемента И-НЕ 1 подается на входы инвертора 10 и дифференцирующей цепочки 11. На выходе дифференцирующей цепочки формируются короткие импульсы хдц (фиг.3, ж), являющиеся реакцией на перепады из 1 в 0 импульсного колебания хВ. Импульсы формируются в начале каждого из импульсов хВ. Но основе импульсов хдц схемой первого формирователя импульсов 12 вырабатываются импульсы хф1 (фиг.3, з) с уровнем логического нуля длительностью τ1. Также на основе импульсов хдц с помощью первого 18 и второго 19 дополнительных формирователей импульсов вырабатываются импульсы хф2 (фиг.3, и) и хф3 (фиг.3, к) с длительностями τ2 и τ3 соответственно. Длительность τ2 импульсов хф2 определяет величину зоны нечувствительности модульной характеристики дискриминатора. Импульсы хф2 имеют уровень логической единицы, а импульсы хф3 - уровень логического нуля. Длительности импульсов, вырабатываемых формирователями, соотносятся следующим образом: τ123.At the output of the first AND-NOT 1 element with the simultaneous interaction of the signals x A and x n , a sequence of pulses x B is formed (Fig. 3, d) with a logic zero level, the duration of which τ Ф is proportional to the phase mismatch Δφ of the pulses x A and x B. The signal x B from the output of the first AND-NOT 1 element is fed to the inputs of the inverter 10 and the differentiating circuit 11. At the output of the differentiating circuit, short pulses x dts are generated (Fig. 3, g), which are a reaction to changes from 1 to 0 of the pulse oscillation x B . Pulses are formed at the beginning of each of the pulses x In . But based on the pulses x dts, the circuit of the first pulse shaper 12 produces pulses x f1 (Fig. 3, h) with a logic zero level of duration τ 1 . Also, on the basis of pulses x dts , using the first 18 and second 19 additional pulse shapers, pulses x f2 (Fig. 3, i) and x f3 (Fig. 3, k) with durations of τ 2 and τ 3 are generated. The duration τ 2 pulses x f2 determines the value of the dead zone of the modular characteristics of the discriminator. Impulses x f2 have a logical unit level, and pulses x f3 have a logical zero level. The durations of the pulses generated by the shapers are correlated as follows: τ 123 .

Сигнал хм (фиг.3, д), полученный путем инвертирования сигнала хВ, подается на первые входы четвертого 4 и пятого 5 элементов И-НЕ. Вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ подключены к прямому и инверсному выходам второго триггера 7, формирующего информацию о знаке фазового рассогласования импульсов хА и хБ). Третьи входы элементов И-НЕ 4 и 5 подключены к выходу первого формирователя импульсов 12.The signal x m (Fig.3, d), obtained by inverting the signal x In , is fed to the first inputs of the fourth 4 and fifth 5 elements AND NOT. The second inputs of the fourth and fifth elements are NOT connected to the direct and inverse outputs of the second trigger 7, which generates information about the sign of the phase mismatch of the pulses x A and x B ). The third inputs of the elements AND 4 and 5 are connected to the output of the first pulse shaper 12.

Входы первого дополнительного элемента И-НЕ 13 подключены к выходам первого элемента И-НЕ 1 и первого дополнительного формирователя импульсов 18. На выходе элемента И-НЕ 13 формируется импульс хд3 (фиг.3, л) с уровнем логического нуля, когда для длительности τФ импульсов хВ выполняется условие τ1Ф2. Это соответствует тому, что длительность импульсов не превышает ширину зоны гистерезиса. Входы второго дополнительного элемента И-НЕ 14 подключены к выходам инвертора 10 и второго дополнительного формирователя импульсов 19. На выходе элемента И-НЕ 14 формируются импульсы хд4 (фиг.3, м) с уровнем логического нуля, когда длительность τФ импульсов хм (фиг.3, д), являющихся инверсией импульсов хВ (фиг.3, г), превышает длительность τ3 импульсов хф3, вырабатываемых вторым дополнительным формирователем импульсов 19. Импульсы хд4 переключают дополнительный триггер 17 в состояние, при котором на его инверсном выходе устанавливается сигнал хП (фиг.3, н) с уровнем логической единицы. Это разрешает формирование сигналов на выходах x м о д +

