DE2949206A1

DE2949206A1 - Digitale phasenvergleichsschalung

Info

Publication number: DE2949206A1
Application number: DE19792949206
Authority: DE
Inventors: Randy Deleon Rhodes
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1979-12-06
Publication date: 1980-06-26
Also published as: GB2039180A; FR2443708A1; GB2039180B; IT7927842A0; JPS5582059A; US4237423A

Description

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US-Ser.No. 967,792

Filed:December 8, 1978 RCA 73220 Dr.ν.Β/Ε RCA Corporation New York (N.Y.) V.St.A. Digitale Phasenvergleichsscha Hung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Phasenvergleichsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, also einen Phasenvergleicher oder Phasendetektor, der mit digitalen Einrichtungen arbeitet.

Eine Phasenvergleichsschaltung ermittelt die Phasenbeziehungen zweier Signale, z.B. eines Referenzsignales und eines sekundären Signales. Typische Phasenvergleichsschaltungen liefern in Kombination mit einem Tiefpaßfilter ein Ausgangssignal, dessen Amplitude eine Funktion der Phasendifferenz der Eingangssignale ist.

Ityiasenvergleichsschaltungen werden häufig in Phasenregelschaltungen (PLL) verwendet, in denen ein örtlich erzeugtes Signal mit einem Referenzsignal synchronisiert wird. Das örtliche Signal wird durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) erzeugt, der durch das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung gesteuert wird. Das Referenzsignal oder eine Unterharmonische (Untervielfaches) dieses Signales werden einem Ebnging und das Signal vom spannungsgesteuerten Oszillator oder eine Unterhatmonisehe hiervon werden einem zweiten Eingang der Phasenvergleichsschaltung zugeführt. Wenn die beiden Signale gegeneinander phasenverschoben sind, liefert die Phasenvergleicftsschaltung ein die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators derart erhöhendes oder verringerndes Signal, daß der Phasenfehler verringert und das Oszillatorsignalsignal wieder im wesentlichen

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in Koinzidenz mit dem Referenzsignal gebracht wird. Wenn dieser Zustand er reicht ist, wird die Amplitude des Ausgangssignals der Phasenvergleichsschaltung durch die elektronische Servo- oder Regelschleife auf dem erforderlichen Wert gehalten.

Im Prinzip besteht die Aufgabe der Phasenvergleichsschaltung darin, positive Energie (Quellenstrom) zu liefern, wenn die Frequenz des Referenzsignales höher ist als die Frequenz des sekundären Signals, bzw. negative Energie (Senkenstrom), wenn die Frequenz des sekundären Signals höher ist als die des Referenzsignals. Der Betrag der gelieferten Energie muß im Verhältnis zur Differenz der Frequenz oder der Phase stehen. Wenn die beiden Signale in Frequenz oder Phase übereinstimmen, sollte die Phasenvergleichsschaltung keine Energie liefern.

Typische Beispiele handelsüblicher Phasenvergleichsschaltungen dieses Typs sind die Phasenregel schaltungen CD 4046 der RCA Corporation und MC 14568 der Motorola Corporation.

Bei Schaltungen dieses Typs besteht das Problem, daß das Ausgangssignal nichtlinear wird, wenn die Phasendifferenz der beiden Eingangssignale in der Nähe von Null liegt. Diese Nichtlinearität ist eine Folge der nicht übereinstimmenden Verzögerungen oder Signallaufzeiten in entsprechenden Einrichtungen der beiden Signalwege der Phasenvergleichsschaltung, die einen Zustand verursachen, wie er im Falle von Regelschwingungen auftritt und unerwünschte Schwankungen des Ausgangssignals zur Folge hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Nichtlinearitäten weitestgehend zu vermeiden und die Anzahl der Einrichtungen im Signalweg, in denen Signalverzögerungen auftretenkönnen, so weit wie möglich zu verringern.

