DD152886B1 - DIGITAL FREQUENCY AND PHASE COMPARATOR - Google Patents

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DD152886B1 DD22338380A DD22338380A DD152886B1 DD 152886 B1 DD152886 B1 DD 152886B1 DD 22338380 A DD22338380 A DD 22338380A DD 22338380 A DD22338380 A DD 22338380A DD 152886 B1 DD152886 B1 DD 152886B1
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Juergen Urbat
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Description

beider D-Trigger nötige Highpegel am Ausgang des betreffenden D-Triggers, der theoretisch nur beim entgegengesetzten Vorzeichen der Phasendifferenz gesetzt sein darf.Both D-trigger necessary high level at the output of the relevant D-trigger, which may theoretically only be set at the opposite sign of the phase difference.

Es ist naheliegend, den beschriebenen bekannten Phasenvergleicher zu einem Frequenz- und Phasenvergleicher zu ergänzen, indem bei beiden D-Triggern ihr D-Eingang mit dem jeweils zugehörigen Ausgang für das negierte Signal verbunden wird, wodurch sie als T-Trigger arbeiten. Außerdem sind noch zwei weitere taktflankengesteuerte D-Trigger erforderlich. Die D-Eingänge dieser beiden weiteren D-Trigger führen ständig Lowpegel. Der Ausgang des NAND-Gatters ist zusätzlich noch mit den Setzeingängen beider D-Trigger verbunden. Die Setzeingänge haben eine höhere Priorität als die zugehörigen Takteingänge. Der Ausgang des einen T-Triggers für das negierte Signal ist mit dem Takteingang des einen weiteren D-Triggers und der entsprechende Ausgang des anderen D-Triggers ist mit dem Takteingang des anderen weiteren D-Triggers verbunden. Im Grundzustand sind diese beiden D-Trigger gesetzt. Das Prinzip des Frequenzvergleiches beruht nun darauf, daß bei Frequenzgleichheit der beiden Eingangsfrequenzen am Takteingang eines der beiden weiteren D-Trigger immer dann eine Low-High-Flanke erscheint, wenn gerade der Setzeingang aktiviert ist und so diese Taktflanke unwirksam macht. Hierfür ist allerdings erforderlich, daß die genannte, beim Rücksetzen der beiden T-Trigger auftretende Low-High-Flanke abgeklungen ist, solange der Setzeingang noch aktiviert ist. Die beiden T-Trigger und das NAND-Gatter des Phasenvergleichers müssen demnach die entsprechenden Schaltzeitbedingungen bei Berücksichtigung von Temperatureinflüssen und Alterungsprozessen stets erfüllen.It is obvious to supplement the described known phase comparator to a frequency and phase comparator by their D input is connected to the respective associated output for the negated signal in both D-triggers, making them work as a T-trigger. In addition, two additional clock-edge-controlled D-triggers are required. The D inputs of these two other D triggers are always low. The output of the NAND gate is additionally connected to the set inputs of both D-triggers. The set inputs have a higher priority than the corresponding clock inputs. The output of the one T-trigger for the negated signal is connected to the clock input of the other D-trigger and the corresponding output of the other D-trigger is connected to the clock input of the other other D-trigger. In the basic state these two D-triggers are set. The principle of the frequency comparison is based on the fact that at frequency equality of the two input frequencies at the clock input of one of the two other D-trigger always a low-high edge appears when just the set input is activated and thus makes this clock edge ineffective. For this purpose, however, it is necessary that the mentioned, occurring when resetting the two T-trigger low-high edge has subsided, as long as the set input is still activated. The two T-triggers and the NAND gate of the phase comparator must therefore always meet the appropriate switching time conditions, taking into account temperature influences and aging processes.

Stehen die Frequenzen des ersten und zweiten Eingangssignals beispielsweise im Verhältnis 2:1 zueinander, so aktiviert die erste Low-High-Flanke des ersten Eingangssignals das dritte Ausgangssignal. Die zweite Low-High-Flanke des ersten Eingangssignals inaktiviert das dritte Ausgangssignal und die nun folgende Low-High-Flanke des zweiten Eingangssignals aktiviert das vierte Ausgangssignal, so daß ein falsches Vorzeichen der Phasendifferenz beider Eingangssignale vorgetäuscht wird.If the frequencies of the first and second input signals are in the ratio 2: 1 with respect to one another, for example, the first low-high edge of the first input signal activates the third output signal. The second low-high edge of the first input signal inactivates the third output signal and the now following low-high edge of the second input signal activates the fourth output signal, so that a false sign of the phase difference of both input signals is simulated.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen digitalen Frequenz-und Phasenvergleicher zur Verfügung zu steilen, dessen Phasenvergleichsausgangssignale nicht mit Störsignalen überlagert und auch bei ungleichen Frequenzen der Eingangssignale nicht fehlerbehaftet sind und der keine besonderen Schaltzeitbedingungen an die verwendeten Baustufen stellt.The object of the invention is to provide a digital frequency and phase comparator whose phase comparison output signals are not superimposed with interfering signals and are not faulty even with unequal frequencies of the input signals and which does not impose any particular switching time conditions on the stages of use used.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch zusätzliche Schaltmittel die Übertragung von Störsignalen auf die Phasenvergleichsausgänge zu verhindern, den durch die zweite aktive Flanke des höherfrequenten Eingangssignals rückgesetzten T-Trigger wieder zu setzen, bevor die erste aktive Flanke des Eingangssignals niedrigerer Frequenz eintrifft und die Aktivierung der Setzeingänge der D-Trigger bis zum erfolgten Rücksetzen der beiden T-Trigger unabhängig von den Schaltzeiten aller verwendeten Baustufen zu sichern.The invention is based on the object by additional switching means to prevent the transmission of interference to the phase comparison outputs to reset the reset by the second active edge of the higher frequency input signal T-trigger before the first active edge of the input signal of lower frequency arrives and the activation The set inputs of the D-Triggers must be secured until the two T-triggers have been reset independently of the switching times of all the construction stages used.