Figure 00000001
(фиг.3, п) x м о д
Figure 00000007
(фиг.3, р) четвертого 4 и пятого 5 элементов И-НЕ, являющихся модульными выходами фазового дискриминатора.The inputs of the first additional AND-NOT 13 element are connected to the outputs of the first AND-NOT 1 element and the first additional pulse shaper 18. At the output of the AND-NOT 13 element, a pulse x d3 is generated (Fig. 3, l) with a logic level of zero, when for duration τ F x pulse condition 1 τ <τ F2. This corresponds to the fact that the pulse duration does not exceed the width of the hysteresis zone. The inputs of the second additional AND-NOT 14 element are connected to the outputs of the inverter 10 and the second additional pulse shaper 19. At the output of the AND-NOT 14 element, pulses x d4 are generated (Fig. 3, m) with a logic level of zero, when the duration τ F pulses x m (Fig. 3, e), which are the inversion of pulses x B (Fig. 3, d), exceeds the duration τ 3 pulses x f3 generated by the second additional pulse shaper 19. Pulses x d4 switch the additional trigger 17 to a state in which inverse output signal x set n (Fig.3, n) with the level of a logical unit. This allows the generation of signals at the outputs. x m about d +
Figure 00000001
(figure 3, p) x m about d -
Figure 00000007
(Fig. 3, p) of the fourth 4 and fifth 5 NAND elements, which are modular outputs of the phase discriminator.

Импульсы Хд3 (фиг.3, л), формируемые в случае выполнения условия τ1Ф2, переключают дополнительный триггер 17 в состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается сигнал хЗ (фиг.3, о) с уровнем логической единицы. Данный сигнал разрешает работу третьего 15 и четвертого 16 дополнительных элементов И-НЕ, выходы которых являются знаковыми выходами дискриминатора. На них формируются сигналы x z n +

Figure 00000008
(фиг.3, с) и x z n
Figure 00000009
(фиг.3, т). Активные значения сигналов соответствуют уровням логического нуля.The pulses X d3 (figure 3, l), formed when the condition τ 1Ф2 is fulfilled, switch the additional trigger 17 to a state in which a signal x З is set on its direct output (figure 3, o) s logical unit level. This signal permits the operation of the third 15 and fourth 16 additional NAND elements, the outputs of which are the discriminator's significant outputs. Signals are formed on them. x z n +
Figure 00000008
(figure 3, c) and x z n -
Figure 00000009
(Fig. 3, t). Active signal values correspond to logical zero levels.

Временные диаграммы, поясняющие работу фазового дискриминатора при отрицательных фазовых рассогласованиях (Δφ<0), представлены на фиг.4. Одноименные процессы на фиг.3 и 4 обозначены одинаковыми буквами.Timing diagrams explaining the operation of the phase discriminator with negative phase mismatches (Δφ <0) are presented in Fig.4. The processes of the same name in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same letters.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. А.с. 1279047 СССР, МКИ H03D 13/00, G01R 25/00. Фазовый дискриминатор / В.Ф. Одиноков. №3909009/24-09; заявлено 30.04.85; опубл. 23.12.86 в БИ №47.1. A.S. 1279047 USSR, MKI H03D 13/00, G01R 25/00. Phase discriminator / V.F. Lonely. No. 3909009 / 24-09; claimed 04/30/85; publ. 12/23/86 in BI No. 47.

2. Цифровые системы фазовой синхронизации / Под ред. М.И. Жодзишского. - М.: Сов. Радио, 1980. - 208 с.2. Digital phase synchronization systems / Ed. M.I. Zhodzishsky. - M .: Owls. Radio, 1980 .-- 208 p.

3. Шило В.Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. - М.: Радио и связь, 1982. - 128 с.3. Shilo V.L. Functional analog integrated circuits. - M .: Radio and communications, 1982. - 128 p.

4. А.с. 1432724 СССР, МКИ H03D 13/00, G01R 25/00. Фазовый дискриминатор / В.Ф. Одиноков, С.И. Холопов. №4212180/24-09; заявлено 19.03.87; опубл. 23.10.88 в БИ №39.4. A.S. 1432724 USSR, MKI H03D 13/00, G01R 25/00. Phase discriminator / V.F. Odinokov, S.I. Slaves. No. 4212180 / 24-09; claimed March 19, 87; publ. 10.23.88 in BI No. 39.