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Diese Aufgabe wird bei einer Phasenvergleichsschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Phasenvergleichsschaltung gemäß der Erfindung spricht nur auf Obergänge der Eingangssignale an und enthält eine Stromquelle, die dreierZistände fähig ist, zwei Steuersignaleingangsklemmen aufweist und einen positiven Strom als Reaktion auf ein Signal an ihrer ersten Steuerklemme, einen negativen Strom als Reaktion auf ein Signal an ihrer zweiten Steuerklemme und sonst den Strom Null liefert. Der Stromquelle werden Signale von einer ersten und einer zweiten bistabilen Schaltung zugeführt, die als Reaktion auf Übergänge oder Signal Sprünge eines vorgegebenen ersten Sinnes in einem Referenzsignal bzw. einem sekundären Signal in den gesetzten Zustand geschaltet werden, vorausgesetzt, daß sich beide bistabilen Schaltungen im zurückgesetzten Zustand befinden. Die zweite bistabile Schaltung wird durch eine erste Impulsformungsschaltung zurückgesetzt, die auf Übergänge oder Signalsprünge im ersten Sinne des Referenzsignales anspricht, vorausgesetzt, daß sich die zweite bistabile Schaltung im gesetzten Zustand befindet, und die erste bistabile Schaltung wird durch eine zweite Impulsformungsschältung zurückgesetzt, die auf im ersten Sinne verlaufende Signalübergänge oder Signalsprünge des sekundären Signals anspricht, vorausgesetzt daß sich die erste bistabile Schaltung in ihrem gesetzten Zustand befindet.

Im folgenden werden Ausfführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Impulsformungsschältung;

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Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer bistabilen Schaltung, die die Funktion des Blocks 11 oder 12 der Phasenvergleichsschaltung gemäß Fig. 1 zuerfüllen vermag;

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Stromquelle mit drei Betriebszuständen;

Fig. 5 ein Zustandsdiagramm für die Schaltung gemäß Fig.1;

Fig. 6 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Eingangs- und Ausgangsströmen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1; und

Fig. 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erftdung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Vergleich der Phase eines Referenzsignals mit der Phase eines sekundären Signales. Das Referenzsignal wird zum Setzen einer ersten bistabilen Schaltung 12 zugeführt, um eine Stromquelle 10 so zu konditionieren, daß sie einen positiven oder Quellenstrom an einer Ausgangsklemme 23 liefert. Das sekundäre Signal wird zum Setzen einer zweiten bistabilen Schaltung 11 zugeführt, um die Stromquelle 10 so zu konditionieren, daß sie einen negativen Strom an der Ausgangsklemme 23 liefert, d.h. einen "Senkenstrom" verlangt. Dasjenige Signal, Referenzsignal oder Sekundärsignal, das zuerst auftritt, steuert die Polarität des Ausgangsstromes. Das anschließende Auftreten des späteren Signales setzt die steuernde bistabile Schaltung zurück und bestellt den von der Stromquelle 10 gelieferten Strom ab. Die Größe der Phasendifferenz wird durch die Dauer des jeweiligen Ausgangsstromimpulses angegeben und die Phasenbeziehung der beiden Signale (voreilend oder nach*-' eilend) wird durch die Polarität des Ausgangsstromes angegeben.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 werden das Referenzsignal und das mit ihm in der Phase oder Frequenz zu vergleichende

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sekundäre Signal einer Klenme 15 bzw. einer Klemme 16 zugeführt. Das Referenzsignal wird der Eingangsklemme einer Impulsformungsschaltung 14 und außerdem der Eingangsklemme"in" der bistabilen Schaltung 12 zugeführt. Das sekundäre Signal wird einer entsprechenden ImpulsformungsschaUung 13 und bistabilen Schaltung 11 zugeführt.