Die Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Frequenz- und Phasenvergleicher mit einem ersten T-Trigger, der durch ein erstes Eingangssignal getriggert wird, mit einem zweiten T-Trigger, der durch ein zweites Eingangssignal getriggert wird, mit einem ersten NAND-Gatter, dessen beiden Eingänge an die Ausgänge der beiden T-Trigger für das nichtnegierte Signal geführt sind und dessen Ausgang an einen Verbindungspunkt angeschlossen ist, der mit den Rücksetzeingängen der beiden T-Trigger verbunden ist und mit einem Frequenzvergleicher, der einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist. Am ersten Ausgang tritt ein erstes Ausgangssignal auf, das eine logische 1 darstellt, falls die Frequenz des ersten Eingangssignals größer ist als die Frequenz des zweiten Eingangssignals. Entsprechend tritt am zweiten Ausgang ein zweites Ausgangssignal auf, das eine logische 1 darstellt, falls die Frequenz des ersten Eingangssignals kleiner ist als die Frequenz des zweiten Eingangssignals. Dabei besteht der Frequenzvergleicher vorzugsweise aus zwei taktflankengesteuerten D-Triggern, deren D-Eingänge auf einem Potential liegen, das einer logischen 0 entspricht, deren Takteingänge je an einen der Ausgänge der T-Trigger für das negierte Signal angeschlossen sind und deren Setzeingänge mit dem genannten Verbindungspunkt verbunden sind. Der Phasenvergleicher weist einen dritten und vierten Ausgang auf und wird aus einem zweiten und aus einem dritten NAND-Gatter gebildet. Der erste Eingang des zweiten NAND-Gatters ist an den Ausgang des ersten T-Triggers für das nichtnegierte Signal, der zweite Eingang des zweiten NAND-Gatters an den Ausgang des zweiten T-Triggers für das negierte Signal und der dritte Eingang des zweiten NAND-Gatters an den genannten Verbindungspunkt geführt. Die Eingänge des dritten NAND-Gatters sind wie folgt verschaltet: Der erste Eingang istan den Ausgang des zweiten T-Triggers für das nichtnegierte Signal, der zweite Eingang an den Ausgang des ersten T-Triggers für das negierte Signal und der dritte Eingang an den genannten Verbindungspunkt angeschlossen. Den Ausgängen des zweiten und des dritten NAND-Gatters ist das negierte dritte bzw. vierte Ausgangssignal für den Phasenvergleich entnehmbar.The invention relates to a digital frequency and phase comparator having a first T-trigger triggered by a first input signal and a second T-trigger triggered by a second input signal having a first NAND gate, both of which Inputs are connected to the outputs of the two T-triggers for the non-negated signal and whose output is connected to a connection point which is connected to the reset inputs of the two T-triggers and to a frequency comparator having a first and a second output. At the first output, a first output signal, which represents a logical 1, if the frequency of the first input signal is greater than the frequency of the second input signal. Accordingly, at the second output, a second output signal occurs, representing a logical 1 if the frequency of the first input signal is less than the frequency of the second input signal. In this case, the frequency comparator preferably consists of two clock edge triggered D-triggers whose D inputs are at a potential corresponding to a logic 0 whose clock inputs are each connected to one of the outputs of the T-trigger for the negated signal and their set inputs with said Connection point are connected. The phase comparator has a third and fourth output and is formed from a second and from a third NAND gate. The first input of the second NAND gate is connected to the output of the first T-trigger for the ungated signal, the second input of the second NAND gate to the output of the second T-trigger for the negated signal and the third input of the second NAND gate. Gates led to the said connection point. The inputs of the third NAND gate are interconnected as follows: the first input is at the output of the second T-trigger for the ungated signal, the second input is at the output of the first T-trigger for the negated signal and the third input is at said one Connection point connected. The outputs of the second and the third NAND gate, the negated third and fourth output signal for the phase comparison can be removed.

