NL192167C - Digitale fasevergelijkingsschakeling. - Google Patents

Description

1 192167

Digitale fasevergelijkingsschakeling

De uitvinding heeft betrekking op een digitale fasevergelijkingsschakeling, omvattende: - een eerste signaalingangsaansluiting voor ontvangst van een referentiesignaal; 5 - een tweede signaalingangsaansluiting voor ontvangst van een aan fasevergelijking met het referentiesignaal te onderwerpen ingangssignaal; - twee bistabiele schakelelementen met elk een instelaansluiting, een terugstelaansluiting en een uitgangsaansluiting; en - een eerste en een tweede poortschakeling met elk een uitgangsaansluiting en een eerste en een tweede 10 ingangsaansluiting, waarbij de eerste signaalingangsaansluiting is gekoppeld met de eerste ingangs- aansluiting van de eerste poortschakeling en de tweede signaalingangsaansluiting is gekoppeld met de eerste ingangsaansluiting van de tweede poortschakeling, de uitgangsaansluiting van de eerste poortschakeling is verbonden met de instelaansluiting van het eerste bistabiele schakelelement en de uitgangsaansluiting van de tweede poortschakeling is verbonden met de instelaansluiting van het tweede bistabiele 15 schakelelement, de eerste ingangsaansluiting van elk van de poortschakelingen is verbonden met de terugstelaansluiting van het bistabiele schakelelement waarvan de instelaansluiting is verbonden met de uitgangsaansluiting van de andere poortschakeling, en de uitgangsaansluiting van elk van de bistabiele schakelelementen is gekoppeld met de tweede ingangsaansluiting van de poortschakeling waarvan de uitgangsaansluiting is verbonden met de instelaansluiting van het andere bistabiele schakelelement.

20 Een dergelijke digitale fasevergelijkingsschakeling is bekend uit de publicatie IEEE Spectrum 5 (1968, 01)1,90/95.

Bij de bekende fasevergelijkingsschakeling zijn de eerste ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling afzonderlijk veifoonden met de uitgangsaansluiting van een poortschakeling van een ander paar poortschakelingen met elk een eerste en een tweede ingangsaansluiting, waarbij de eerste 25 ingangsaansluiting van elk van de poortschakelingen van het ander paar poortschakelingen afzonderlijk is verbonden met een van de signaalingangsaansluitingen en de tweede ingangsaansluiting van elk van de poortschakelingen van het ander paar poortschakelingen door middel van een vertragingselement zijn gekoppeld met de uitgangsaansluitingen van een derde bistabiel schakelelement, waarvan de stel- en de terugstelaansluiting afzonderlijk zijn verbonden met de signaalingangsaansluitingen. Verder zijn bij deze 30 fasevergelijkingsschakeling de uitgangsaansluitingen van het eerste en het tweede bistabiele schakelelement afzonderlijk door middel van een vertragingselement gekoppeld met de tweede ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling.

De in de koppelingen toe te passen vertragingselementen zijn als onderdeel van een geïntegreerde halfgeleiderschakeling moeilijk te vervaardigen.

35 De uitvinding beoogt te voorzien in een digitale fasevergelijkingsschakeling met een eenvoudige opbouw, die door toepassing van werkwijzen voor het vervaardigen van geïntegreerde halfgeleiderschakelingen kan worden vervaardigd.

Daarvoor heeft een digitale fasevergelijkingsschakeling van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding het kenmerk dat, dat de signaalingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de eerste 40 ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling en de koppeling tussen de uitgangsaansluitingen van de bistabiele schakelelementen en de tweede ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling bestaat uit een derde poortschakeling met vier ingangsaansluitingen en een uitgangsaansluiting, waarvan de uitgangsaansluiting is verbonden met de tweede ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling, twee ingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de 45 uitgangsaansluitingen van de bistabiele schakelelementen en de overige twee ingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de eerste ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling.