Die Impulsformungsschaltungen 13 und 14 erzeugen Impulse als Reaktion auf Signalübergänge oder Signalsprünge eines ersten Sinnes an ihren Eingangsklemnen, sie sprechen jedoch nicht auf Signalübergänge oder Signalsprünge eines zweiten, dem ersten entgegengesetzten Sinnes an. Für die folgende Beschreibung soll angenommen werden, daß die Signalübergänge des ersten Sinnes in Richtung positiveren Potentials verlaufen, es kann sich jedoch auch ebenso um in negativer Richtung verlaufende Signalübergänge oder Kombinationen von in positiver und in negativer Richtung verlaufende Signalübergänge handeln. Die Ausgangssignale der Impulsformungsschaltungen 13 und 14, die an Anschlüssen 18 bzw. 17 zur Verfügung stehen, haben eine solche Dauer und Polarität, daß sie die bistabilen Schaltungen 12 bzw. 11 zurückzusetzen vermögen. Die Impulsformungsschaltungen 13 und 14 werden daran gehindert, den Anschlüssen 18 bzw. 17 Ausgangs impulse zuzuführen, wenn ihren B-Eingangsklemmen Logik- oder Sperrsignale zugeführt werden. Die Sperrsignale, die an Verbindungsleitungen 21 bzw. 22 liegen, treten immer dann auf, wenn sich die betreffende bistabile Schaltung 12 bzw. 11 im zurückgesetzten Zustand befindet. Zusammenfassend ist also zu sagen, daß keine Impulsformungsschaltung zwei aufeinanderfolgende Ausgangssignale liefern kann, die Ausgangsimpulse der Impulsformungsschaltungen nüssen sich vielmehr abwechseln.

Fig. 2 ist ein Beispiel einer Schaltungsanordnung, die die getastete Impulsformungsfunktion auszuüben vermag, die dem Block 13 in Fig. 1 zugeordnet ist. Die mit einem Akzent versehenen Bezugszeichen entsprechen den Bezugszeichen ohne Akzent in Fig. I.Die Schaltung gemäß F1g. 2 enthält ein Verknüpfungsglied 30 in Form eines konventionellen UND-Gliedes, das ein Ausgangssignal hohen Logikwertes nur dann liefert, wenn an

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beiden Eingangsklemmen ein Signal hohen Logikwertes liegt. Wenn an der Eingangsklemme B ein Signal hohen Logikwertes liegt und der Eingangsklemme 16" ein Impuls zugeführt wird, wird dieser Impuls durch eine Schaltungsanordnung aus einem Widerstand R und einem Kondensator C differenziert und dem zweiten Eingang des UND-GLiedes 30 zugeführt. Die Dauer des differenzierten Impulses hängt von den Werten des Widerstandes R und des Kondensators C ab und das UND-Glied 30 liefert dementsprechend auf einer Ausgangsleitung 18' einen Ausgangsimpuls, dessen Dauer dem Produkt aus dem Widerstandswert von R und dem Kapazitätswert von C proportional ist. Diese Schaltung spricht nur auf die positiven Übergänge oder Flanken der der Klemme 16' zugeführten Impulse an. Ein niedriges Potential an der Klemme B verhindert, daß an der Ausgangsklemme 18' irgendwelche Impulse auftreten.

Die bistabile Schaltung 12 und in entsprechender Weise die bistabile Schaltung 11 haben jeweils zwei stabile Zustände, die als "gesetzt" und "zurückgesetzt" bezeichnet werden sollen. Es sei ferner angenommen, daß auf der Ausgangsverbindung 21 im gesetzten Zustand ein Signal hohen Logikwertes und im zurückgesetzten Zustand ein Signal niedrigen Logikwertes auftreten. Die bistabile Schaltung spricht auf Signalübergänge oder -Sprünge an ihrer Eingangsklemme "jjn" lediglich hinsichtlich der Umschaltung ihres Betriebszustandes von rückgesetzt auf gesetzt an, während sie auf Impulse an ihrer Rückstellklemme R nur hinsichtlich der Umschaltung ihres logischen Zustandes von gesetzt auf rückgesetzt anspricht. Die bistabilen Schaltungen 11 und 12 sprechen auf die Rücksetzimpulse immer an, wenn ein solcher Impuls angelegt wird. Sie sind jedoch so ausgelegt, daß sie auf Signalsprünge an ihren "in"-Klemmen nur dann ansprechen, wenn beide bistabilen Schaltungen 11 und 12 sich im zurückgesetzten Zustand befinden. Dies wird dadurch erreicht, daß man die auf den Verbindungen 21 und 22 liegenden Ausgangssignale oder Komplemente dieser Ausgangssignale der einen bistabilen Schaltung als Sperrsignal der anderen bistabilen Schaltung zuführt.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für eine bistabile Schaltung der oben erwähnten Art ist in Fig. 3 dargstellt und arbeitet mit