Erfindungsgemäß ist ein viertes NAND-Gatter vorgesehen, dessen einer Eingang mit dem ersten Ausgang des Frequenzvergleichers, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des ersten T-Triggers für das negierte Signal und dessen Ausgang mit dem Setzeingang des ersten T-Triggers in Verbindung steht. Des weiteren ist erfindungsgemäß ein fünftes NAND-Gatter vorgesehen, dessen einer Eingang an den zweiten Ausgang des Frequenzvergleichers, dessen anderer Eingang an den Ausgang des zweiten T-Triggers für das negierte Signal und dessen Ausgang an den Setzeingang des zweiten T-Triggers angeschaltet ist.According to the invention, a fourth NAND gate is provided, whose one input is connected to the first output of the frequency comparator, whose other input is connected to the output of the first T-trigger for the negated signal and whose output is connected to the set input of the first T-trigger. Furthermore, the invention provides a fifth NAND gate whose one input to the second output of the frequency comparator whose other input is connected to the output of the second T-trigger for the negated signal and whose output to the set input of the second T-trigger.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht einen zwischen den Ausgang des ersten NAND-Gatters und den genannten Verbindungspunkt eingefügten RS-Trigger vor, dessen Ausgang für das negierte Signal an den Verbindungspunkt, dessen Setzeingang an den Ausgang des ersten NAND-Gatters und dessen Rücksetzeingang an den Ausgang eines sechsten NAND-Gatters geführt ist, das die Ausgänge der beiden T-Trigger für das negierte Signal miteinander verknüpft. Sämtliche vorstehend aufgeführten Trigger sind bistabile Kippschaltungen. Ihre Setz- und Rücksetzeingänge werden beim Anlegen einer logischen 0 aktiv, ihre sonstigen Eingänge bei einer logischen 1 bzw. beim Übergang von einer logischen 0 auf eine logische 1. Alle Setz- und Rücksetzeingänge haben eine höhere Priorität als die sonstigen Eingänge desselben Triggers.An expedient embodiment of the invention provides for an inserted between the output of the first NAND gate and said connection point RS trigger whose output for the negated signal to the connection point whose set input to the output of the first NAND gate and its reset input to the Output of a sixth NAND gate is connected, which links the outputs of the two T-trigger for the negated signal. All of the triggers listed above are bistable multivibrators. Their set and reset inputs become active when a logical 0 is applied, their other inputs at logical 1, or at transition from a logical 0 to a logical 1. All set and reset inputs have a higher priority than the other inputs of the same trigger.

Im Grundzustand sind dieT-Triggerund der RS-Trigger rückgesetzt, die D-Trigger gesetzt und beide Eingangssignale inaktiv. Das zuerst aktiv werdende Eingangssignal setzt den jeweiligen T-Trigger, aktiviert damit das zugehörige dritte bzw. vierte Ausgangssignal und blockiert das vierte bzw. dritte Ausgangssignai. Das erste und das zweite Ausgangssignal bleiben inaktiv. Trifft beispielsweise das erste Eingangssignal zuerst ein, dann wird der erste T-Trigger gesetzt, das dritte Ausgangssignal aktiv und das vierte Ausgangssignal blockiert. Für den weiteren zeitlichen Verlauf ergeben sich nun zwei Fälle:In the default state, the T-triggers and the RS-triggers are reset, the D-triggers are set and both input signals are inactive. The first active input signal sets the respective T-trigger, activates the corresponding third or fourth output signal and blocks the fourth or third output signal. The first and second output signals remain inactive. For example, if the first input signal first arrives, then the first T-trigger is set, the third output signal is active, and the fourth output signal is blocked. For the further course of time there are now two cases:

— Es trifft das zweite Eingangssignal ein und setzt einen zweiten T-Trigger. Die Folge davon ist die Inaktivierung auch des dritten Ausgangssignais und die Bildung des Setzsignals für den RS-Trigger, dessen Ausgang für das negierte Signal jetzt die Blockierung der Ausgänge des zweiten und des dritten NAND-Gatters übernimmt und die T-Trigger wieder in ihren Grundzustand bringt. Erst durch das erfolgte Rücksetzen der T-Trigger entsteht das Rücksetzsignal für den RS-Trigger und der gesamte Frequenz- und Phasenvergleicher ist wieder im Grundzustand oder- It enters the second input signal and sets a second T-trigger. The consequence of this is the inactivation of the third output signal and the formation of the set signal for the RS trigger, whose output for the negated signal now takes over the blocking of the outputs of the second and the third NAND gate and the T triggers back to their ground state brings. Only by the resetting of the T-triggers the reset signal for the RS-trigger arises and the entire frequency and phase comparator is back in the ground state or

— es trifft nochmals das erste Eingangssignals ein und setzt den ersten T-Trigger selbst wieder zurück. Das Resultat ist ein Aktivwerden des ersten Ausgangssignals, was zur Bildung des Setzsignals für den ersten T-Trigger führt, damit das dritte Ausgangssignal wieder aktiv macht und so die Funktionseinheit Phasenvergleicher wieder in den Zustand wie vor dem nochmaligen Eintreffen des ersten Eingangssignals bringt. Der eben beschriebene Vorgang wiederholt sich solange, bis irgendwann das zweite Eingangssignal eintrifft.- It re-enters the first input signal and resets the first T-trigger itself. The result is activation of the first output signal, resulting in the formation of the set signal for the first T-trigger to render the third output signal active again, thus bringing the functional unit phase comparator back to the state it was in before the first input signal reappeared. The process just described is repeated until at some point the second input signal arrives.