Opgemerkt wordt dat uit het Duitse ’’Offenlegungsschrift” 2.932.745 een digitale fasevergelijkingsschakeling bekend is, waarbij de temgstelaansluitingen van twee bistabiele schakelelementen gemeen-50 schappelijk zijn verbonden met de uitgangsaansluiting van een poortschakeling met vier ingangsaansluitingen, waarvan twee ingangsaansluitingen zijn verbonden met de uitgangsaansluitingen van de bistabiele schakelelementen en de overige twee ingangsaansluitingen zijn verbonden met de uitgangsaansluitingen van een eerste en een tweede poortschakeling met twee ingangsaansluitingen, waarvan een ingangsaansluiting rechtstreeks is verbonden met één van de ingangssignaalaansluitingen voor het 55 referentiesignaal of voor het aan fasevergelijking te onderwerpen ingangssignaal.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening tonen: 192167 2 figuur 1 een blokschema van de fasevergelijkingsschakeling volgens het Duitse ’’Offenlegungsschrift” 2.932.745; figuren 2A-2D en 3A-3D enige golfvormen ter verduidelijking van de werking van de fasevergelijkingsschakeling volgens figuur 1; 5 figuren 4 en 5 toestandsovergangsdiagrammen ter verduidelijking van het stabiele punt van de fasevergelijkingsschakeling volgens figuur 1; figuur 6 een toestandsovergangsdiagram ter verduidelijking van het stabiele punt van een digitale fasevergelijkingsschakeling; en figuur 7 een blokschema van een als geïntegreerde halfgeleiderschakeling uit te voeren digitale 10 fasevergelijkingsschakeling met een eenvoudige opbouw.

Figuur 1 toont het blokschema van een bij een als fasevergrendelde lus uitgevoerde schakeling toe te passen digitale fasevergelijkingsschakeling volgens het Duitse ’’Offenlegungsschrift” 2.932.745.

Bij de schakeling volgens figuur 1 wordt aan een ingangsaansluiting 1a een referentiesignaal f1 15 ontvangen, terwijl aan een ingangsaansluiting 1b een bijvoorbeeld van een spanningsgeregelde oscillator afkomstig oscillatiesignaal f2 wordt ontvangen. De verwijzingscijfers 2-10 hebben in figuur 1 betrekking op respectieve NIET-EN-poortschakelingen, waarbij ieder paar 2 en 9, 3 en 4, 5 en 6 en 7 en 10 van deze schakeling tezamen een flipflop vormen. Aan twee uitgangsaansluitingen 11a en 11b van de fasevergelijkingsschakeling verschijnen signalen, welke overeenkomen met het faseverschil tussen het 20 genoemde referentiesignaal f1 en het oscillatiesignaal f2.

Wanneer bij een dergelijke fasevergelijkingsschakeling de frequentie van het via de ingangsaansluiting 1b toegevoerde oscillatiesignaal f2 lager ligt dan die Van het via de ingangsaansluiting 1a toegevoerde referentiesignaal f1( welke situatie in de figuren 2A en 2B is weergegeven, zullen aan de beide uitgangsaansluitingen 11a en 11b respectievelijk de signalen S0i en Sq2 volgens de figuren 2C en 2D verschijnen.

25 Het aan de uitgangsaansluiting 11a verschijnende signaal S01 vertoont een periode van langere duur, waarin het signaal het lage niveau ”0” vertoont, indien de frequentie van het oscillatiesignaal f2 lager ligt, in vergelijking met de frequentie van het referentiesignaal f1f terwijl het aan de uitgangsaansluiting 11b verschijnende signaal S02 voortdurend het hoge niveau ”1” vertoont. Wanneer deze beide signalen S01 en S02 als regelspanningssignaal aan een spanningsgeregelde oscillator worden toegevoerd, is het mogelijk om 30 deze laatstgenoemde zodanig bij te regelen, dat de frequentie en de fase van het oscillatiesignaal f2 dezelfde richting als die van het referentiesignaal f1 krijgen.

Wanneer de frequentie van het oscillatiesignaal f2 daarentegen gelijk aan die van het referentiesignaal f-, is, doch in fase met een bedrag op het referentiesignaal f1 naijlt, welke situatie in de figuren 3A en 3B is weergegeven, zullen aan de respectieve uitgangsaansluitingen 11a en 11b de respectieve signalen S01 en 35 S02 volgens de figuren 3C en 3D verschijnen. Het aan de uitgangsaansluiting 11a verschijnende signaal S01 zal slechts periodiek gedurende een met het faseverschil overeenkomende periode het lage niveau ”0” vertonen, terwijl het aan de andere uitgangsaansluiting 11b verschijnende signaal S02 voortdurend het hoge niveau ”1” vertoont. Wanneer deze uitgangssignalen S01 en S02 volgens de respectieve figuren 3C en 3D als spanningsregelsignaal aan een spanningsgeregelde oscillator worden toegevoerd, kan een zodanige 40 bijregeling van de oscillator worden verkregen, dat de fase van het oscillatiesignaal f2 dezelfde richting als die van het referentiesignaal f1 krijgt.

Zoals in het voorgaande is beschreven, kunnen aan de uitgangsaansluitingen 11a en 11b van de fasevergelijkingsschakeling volgens figuur 1 met het faseverschil tussen het oscillatiesignaal f2 en het referentiesignaal f! overeenkomende signalen S01 en worden verkregen. Door bijregeling van een 45 spanningsgeregelde oscillator met deze uitgangssignalen S01 en S02 kunnen zowel de frequentie als de fase van het oscillatiesignaal f2 met die van het referentiesignaal ft in overeenstemming worden gebracht.