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einem Flipflop 60 vom D-Typ und einem ODER-Glied 61 mit negierten Eingängen. Das ODER-Glied 61 liefert ein Signal hohen Logikwertes an einen Daten- oder D-Eingang des Flipflops 60, wenn einer ihrer Eingangsklemmen oder beiden Eingangsklemmen ein Signal niedrigen Logikwertes zugeführt wird. Das Flipflop 60 gehört einem Typ an, bei dem das Logiksignal, das unmittelbar vor dem Auftreten eines positiven Oberganges oder Spannungssprunges an einer Takteingangskleime C. an einer D-Eingangsklemme lag, gespeichert wird und bleibt, d.h. also daß das Flipflop in diesem Zustand mindestens bis zum nächstfolgenden positiven Signalübergang am Takteingang C. bleibt. Wenn beim Auftreten eines positiven Signalüberganges an der Takteingangsklemme C. ein Signal hohen Logikwertes an der Dateneingangsklemme D liegt, wird das Flipflop in seinen gesetzten Zustand geschaltet und an seinem Ausgang Q tritt ein Signal hohen Logikwertes auf. Der Ausgang φ des Flipflops 60 ist das Komplement von Q. Wenn also Q einen hohen Wert hat, hat (J einen niedrigen Wert und das ODER-Glied wird in den Zustand versetzt, der Dateneingangsklemme D ein Signal hohen Logikwertes zuzuführen. Anschließende Signalübergänge, die der Takteingangsklemme C. zugeführt werden, haben keinen Einfluß auf den Zustand des Flipflops 60, bis dieses durch einen der Klemme 17' zugeführten Rücksetzimpuls zurückgesetzt worden ist.

Im zurückgesetzten Zustand liefert der Ausgang ÖT ein Signal hohen Logikwertes über eine Verbindung 63 an das ODER-Glied 61. Um das ODER-Glied 61 durchzuschalten, so daß es ein weiteres Signal hohen Logikwertes über die Verbindung 62 an den Dateneingang D liefert, muß an seinem zweiten Eingang B ein Signal niedrigen Logikwertes auftreten; dieser Eingang is über die Verbindung 21' mit dem Ausgang Q der zugehörigen Schaltung verbunden, z.B. mit der Schaltung 12 in Fig. 1. Die Bedingung, daß die bistabile Schaltung auf positive Signaländerungen an ihrer Eingangsklemme nur dann anspricht, wenn sich beide bistabilen Schaltungen im zurückgesetzten Zustand befinden, ist also erfüllt.

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Die letzte Einheit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ist die Stromquelle 10. Diese liefert einen Ausgangsstrom positiver Polarität für ein Signal hohen Logikwertes, das einer ersten Steuereingangsklemme über die Verbindung 21 zugeführt wird, einen Ausgangsstrom negativer Polarität für ein Signal hohen Logikwertes, das einer zweiten Steuereingangsklemme über die Verbindung 22 zugeführt wird, und den Strom Null von einer im wesentlichen unendlichen Quellenimpedanz für Signale gleicher Logikwerte an den beiden Steuereingangsklemmen.