Der erfindungsgemäße Frequenz- und Phasenvergleicher liefert störfreie dritte und vierte Ausgangssignale, da diese Signale mitteis des zweiten und des dritten NAND-Gatters miteinander verknüpft werden. Auch bei ungleichen Frequenzen der Eingangssignale sind das dritte und das vierte Ausgangssignal fehlerfrei, da der vom höherfrequenten Eingangssignal rückgesetzte T-Trigger mittels des vierten bzw. fünften NAND-Gatters sofort wieder gesetzt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die zu ihrer Realisierung verwendeten Saustufen keine besonderen Schaltzeitbedingungen erfüllen müssen, was durch Einsatz des RS-Triggers erreicht wurde. Da dieser erst durch das Rücksetzen beider T-Trigger selbst rückgesetzt wird, führt ein Ausgang für das negierte Signal zwangsläufig bis zum abgeschlossenen Rücksetzen der T-Trigger die erforderliche logische 0.The frequency and phase comparator according to the invention provides interference-free third and fourth output signals, since these signals are connected together by means of the second and the third NAND gate. Even with unequal frequencies of the input signals, the third and the fourth output signal are error-free, since the T-trigger reset by the higher-frequency input signal is reset immediately by means of the fourth or fifth NAND gate. Another advantage of the invention is that the sowing stages used for their realization do not have to meet any special switching time conditions, which has been achieved by using the RS trigger. Since this is only reset by resetting both T-triggers themselves, an output for the negated signal inevitably leads to the required logical 0 until the T-triggers have been completely reset.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Agsführungsbeispiei näher erläutert werden. In der zugeführten Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below on an Agsführungsbeispiei. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: das PrinzipschaltbildFig. 1: the schematic diagram

Fig. 2: zugehörige Signalverläufe bei Eingangssignalen gleicher FrequenzFig. 2: associated signal waveforms for input signals of the same frequency

Fig.3: zugehörige Signalverläufe bei Eingangssignalen unterschiedlicher Frequenz.3: associated signal waveforms for input signals of different frequency.

Die folgenden Erläuterungen zum Ausführungsbeispiel beziehen sich auf Fig. 1. Der Ausgang 1 des als T-Trigger verschalteten D-Triggers 2 für das nichtnegierte Signal ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 3 und mit einem Eingang des NAND-Gatters 4 verbunden. Vom Ausgang desselben D-Triggers 2 für das negierte Signal führt eine Verbindung zu jeweils einem Eingang der NAND-Gatter 5; 6; 7 und zum Takteingang des D-Triggers 8.The following explanation of the exemplary embodiment relates to FIG. 1. The output 1 of the non-negated signal D trigger 2 connected as a T trigger is connected to an input of the NAND gate 3 and to an input of the NAND gate 4. From the output of the same D-trigger 2 for the negated signal, a connection leads to one input of each of the NAND gates 5; 6; 7 and the clock input of the D-trigger 8.

Analog dazu ist der Ausgang 9 des als T-Trigger verschalteten D-Triggers 10 für das nichtnegierte Signal an je einen Eingang der NAND-Gatter 3 und 7 angeschlossen. Der Ausgang desselben O-Triggers 10 für das negierte Signal ist mit je einem Eingang der NAND-Gatter 4; 6; 11 und mit dem Takteingang des D-Triggers 12 verbunden. Die D-Eingänge der D-Trigger 8 und 12 liegen auf Nullpotential. Der Ausgang 13des NAND-Gatters 3 ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 14 und der Ausgang 15 des NAND-Gatters 6 ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 16 verbunden. Die NAND-Gater 14 und 16 sind zu einem RS-Trigger verschalten und vom Ausgang 17 des NAND-Gatters 16, der den Ausgang des RS-Triggers fürdas negierte Signal darstellt, führt eine Verbindung zu jeweils einem Eingang der NAND-Gatter 7 und 4, zu den Rücksetzeingängen der D-Trigger 2 und 10 und zu den Setzeingängen der D-Trigger 8 und 12. Der Ausgang 18 des NAND-Gatters 5 ist an den Setzeingang des D-Triggers 2 und der Ausgang 19 des NAND-Gatters 11 ist an den Setzeingang des D-Triggers 10 angeschlossen. Der Ausgang des D-Triggers 8 für das negierte Signal ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 5 und der Ausgang des D-Triggers 12 für das negierte Signal ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 11 verbunden. Die dem Frequenz- und Phasenvergleicher zugeführten beiden Eingangssignale 20,21 liegen am Takteingang des D-Triggers 2 bzw. des D-Triggers 10 an. Das erste Ausgangssignal in negierter Form ist am Ausgang 22 des D-Triggers 8, das zweite Ausgangssignal in negierter Form ist am Ausgang 23 des D-Triggers 12, das dritte Ausgangssignal in negierter Form ist am Ausgang 24 des NAND-Gatters 4 und das vierte Ausgangssignal in negierter Form ist am Ausgang 25 des NAND-Gatters 7 abgreifbar. Alle Setz- und Rücksetzeingänge der D-Trigger haben eine höhere Priorität als die entsprechenden Takteingänge.Analogously, the output 9 of the non-negated signal connected as a T-trigger D-trigger 10 is connected to one input of the NAND gates 3 and 7. The output of the same O-trigger 10 for the negated signal is each with an input of the NAND gate 4; 6; 11 and connected to the clock input of the D-trigger 12. The D inputs of the D-triggers 8 and 12 are at zero potential. The output 13 of the NAND gate 3 is connected to an input of the NAND gate 14 and the output 15 of the NAND gate 6 is connected to an input of the NAND gate 16. The NAND gates 14 and 16 are interconnected to an RS trigger, and the output 17 of the NAND gate 16, which is the output of the RS trigger for the negated signal, connects to one input of the NAND gates 7 and 4, respectively to the reset inputs of the D-triggers 2 and 10 and to the set inputs of the D-triggers 8 and 12. The output 18 of the NAND gate 5 is at the set input of the D-trigger 2 and the output 19 of the NAND gate 11 is connected to the set input of the D-trigger 10. The output of the negated signal D-trigger 8 is connected to an input of the NAND gate 5, and the output of the negated signal D-trigger 12 is connected to an input of the NAND gate 11. The frequency and phase comparator supplied two input signals 20,21 are applied to the clock input of the D-trigger 2 and the D-trigger 10 at. The first output signal in negated form is at the output 22 of the D-trigger 8, the second output signal in negated form is at the output 23 of the D-trigger 12, the third output signal in negated form is at the output 24 of the NAND gate 4 and the fourth Output signal in negated form can be tapped at the output 25 of the NAND gate 7. All set and reset inputs of the D-triggers have a higher priority than the corresponding clock inputs.