5. А.с. 1568207 СССР, МКИ H03D 13/00. Фазовый дискриминатор / В.Ф. Одиноков, С.И. Холопов. №4374505; заявлено 05.02.88; опубл. 30.05.90 в БИ №20.5. A.S. 1568207 USSR, MKI H03D 13/00. Phase discriminator / V.F. Odinokov, S.I. Slaves. No. 4,374,505; claimed 05.02.88; publ. 05/30/90 in BI No. 20.

6. Холопов С.И. Анализ релейной системы ФАПЧ с обнуляемыми интеграторами // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2011. №4 (выпуск 38). С.50-54.6. Kholopov S.I. Analysis of the PLL relay system with resettable integrators // Bulletin of the Ryazan State Radio Engineering University. 2011. No4 (issue 38). S.50-54.

Claims (1)

Фазовый дискриминатор, содержащий первый элемент И-НЕ, первый вход которого является первым входом фазового дискриминатора, а выход подключен к S-входу первого триггера, R-вход которого, подключенный к второму входу фазового дискриминатора, соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ и входом первого элемента задержки, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и входом второго элемента задержки, выход второго элемента задержки подключен к вторым входам второго и третьего элементов И-НЕ, третьи входы второго и третьего элементов И-НЕ соединены с прямым и инверсным выходами первого триггера соответственно, выход второго элемента И-НЕ подключен к S-входу, а выход третьего элемента И-НЕ подключен к R-входу второго триггера, выход первого элемента И-НЕ также подключен к входам инвертора и дифференцирующей цепочки, выход которой соединен с входом формирователя импульсов, выход формирователя подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И-НЕ, выходы которых являются первым и вторым (модульными) выходами дискриминатора соответственно, вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ подключены к выходу инвертора, третий вход четвертого элемента И-НЕ соединен с прямым выходом, а третий вход пятого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом второго триггера, отличающийся тем, что в него введены первый и второй дополнительные формирователи импульсов, входы которых подключены к выходу дифференцирующей цепочки, первый дополнительный элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, а второй вход соединен с выходом первого дополнительного формирователя импульсов, второй дополнительный элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу инвертора, а второй вход соединен с выходом второго дополнительного формирователя импульсов, дополнительный триггер, S-вход которого подключен к выходу первого дополнительного элемента И-НЕ, а R-вход подключен к выходу второго дополнительного элемента И-НЕ, инверсный выход дополнительного триггера соединен с четвертыми входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, а прямой выход дополнительного триггера подключен к первым входам третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами второго триггера соответственно, выходы третьего и четвертого дополнительных элементов И-НЕ являются третьим и четвертым (знаковыми) выходами дискриминатора. A phase discriminator containing the first AND-NOT element, the first input of which is the first input of the phase discriminator, and the output is connected to the S-input of the first trigger, whose R input, connected to the second input of the phase discriminator, is connected to the first inputs of the second and third AND elements -NOT and the input of the first delay element, the output of the first delay element is connected to the second input of the first AND element and the input of the second delay element, the output of the second delay element is connected to the second inputs of the second and third elements AND , the third inputs of the second and third elements AND are NOT connected to the direct and inverse outputs of the first trigger, respectively, the output of the second element is NOT connected to the S-input, and the output of the third element is NOT connected to the R-input of the second trigger, the output of the first element AND-NOT is also connected to the inputs of the inverter and the differentiating circuit, the output of which is connected to the input of the pulse shaper, the output of the shaper is connected to the first inputs of the fourth and fifth AND-NOT elements, the outputs of which are the first and second (modular) discriminant outputs and accordingly, the second inputs of the fourth and fifth AND-NOT elements are connected to the inverter output, the third input of the fourth AND-NOT element is connected to the direct output, and the third input of the fifth AND-NOT element is connected to the inverse output of the second trigger, characterized in that the first and second additional pulse shapers are introduced, the inputs of which are connected to the output of the differentiating chain, the first additional NAND element, the first input of which is connected to the output of the first NAND element, and the second input is connected to the output of the first additional pulse shaper, the second additional NAND element, the first input of which is connected to the output of the inverter, and the second input is connected to the output of the second additional pulse shaper, an additional trigger, the S-input of which is connected to the output of the first additional NAND element, and R- the input is connected to the output of the second additional AND-NOT element, the inverse output of the additional trigger is connected to the fourth inputs of the fourth and fifth AND-NOT elements, and the direct output of the additional trigger is connected to the first inputs the third and fourth additional AND-NOT elements, the second inputs of which are connected to the direct and inverse outputs of the second trigger, respectively, the outputs of the third and fourth additional AND-NOT elements are the third and fourth (sign) discriminator outputs.
RU2013157154/08A 2013-12-23 2013-12-23 Phase discriminator RU2541899C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157154/08A RU2541899C1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Phase discriminator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157154/08A RU2541899C1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Phase discriminator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541899C1 true RU2541899C1 (en) 2015-02-20