Fig. 4 zeigt eine solche Stromquelle zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das drei Zustände anzunehmen vermag. Sie enthält einen P-Kanal-Feldeffekttransistor vom Anreicherungs- oder Stromerhöhungstyp, der mit seiner Source-Elektrode an eine positive Potentialquelle V^, mit seiner Drain-Elektrode an eine Ausgangsklemme 23' angeschlossen ist und Strom abgibt, also als Stromquelle arbeitet, wenn er durch ein Signal niedrigen Logikwertes an seiner Steuerelektrode 54 aufgetastet wird. Die Stromquelle enthält ferner einen N-Kanal-Feldeffekttransistor 53 vom Anreicherungstyp, der mit seiner Quellenelektrode an ein relativ negatives Potential V<.~ angeschlossen ist, mit seiner Drain-Elektrode an die Ausgangsklemme 23' angeschlossen ist und Strom aufnimmt, also als Stromsenke arbeitet, wenn er durch ein Signal hohen Logikwertes an seiner Steuerelektrode 55 aufgetastet wird. Zwei Inverter 56 und 57, ein NOR-Glied 51 und ein ODER-Glied 50 bilden ein Steuerschaltnetz, das ein niedriges Potential an der Steuerelektrode 54 nur dann erzeugt, wenn auf der Verbindung 21' ein Signal hohen Logikwertes und auf der Verbindung 22' ein Signal niedrigen Logikwertes liegen. Das Steuerschaltnetz liefert ferner ein Signal hohen Logikwertes an die Steuerelektrode 55 nur unter der Bedingung, daß ein Signal niedrigen Logikwertes auf der Verbindung 21' und ein Signal hohen Logikwertes auf der Verbindung 21' liegen. Wenn Signale niedrigen Logikwertes oder Signale hohen Logikwertes auf den beiden Verbindungsleitungen 21' und 22' liegen, sind beide Transistoren 52 und 53 gesperrt und trennen den Ausgang bei 23' praktisch ab. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 ist nur ein Beispiel für eine solche Stromquelle 10, man kann sie auch auf andere Weise realisieren.

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Die Phasendetektor- oder Phasenvergleichsschaltung gemäß Fig. 1 hat vier stabile Zustände, die sich dadurch manifestieren, daß die bistabilen Schaltungen 11 und 12 entweder beide gesetzt sind, beide zurückgesetzt sind, daß die bistabile Schaltung 11 gesetzt und die bistabile Schaltung 12 zurückgesetzt ist und schließlich daß die bistabile Schaltung 11 zurückgesetzt und die bistabile Schaltung 12 gesetzt ist. Die Folge der Zustandsänderungen und die Arbeitsweise der Schaltung sind in Fig. 5 durch ein Zustandsdiagramm dargestellt. Jeder der vier Kreise stellt einen der vier möglichen Zustände dar. Die linke Ziffer im Kreis stellt den Zustand der bistabilen Schaltung 12 dar, wobei die Ziffer Null den zurückgesetzten und die Ziffer 1 den gesetzten Zustand bedeuten. Die rechte Ziffer gibt in entsprechender Weise den Zustand der bistabilen Schaltung 11 an. Die Pfeile zwischen den Zustandskreisen geben die Richtung der Zustandsänderung fur einen in positiver Richtung verlaufenden Obergang oder Sprung desjenigen Signales an, das durch einen neben dem Pfeil stehenden Buchstaben identifiziert wird, wobei R das Referenzsignal und S das sekundäre Signal bedeuten.

Wenn die Phasenvergleichsschaltung beispielsweise Im Zustand "10" arbeitet, ist die bistabile Schaltung 12 gesetzt und die bistabile Schaltung 11 zurückgesetzt. Hierdurch wird die Impulsformungsschaltung 13 in einen Zustand versetzt, daß sie ein Signal vom Anschluß 16 zu empfangen vermag, während die Impulsformungsschaltung 14 durch das Logiksignal gesperrt ist, das vom Ausgang Q der bistabilen Schaltung 11 dem Eingang B der Schaltung 14 zugeführt ist. Ein der Eingangskienme 16 zugeführtes Signal« S, erzeugt In der Schaltung 13 einen Rücksetzimpuls, der die bistabile Schaltung 12 zurücksetzt und die Phasenvergleichsschaltung in den Zustand "00" schaltet, in dem die bistabilen Schaltungen also beide zurückgesetzt sind. Im Zustand "10" kann das Signal S die bistabile Schaltung 11 nicht setzen, da sich beide bistabilen Schaltungen im zurückgesetzten Zustand befinden müssen, wenn eine dieser Schaltungen auf ein"in"-Signa1 ansprechen soll. Man beachte, daß wenn in beiden Signalen R und S gleichzeitig ein positiver Obergang auftritt, während sich die Phasenvergleinschaltung \m