Im Ausführungsbeispiel werden eine positive Logik und die übliche Zuordnung vorausgesetzt, d. h., Highpegel entspricht einer logischen 1 und Lowpegel einer logischen 0. Alle Setz- und Rücksetzeingänge sind Low-aktiv. Alle D-Trigger sind taktflankengesteuert bezüglich der Low-High-Flanke des Taktes. Im Grundzustand sind die D-Trigger 2; 10 und der aus den NAND-Gattern 14; 16 gebildete RS-Trigger rückgesetzt und die D-Trigger 8 und 12 gesetzt, wodurch alle negierten Ausgangssignale auf Highpegel liegen und damit inaktiv sind.In the exemplary embodiment, a positive logic and the usual assignment are assumed, d. h., high level corresponds to a logical 1 and low level to a logical 0. All set and reset inputs are low active. All D-triggers are edge-triggered with respect to the low-high edge of the clock. In the ground state, the D-triggers are 2; 10 and the NAND gate 14; 16 reset RS triggers are reset and the D triggers 8 and 12 set, whereby all negated output signals are high and thus inactive.

Der dynamische Betrieb des Frequenz- und Phasenvergleichers ist in Fig. 2 und 3 verdeutlicht. Die folgenden Ausführungen beziehen sich zunächst auf Fig. 1 und 2: The dynamic operation of the frequency and phase comparator is illustrated in FIGS. 2 and 3. The following statements relate first to FIGS. 1 and 2:

Trifft zum Beispiel die Low-High-Flanke des zweiten Eingangssignals 21 ein, dann setzt diese den D-Trigger 10. Das Signal 26 an seinem Ausgang 9 nimmt Highpegel an, wodurch das negierte vierte Ausgangssignal 27 am Ausgang 25 des NAND-Gatters 7 aktiv wird, d.h., auf Lowpegel übergeht. Soll zwischen den Eingangssignalen 20 und 21 Frequenzgleichheit vorliegen, muß vor der nächsten Low-High-Flanke des zweiten Eingangssignals 21 die Low-High-Flanke des ersten Eingangssignals 20 erscheinen und den D-Trigger 2 setzen, wobei das Signal 28 an seinem Ausgang 1 Highpegel annimmt. Die Folge davon ist ein Highpegel am Ausgang 25 des NAND-Gatters 7, d. h., ein wieder inaktives negiertes viertes Ausgangssignal 27. Der genannte Übergang des Signals 28 auf Highpegei hat weiterhin zur Folge, daß das Signal 29 am Ausgang 13 des NAND-Gatters 3 auf Lowpegel übergeht, wodurch der aus den NAND-Gattern 14; 16 gebildete RS-Trigger gesetzt wird, das Signal 30 an Ausgang 17 des NAND-Gatters 16 demnach Lowpegel annimmt. Das Signal 30 setzt durch seinen Lowpegel die D-Trigger 2; 10 zurück, wobei die Signale 26 und 28If, for example, the low-high edge of the second input signal 21 arrives, then this sets the D-trigger 10. The signal 26 at its output 9 assumes high level, whereby the negated fourth output signal 27 at the output 25 of the NAND gate 7 active is, ie, goes to low level. If equality between the input signals 20 and 21 is present, the low-high edge of the first input signal 20 must appear before the next low-high edge of the second input signal 21 and set the D-trigger 2, the signal 28 at its output. 1 High level. The consequence of this is a high level at the output 25 of the NAND gate 7, d. The above-mentioned transition of the signal 28 to high-level further results in the signal 29 at the output 13 of the NAND gate 3 transitioning to low level, whereby the signal output from the NAND gates 14; 16 established RS trigger is set, the signal 30 at the output 17 of the NAND gate 16 thus assumes low level. The signal 30 sets by its low level, the D-trigger 2; 10 back, with the signals 26 and 28