Family

ID=53288819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013157154/08A RU2541899C1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Phase discriminator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541899C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582878C1 (en) * 2015-06-05 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method for increasing swath width of phase-locked loop with sign logic phase discriminator and device therefor
RU2625054C1 (en) * 2016-03-28 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method for determining frequency difference sign and device for its implementation
RU2689432C1 (en) * 2018-05-07 2019-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Function transducer with control of amplitude and output oscillation phase

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002110027A (en) * 2002-04-16 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" Differential phase discriminator of symbol synchronization (its variants)
US6968021B1 (en) * 2001-09-24 2005-11-22 Rockwell Collins Synchronization method and apparatus for modems based on jointly iterative turbo demodulation and decoding
US8238506B2 (en) * 2009-01-06 2012-08-07 National Applied Research Laboratories Phase-discriminating device and method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2231915C2 (en) * 2002-04-16 2004-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" Differential symbolic-synchronization phase discriminator (alternatives)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6968021B1 (en) * 2001-09-24 2005-11-22 Rockwell Collins Synchronization method and apparatus for modems based on jointly iterative turbo demodulation and decoding
RU2002110027A (en) * 2002-04-16 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Луч" Differential phase discriminator of symbol synchronization (its variants)
US8238506B2 (en) * 2009-01-06 2012-08-07 National Applied Research Laboratories Phase-discriminating device and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 201`1/0285588A1, 24.11.2011 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582878C1 (en) * 2015-06-05 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method for increasing swath width of phase-locked loop with sign logic phase discriminator and device therefor
RU2625054C1 (en) * 2016-03-28 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method for determining frequency difference sign and device for its implementation
RU2689432C1 (en) * 2018-05-07 2019-05-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Function transducer with control of amplitude and output oscillation phase

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7970092B2 (en) Phase comparator and regulation circuit
EP2944022B1 (en) Integrated circuit comprising circuitry to determine settings for an injection-locked oscillator
CA2874459C (en) Differential clock signal generator
US9325487B1 (en) Systems and methods for transferring a signal from a first clock domain to a second clock domain
KR101994243B1 (en) Clock generating circuit and semiconductor apparatus including the same
CN104954009B (en) Output control circuit for semiconductor device and the output driving circuit including it
US9031182B2 (en) Method and circuit for clock recovery of a data stream description
RU2541899C1 (en) Phase discriminator
CN114995092B (en) Time-to-digital conversion circuit
JP2022552022A (en) Open-loop, ultra-fast, half-rate clock and data recovery for next-generation C-PHY interfaces
US11914418B2 (en) Systems, methods, and apparatuses for performing high-speed data acquisition and maintaining data integrity
KR20140126142A (en) Semiconductor device and semiconductor system with the same
US20170230039A1 (en) Clock generating circuit and semiconductor apparatus including the same
US8542048B2 (en) Double edge triggered flip flop
GB2500754A (en) Gate circuit provides improved timing alignment among 25% duty-cycle non-overlapping local oscillator signals for a quadrature mixer
US8786374B2 (en) Error detection at an oscillator
US8638149B1 (en) Equalized rise and fall slew rates for a buffer
CN114679158B (en) Periodic signal generating device, signal processing system and periodic signal generating method thereof
CN109445272A (en) The method and device of clock signal synchronization method, adjustment signal frequency
US8890594B1 (en) System for functional reset across multiple clock domains
KR20140075348A (en) Semiconductor apparatus
US10931269B1 (en) Early mode protection for chip-to-chip synchronous interfaces
RU2469461C1 (en) Frequency-phase comparator
KR100917391B1 (en) Device for determining frequency of signal received in serial communication
KR101405242B1 (en) Receiver for data communication

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161224