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Zustand "10" befindet, die gleiche Zustandsänderung eintritt. Im gesetzten Zustand ist die bistabile Schaltung 12 unempfindlich gegen spätere übergänge an seiner "in"-Klemme, bis sie zurückgesetzt wird, und die Schaltung 14 kann keinen Rücksetzimpuls erzeugen, da sie im Zustand "10" gesperrt ist. Das Signal S arbeitet, wie wenn es für sich allein zugeführt würde. Diese Zustandsänderungen sind in Fig. 5 durch den oberen Pfeil S/RS zwischen den Kreisen "00" und "10" dargestellt. Alle anderen Zustandsänderungen für mögliche positive Signalübergänge sind in dem Diagramm in entsprechender Weise dargestellt.

Fig. 6 zeigt graphisch einen typischen Funktionsablauf der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1. In der Zeitspanne 100 eilt das Referenzsignal dem sekundären Signal vor bzw. letzteres eilt ersterem nach. Die Stromquelle 10 liefert in der Zeitspanne zwischen dem ins Positive gehenden Signalsprung des Referenzsignals und dem ersten nachfolgenden, ins Positive gehenden Signaisprung des sekundären Signals einen positiven Ausgangsstrom, d.h. sie wirkt in dieser Zeitspanne als Stromquelle. In der mit 200 bezeichneten Zeitspanne eilt das sekundäre Signal dem Referenzsignal vor bzw. letzteres eilt ersterem nach und die Stromquelle nimmt in der Zeitspanne zwischen dem positiven Signalsprung des sekundären Signals und dem ersten nachfolgenden positiven Signalsprung des Referenzsignales Strom auf, d.h. sie liefert einen negativen Strom oder wirkt als "Stromsenke". In der mit 300 bezeichneten Zeitspanne weichen die Phasen- und Frequenzverhältnisse des Referenzsignals und des sekundären Signals stark voneinander ab und diese Abweichung drückt sich in dem langen positiven Ausgangsstromimpuls während dieser Zeitspanne aus.

In der mit 400 bezeichneten Zeitspanne fallen schließlich die positiven übergänge beider Signale zeitlich zusammen, so daß keine Änderung des Ausgangsstromes auftritt. Es sei darauf hingewiesen, daß der Zwischenzustand des Ausgangsstroms, der mit HiZ bezeichnet ist, anzeigen soll, daß die Stromquelle keinen S trom liefert oder aufnimmt und an ihrer Ausgangskiemme eine im wesentlichen unendliche Impedanz darbietet.

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Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Phasenvergleichsschaltung des anhand von Fig. 1 erläuterten Typs, die mit den in Fig. 3 dargestellten bistabilen Schaltungen arbeitet und außerdem ein Ausgangssignal liefert, das anzeigt, wenn die Eingangssignale phasengleich oder synchronisiert sind. Die Steuerpotentiale für die dreier Zustände fähige Stromquelle 10' werden durch eine Exklusiv-NOR-Schaltung 70 abgefühlt, die für Signale gleichen Logikwertes an ihren beiden Eingängen ein Ausgangssignal hohen Logikwertes und für Signale unterschiedlicher Logikwerte an ihren Eingängen ein Ausgangssignal niedrigen Logikwertes liefert. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß bei Phasengleichheit der beiden Eingangssignale, also bei gleichzeitigem Auftreten von positiven Signalübergängen in beiden Signalen, die Ausgangszustände der bistabilen Schaltungen 11 und 12, die die Stromquelle 10 steuern, gleich sind (dies ist aus den übergängen zwischen den mit "00" und "11" bezeichneten Zuständen ersichtlich). Ein Signald hohen Logikwerts an einer Ausgangsklemme 71 des NOR-Gliedes 70 zeigt daher an, daß die Phasen des Referenzsignales und des sekundären Signales übereinstimmen.