wieder auf Lowpegel übergehen. Signal 30 übernimmt weiterhin die Blockierung der Ausgänge 24; 25 der NAND-Gatter 4; 7, so daß das negierte dritte Ausgangssignal 31 am Ausgang 24 und das negierte vierte Ausgangssignal 27 am Ausgang 25 weiterhin Highpegel führen. Während des Rücksetzens der D-Trigger 2 und 10 entsteht an den Takteingä'ngen der D-Trigger 8 und 12 jeweiJs eine Low-High-Flanke. Da aber zu dieser Zeit an den Setzeingängen der D-Trigger 8 und 12 der Lowpegel des Signals 30 anliegt, führen die genannten Low-High-Flanken nicht zum Einschreiben einer logischen Null in die beiden D-Trigger 8 und 12. Die Ausgabe ,Frequenzgleichheit" ist die Folge. Nach erfolgtem Rücksetzen der D-Trigger 2 und 10 führt das Signal 32 am Ausgang 15 des NAN D-Gatters 6 Lowpegel, wodu rch der aus den NAND-Gattern 14; 16 bestehende RS-T rigger rückgesetzt wird, womit der Grundzustand des Frequenz- und Phasenvergleichers wieder hergestellt ist.switch back to low level. Signal 30 continues to block the outputs 24; 25 of the NAND gate 4; 7, so that the negated third output signal 31 at the output 24 and the negated fourth output signal 27 at the output 25 continue to lead high level. During the resetting of the D-triggers 2 and 10, a low-high edge occurs at the clock inputs of the D-triggers 8 and 12 each time. Since, however, at this time at the set inputs of the D-triggers 8 and 12, the low level of the signal 30 is applied, the said low-high edges do not lead to the writing of a logical zero in the two D-triggers 8 and 12. The output, frequency equality After the resetting of the D-triggers 2 and 10, the signal 32 at the output 15 of the NAN D-gate 6 leads to low level, whereby the RS-T trigger consisting of the NAND-gates 14, 16 is reset the ground state of the frequency and phase comparator is restored.

Die nun folgenden Ausführungen beziehen sich auf Fig. 1 und 3: Erscheinen zwei Low-High-Flanken beispielsweise des zweiten Eingangssignals 21 hintereinander, so setzt die erste den D-Trigger 10 und die zweite setzt ihn wieder zurück, wodurch sich der dargestellte Verlauf des Signals 26 an seinem Ausgang 9 ergibt. Das genannte Rücksetzen des D-Triggers 10 erfolgt demnach, ohne daß ein Rücksetzsignal, d. h. ein Signal 30 mit Lowpegel, an seinen Rücksetzeingang anlag. Die während des Rücksetzens von D-Trigger 10 entstehende Low-High-Flanke am Takteingang des D-Triggers 12 schreibt in diesen eine logische Null ein (Übergang des negierten zweiten Ausgangssignals 34 auf Lowpegel am Ausgang 23) und ermöglicht damit die Bildung eines Signals 33 am Ausgang 19 des NAND-Gatters 11, das zum Setzen des D-Triggers 10 führt. Das erfolgte Setzen von D-Trigger 10 hebt das Signal 33 selbst wieder auf. Fehlte diese Rückkopplung vom D-Trigger 12 über das NAND-Gatter 11 zum D-Trigger 10, so würde der D-Trigger 10 rückgesetzt bleiben. Eine nun eintreffende Low-High-Flanke des ersten Eingangssignals 20, die den D-Trigger 2 setzt, würde das negierte dritte Ausgangssignal 31 am Ausgang 24 des NAND-Gatters 4 aktivieren und somit eine dem Vorzeichen nach falsche Phasenbeziehung zwischen den beiden Eingangssignalen 20; 21 vortäuschen.The following statements relate to FIGS. 1 and 3: If two low-high edges, for example, of the second input signal 21 appear in succession, the first sets the D-trigger 10 and the second sets it back again, as a result of which the course of the Signal 26 at its output 9 results. The said reset of the D-trigger 10 is thus carried out without a reset signal, d. H. a low level signal 30, to its reset input. The resulting during the resetting of D-trigger 10 low-high edge at the clock input of the D-trigger 12 in this writes a logical zero (transition of the negated second output signal 34 to low level at the output 23) and thus allows the formation of a signal 33rd at the output 19 of the NAND gate 11, which leads to the setting of the D-trigger 10. The setting of D trigger 10 reverses the signal 33 itself. If this feedback was missing from the D trigger 12 via the NAND gate 11 to the D trigger 10, then the D trigger 10 would remain reset. A now arriving low-high edge of the first input signal 20, which sets the D-trigger 2, would activate the negated third output signal 31 at the output 24 of the NAND gate 4 and thus an incorrect phase relationship between the two input signals 20; 21 pretend.