Bei der Phasenvergleichsschaltung gemäß Fig. 7 sind die Impulsformungsschaltungen 13' und 14' mit D-Flipflops verwirklicht. Die Daten- oder D-Eingangsklemmen sind mit einem Punkt verbunden, an dem ein einen hohen Logikwert entsprechendes Potential liegt, so daß das Auftreten eines positiven Signalüberganges am Takteingang C. das betreffende Flipflop in den gesetzten Zustand umschaltet, d.h. daß der Ausgang Q einen hohen Wert annimmt, wenn keine Rücksetzsignale auftreten. Das Ausgangssignal der Impulsformungsschaltung 14' dient zum Rücksetzen des D-Flipflops 30 der bistabilen Schaltung 11' und der komplementäre Ausgang φ des Flipflops 30 ist zum Zurücksetzen des Flipflops 14' geschaltet. Wenn sich die bistabile Schaltung ]]' im gesetzten Zustand befindet, liegt am Ausgang IJ^-des Flipflops 30 ein Signal niedrigen Logikwertes und das Potential an seiner Rücksetzklemme muß niedrig sein, d.h. die Impulsformungsschaltung 14' befindet sich im zurückgesetzten Zustand. Das Potential an der Rücksetzklemme R¹ der Impulsformungsschaltung 14' hat einen niedrigen Logikwert. Ein der Klemme

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15* zugeführter positiver Impuls setzt das Flipflop 14', wodurch das Flipflop 30 zurückgesetzt wird, so daß an seinem Ausgang 1$ ein Signal hohen Logikwerts auftritt, das seinerseits die Impulsformungsschaltung 14' über die Verbindung 19' zurücksetzt. Der durch die Impulsformungsschaltung 14' erzeugte Impuls hat eine Dauer, die gleich der für die Rücksetzung des FIiflops 30 erforderlichen Zeitspanne zuzüglich der inhärenten Rücksetzverzögerung im Flipflop 14' ist. Abgesehen von den Unterschieden in den Impulsformungsschaltungen arbeitet die Phasenvergleichsschaltung gemäß Fig. 7 als Ganzes wie die Meßfigur 1.

Aus der obigen Erläuterung der Erfindung ist ersichtlich, daß die zeitbestimmenden Steuerpotentiale, die der Stromquelle 10 über die Verbindungen 21 und 22 zugeführt werden, in Vorwärtssignaiwegen erzeugt werden, die durch Obergänge in den Referenz- oder sekundären Eingangssignalen ausgelöst werden und unabhängig von irgendwelchen Rückführungsschleifen sind. Die beiden Signalwege sind vollständig unabhängig voneinander, soweit es Signal Verzögerungen betrifft, was das Problem des Abgleichs interner Signallaufzeiten in der Schaltung und das Speisen der Stromquelle 10 Mit gleichzeitigen, gleichartigen Steuersignalen bei gleichzeitig auftretenden Eingangssignalen erleichtert.

Die beschriebenen Schaltwerke und Schaltnetze lassen sich selbstverständlich auch durch andere Kombinationen von Verknüpfungs- und Schaltgliedern realisieren.

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Claims

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I)It. DIHTKH ν. BKZOLI) 2 9 A 9 2 0 6

I)I I'L. ΙΝ(ί. I'KTKH SfII C'TZ I)IlM,. I.\(i. \VOI.K<iAN<i HKUSKKH

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US-Ser.No. 967,792

Filed: December 8, 1978 RCA 73220 Dr.ν.Β/Ε

RCA Corporation

New York (N.Y.) V.St.A.

Digitale Phasenvergleichsschaltung Patentansprüche

(iJ Digitale Phasenvergleichsschaltung mit zwei Eingängen

für Eingangssignale, deren Phasen zu vergleichen sind, gekennzei chnet durch

eine Stromquelle (10), die zwei Steuerklemmen (21, 22) aufweist und einen Strom liefert, welcher eine erste Polarität hat, wenn an der ersten Steuerklemme ein erstes Steuersignal und an der zweiten Steuerklemme kein zweites Steuersignal liegen, welcher eine zweite Polarität hat, wenn an der zweiten Steuerklemme das zweite Steuersignal und an der ersten Steuerklemme kein erstes Steuersignal liegen, und welcher im wesentlichen den Wert Null hat, wenn das erste und das zweite Steuersignal gleichzeitig an der ersten bzw. zweiten Steuerklemme auftreten;

eine erste und eine zweite bistabile Schaltung (11, 12), welche ein Steuersignal an die erste bzw. zweite Steuerklemme (21, 22) liefern, Sperrsignale erzeugen und jeweils einen gesetzten oder einen rückgesetzten Zustand an-