Claims (4)

1. Digitaler Frequenz- und Phasenvergleicher mit einem ersten und mit einem zweiten T-Trigger, mit einem ersten NAND-Gatter, dessen beiden Eingänge an die Ausgänge der beiden T-Trigger für das nichtnegierte Signal geführt sind und dessen Ausgang an einen Verbindungspunkt angeschlossen ist, der mit den Rücksetzeingängen der T-Trigger verbunden ist, und mit einem Frequenzvergleicher, der einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist und vorzugsweise aus zwei D-Triggern besteht, deren D-Eingänge auf einem Potential liegen, das einer logischen 0 entspricht, deren Takteingänge je an einen der Ausgänge der T-Trigger für das negierte Signal angeschlossen sind und deren Setzeingänge mit dem genannten Verbindungspunkt verbunden sind, wobei der Phasenvergleicher einen dritten und vierten Ausgang aufweist und aus einem zweiten NAND-Gatter, dessen erster Eingang an den Ausgang des ersten T-Triggers für das nichtnegierte Signal, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des zweiten T-Triggers für das negierte Signal und dessen dritter Eingang an den genannten Verbindungspunkt geführt ist und aus einem dritten NAND-Gatter, dessen erster Eingang an den Ausgang des zweiten T-Triggers für das nichtnegierte Signal, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des ersten T-Triggers für das negierte Signal und dessen dritter Eingang an den genannten Verbindungspunkt angeschlossen ist, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes NAND-Gatter (5) dessen einer Eingang mit dem ersten Ausgang des Frequenzvergleichers (8; 12), dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des ersten T-Triggers (2) für das negierte Signal und dessen Ausgang (18) mit dem Setzeingang des ersten T-Triggers (2) in Verbindung steht, und ein fünftes NAND-Gatter (11), dessen einer Eingang an den zweiten Ausgang des Frequenzvergleichers (8; 12), dessen anderer Ausgang an den Ausgang des zweiten T-Triggers (10) für das negierte Signal und dessen Ausgang (19) an den Setzeingang des zweiten T-Triggers (10) angeschaltet ist, vorgesehen sind.1. Digital frequency and phase comparator with a first and a second T-trigger, with a first NAND gate whose two inputs are connected to the outputs of the two T-triggers for the ungated signal and whose output is connected to a connection point which is connected to the reset inputs of the T-triggers, and to a frequency comparator having a first and a second output and preferably consisting of two D-triggers whose D inputs are at a potential corresponding to a logic 0 whose Clock inputs are each connected to one of the outputs of the T-trigger for the negated signal and whose set inputs are connected to said connection point, the phase comparator having a third and fourth output and a second NAND gate whose first input to the output of first T-trigger for the non-negated signal, whose second input is connected to the output of the second T-trigger gers for the negated signal and whose third input is led to said connection point and from a third NAND gate, whose first input to the output of the second T-trigger for the ungated signal, whose second input to the output of the first T-trigger is formed for the negated signal and whose third input is connected to said connection point, characterized in that a fourth NAND gate (5) whose one input to the first output of the frequency comparator (8; 12) whose other input is connected to the output of the first T-trigger (2) for the negated signal and whose output (18) is connected to the set input of the first T-trigger (2), and a fifth NAND gate (11 ), whose one input to the second output of the frequency comparator (8; 12), whose other output to the output of the second T-trigger (10) for the negated signal and whose output (19) to the set input of the second T-trigger ( 10) is turned on, are provided. 2. Digitaler Frequenz- und Phasenvergleicher nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang (13) des ersten NAND-Gatters (3) und den genannten Verbindungspunkt ein RS-Trigger (14; 16) eingefügt ist, dessen Ausgang (17) für das negierte Signal an den Verbindungspunkt, dessen Setzeingang an den Ausgang (13) des ersten NAND-Gatters (3) und dessen Rücksetzeingang an den Ausgang (15) eines sechsten NAND-Gatters (6) geführt ist, das die Ausgänge der beiden T-Trigger (2; 10) für das negierte Signal miteinander verknüpft.2. Digital frequency and phase comparator according to item 1, characterized in that between the output (13) of the first NAND gate (3) and said connection point, an RS trigger (14; 16) is inserted, whose output (17) for the negated signal to the connection point, the set input to the output (13) of the first NAND gate (3) and the reset input to the output (15) of a sixth NAND gate (6) is guided, which outputs the two T -Trigger (2; 10) for the negated signal linked together. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen digitalen Frequenz- und Phasenvergleicher, der als Indikatorschaltung, in Frequenz- und Phasenmeßgeräten oder als wesentlicher Bestandteil eines Phasenregelkreises (Phase-Iocked-Ioop, Phase-Iocked-Oszillator) verwendbar ist. Der Einsatz eines Phasenregelkreises ist in vielen Bereichen der Technik möglich, so zum Beispiel als Frequenzmodulator, als Nachlauf- und Phasensynchronfilter, als Frequenzvervielfacherund als Synchronisationsschaltung, wie sie in der Fernsehtechnik zur Synchronisation des Zeilenfrequenzgenerators mit den Zeilensynchronimpulsen verwendet wird.The invention relates to a digital frequency and phase comparator, which can be used as an indicator circuit, in frequency and Phasenmeßgeräten or as an integral part of a phase locked loop (phase-locked-Ioop, phase-locked oscillator). The use of a phase-locked loop is possible in many fields of technology, for example as frequency modulator, as tracking and phase-synchronous filter, as frequency multiplier and as synchronization circuit, as used in television technology for synchronizing the line frequency generator with the line sync pulses. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bekannte technische Lösungen erzeugen aus den beiden periodischen Eingangssignalen vier periodische Ausgangssignale. Das erste Ausgangssignal ist der Funktionseinheit Frequenzvergleicher zugeordnet und zeigt an, daß die Frequenz des ersten Eingangssignals größer als die Frequenz des zweiten Eingangssignals ist. Das zweite ebenfalls der Funktionseinheit Frequenzvergleicher zugeordnete Ausgangssignal signalisiert die umgekehrten Frequenzverhältnisse zwischen den beiden Eingangssignalen. Das dritte sowie das vierte Ausgangssignal sind der Funktionseinheit Phasenvergleicher zugeordnet und ergeben sich aus der Umsetzung der Phasenbeziehung der beiden Eingangssignale in eine proportionale Pulslänge. Je nach Vorzeichen der Phasenbeziehung zwischen den beiden Eingangssignalen dürfen entweder nur das dritte und das erste oder nur das vierte und das zweite Ausgangssignal akiv sein. Bekannte technische Lösungen erfüllen diese Forschung nicht prinzipiell zu jedem Zeitpunkt.Known technical solutions generate four periodic output signals from the two periodic input signals. The first output signal is associated with the functional unit frequency comparator and indicates that the frequency of the first input signal is greater than the frequency of the second input signal. The second output signal also assigned to the functional unit frequency comparator signals the inverse frequency relationships between the two input signals. The third and the fourth output signal are assigned to the functional unit phase comparator and result from the implementation of the phase relationship of the two input signals in a proportional pulse length. Depending on the sign of the phase relationship between the two input signals, either only the third and the first or only the fourth and the second output signal may be active. Known technical solutions do not fulfill this research in principle at any time. Sind die Frequenzen der Eingangssignale ungleich, erkennt das ein Frequenz- und Phasenvergleicher vom Stand der Technik nur verbunden mit dem Nachteil der Falschbildung des dritten und vierten Ausgangssignals bzw. er liefert störbehaftete dritte und vierte Ausgangssignale.If the frequencies of the input signals are unequal, this is recognized by a prior art frequency and phase comparator only with the disadvantage of the false formation of the third and fourth output signals, or it provides third and fourth output signals which are noisy. Die nachstehenden Ausführungen setzen eine positive Logik und die übliche Zuordnung voraus, d. h., Highpegel entspricht einer logischen 1 und Lowpegel einer logischen 0.The following statements assume a positive logic and the usual assignment, i. h., high level corresponds to a logical 1 and low level corresponds to a logical 0. Bekannt ist ein Phasenvergleicher (BRD-Offenlegungsschrift Nr. 2707130, beschrieben im Stand der Technik), bestehend aus zwei taktflankengesteuerten D-Triggern mit Rücksetzeingang und einem NAND-Gatter mit zwei Eingängen. Die Ausgänge der beiden D-Trigger für die nichtnegierten Signale liefern das dritte bzw. vierte Ausgangssignal. Der Ausgang jedes D-Triggers für das nichtnegierte Signal ist mit je einem Eingang des NAND-Gatters verbunden. Der Pegel des Ausganges des NAND-Gatters liegt am Rücksetzeingang beider D-Trigger an. Der Rücksetzeingang hat eine höhere Priorität als der Takteingang. Bei beiden D-Triggern ist jeweils der D-Eingang auf Highpegel gelegt. Im Grundzustand sind beide D-Trigger rückgesetzt. Liegt die Frequenzgleichheit zwischen den beiden Eingangssignalen vor, so setzt die zuerst ankommende Low-High-Flanke eines Eingangssignals den entsprechenden D-Trigger und eines der beiden Ausgangssignale wird dadurch aktiv. Die um eine bestimmte Phasendifferenz später ankommende Low-High-Flanke des anderen Eingangssignals setzt nun auch den anderen D-Trigger, bewirkt aber damit einen Lowpegel am Ausgang des NAND-Gatters, was zum Rücksetzen beider D-Trigger führt. Die Phasendifferenz der beiden Eingangssignale wurde also in eine entsprechende Pulsdauer umgesetzt, und das Vorzeichen der Phasendifferenz ist an der Nummer des Ausgangs des Phasenvergleichers erkennbar. Unzulässig ist aber der zum RücksetzenKnown is a phase comparator (Federal Republic of Germany Offenlegungsschrift No. 2707130, described in the prior art), consisting of two clock edge-controlled D-triggers with reset input and a NAND gate with two inputs. The outputs of the two D-triggers for the non-neglected signals provide the third and fourth output signals, respectively. The output of each non-negated signal D-trigger is connected to one input of the NAND gate each. The level of the output of the NAND gate is applied to the reset input of both D-Triggers. The reset input has a higher priority than the clock input. For both D-triggers the D-input is set to high level. In the basic state, both D-triggers are reset. If the frequency equality exists between the two input signals, then the first incoming low-high edge of an input signal sets the corresponding D-trigger and one of the two output signals is thereby activated. The low-high edge of the other input signal, which arrives later by a certain phase difference, now also sets the other D trigger, but thus causes a low level at the output of the NAND gate, which leads to the resetting of both D triggers. The phase difference of the two input signals was thus converted into a corresponding pulse duration, and the sign of the phase difference can be seen at the number of the output of the phase comparator. Inadmissible, however, is the reset (Nl CN(Nl CN СП CSI.CSI CSI. Fig.FIG. 2121 2020 26.26th 28.28th 3232 2727 H L H L H L H L H L H L H L H L H LH L H L H L H L H L H L H L H L Fig. 2Fig. 2 2121 28H
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Fig.3Figure 3
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