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ORIGINAL INSPECTED

zunehmen vermögen, im einen dieser Zustände ein Potential entsprechend dem jeweiligen Steuersignal und im rückgesetzten Zustand das Sperrsignal liefern, welche ferner durch einen feststellbaren Übergang des ersten bzw. zweiten Eingangssignales in den gesetzten Zustand umschaltbar sind, wenn beide bistabile Schaltungen sich im rückgesetzten Zustand befinden, und welche durch einen Rücksetzintpuls an einer Rücksetzklemme (R) unbedingt in den zurückgesetzten Zustand schaltbar sind;

eine erste Impulsformungsschaltung (14), welche in Abwesenheit eines Sperrsignals von der ersten bistabilen Schaltung (11) Rücksetzimpulse an die erste bistabile Schaltung in Ansprache auf feststellbare Obergänge des zweiten Eingangssignales liefert; und

eine zweite Impulsformungsschaltung (13), die in Abwesenheit eines Sperrsignales von der zweiten bistabilen Schaltung (12) Rücksetzimpulse an die zweite bistabile Schaltung in Ansprache auf feststellbare übergänge des ersten Eingangssignales liefert.
2. Phasenvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden bistabilen Schaltungen jsweiIs enthalten :

eine eines gesetzten und eines rückgesetzten Zustandes fähige Flipflop-Schaltung mit einer ersten Ausgangsklerme (Q), an der das Steuersignal verfügbar ist, einer Rücksetzklemme R zur Zuführung der Rücksetzimpulse, einer Taktklemme (in) zur Zuführung des Eingangssignals, einer zweiten Ausgangsklemme (IJ) zur Erzeugung eines dem Steuersignal komplementären Ausgangssignals, und einer Dateneingangsklemme (D), welche Flipflopschaltung beim Anlegen eines Signales an die Takteingangsklemme das Signal, das unmittelbar vor dem Takteingangssignal an der Dateneingangsklemme lag, als Steuer- oder Logiksignal der ersten Ausgangsklemme zuführt und hält; und eine Logikschaltung (61) mit einem Ausgangsanschluß (62) zum Zuführen eines Signales an die Dateneingangsklemme (D) und mit einer ersten sowie einer zweiten Eingangsklemme (63, B) zum Anlegen des Sperrsignals bzw. komplementären Ausgangssignals von der Flipflopschaltung, welche Logikschaltung ein Ausgangssignal liefert, das einen Setzpotentialwert liefert, vorausgesetzt daß mindestens einer ihrer Eingangsklemmen ein Rücksetzpotentialwert zugeführt ist.

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3. Phasenvergleichsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, d adurch gekennzeichnet, daß die Impulsformungsschaltungen jeweils enthalten:

eine Flipflopschaltung mit einer Dateneingangsklemme (D), einer Takteingangsklemme (CL) und einer Ausgangsklemme (Q), bei welcher das Logikpotential, das unmittelbar vor dem Anlegen eines Signals an die Takteingangsklemme an der Dateneingangsklemme lag, als Antwort auf einen Signallibergang an der Takteingangsklemme auf die Ausgangsklemme übertragen und an dieser gehalten wird, welche Flipflopschaltung ferner eine Rücksetzeingangsklemme (R) zum Anlegen von Sperrimpulsen aufweist und bei welcher Flipflopschaltung die Wirkungen der Takt- und Datensignale, die ihr zugeordnet werden, der des der Rücksetzklemme zugeordneten Signals untergeordnet sind, und eine Einrichtung zum Anlegen eines entsprechenden Eingangssignales an die Takteingangsklemme sowie eine Einrichtung zum Anlegen eines Ausgangssignales, das an der Ausgangsklemme zur Verfügung steht, als Rücksetzsignal an die zugehörige bistabile Schaltung.

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