Voorafgaande aan een beschrijving van een ais geïntegreerde halfgeleiderschakeling uit te voeren digitale fasevergelijkingsschakeling met een eenvoudige opbouw volgt eerst aan de hand van figuur 4 een beschouwing van de verschillende toestandsovergangen, welke zich voordoen bij de fasevergelijkings-50 schakeling volgens figuur 1. Experimenteel werd vastgesteld, dat de fasevergelijkingsschakeling 8 stabiele toestanden U.,, U2, Oi, 02, 03, 04, D1 en D2 doorloopt.

Daarbij blijken de respectievelijk aan de signaaluitgangsaansluitingen 11a en 11b (zie figuur 1) verschijnende signalen S01 en S02 de respectieve wanden ”0” en ”1” te vertonen in de toestanden U1 en U2, de respectieve waarden ”1” en ”1” in de toestanden 0^ 02, 03 en 04 en de respectieve waarden ”1” en ”0” 55 in de toestanden D1 en D2. Derhalve kan worden gesteld, dat deze acht stabiele toestanden U.,, U2, O.,, 02, 03, 04, D1 en D2 kunnen worden gegroepeerd volgens bijvoorbeeld 3 verzamelingen, zoals figuur 5 laat zien.

Claims (5)

1. 3 192167 Op soortgelijke wijze kan nu worden gesteld, dat wanneer voor een fasevergelijkingsschakeling van 3 stabiele toestanden U, O en D wordt uitgegaan (U: S01 = ”0” en S02 = ”1”; O: S01 = ”1” en S02 = ”1”; en D: S01 = ”1” en S02 = ”0”) en indien de toestandsovergangen van de fasevergelijkingsschakeling zich voltrekken volgens het diagram in figuur 6, aan de signaaluitgangsaansluitingen dezelfde uitgangssignalen 5 worden verkregen als bij de fasevergelijkingsschakeling volgens figuur 1. Figuur 7 toont het blokschema van een als geïntegreerde halfgeleiderschakeling uit te voeren digitale fasevergelijkingsschakeling met een eenvoudige opbouw. De fasevergelijkingsschakeling omvat twee flipflops Sa, Sb, die elk, op de klassieke wijze worden gevormd door een combinatie van twee kruislings verbonden NIET-OF-poortschakelingen.
2. 10 De schakeling is voorzien van een ingangsaansluiting 1a voor het aan fasevergelijking met referenöe-signaal te onderwerpen signaal f2, en een aansluiting 1b voor toevoer van het referentiesignaal f,. De ingangsaansluiting 1a is verbonden met een eerste ingangsaansluiting van een eerste poort-schakeling 14a, terwijl de tweede ingangsaansluiting 1b verbonden is met een eerste ingangsaansiuitmg van een tweede poortschakeling 14b.
3. 15 De uitgangsaansluitingen van beide poortschakelingen 14a, respectievelijk 14b zijn verbonden met de stelingangsaansluitingen Sa, respectievelijk Sb van de eerste, respectievelijk tweede flipflopschakeling 15a, 15b. Verder is de ingangsaansluiting 1a verbonden met de terugstelingangsaansluiting Rb van de tweede flipflop, terwijl de tweede ingangsaansluiting 1 b verbonden is met de terugstelingangsaansluiting Ra van de 20 eerste flipflop 15a. Verder is een derde poortschakeling, in dit geval een NIET-OF-poortschakeling 17 in de schakeling opgenomen, die voorzien is van vier ingangsaansluitingen en van één uitgangsaansluiting. De uitgangs-aansluiting van deze NIET-OF-poortschakeling is verbonden met de tweede ingangsaansluiting van de poortschakeling 14a en met de tweede ingangsaansluiting van de tweede poortschakeling 14b.
4. 25 Beide uitgangsaansluitingen Qa, Qb van de flipflops 15a, 15b zijn vetbonden met een ingangsaarvskirting van de poortschakeling 17, terwijl beide ingangsaansluitingen 1a, 1b van de schakeling verbonden z$n met een ingangsaansluiting van de poortschakeling 17. De uitgangsaansluitingen Qa, Qb van beide flipflops 15a, 15b zijn verbonden met de uitgangsaansluitingen S0, respectievelijk S01 van de schakeling. Hierbij dient de van vier ingangsaansluitingen 30 voorziene poortschakeling 17 als startpulsgenerator, en als poortschakeling om te verhinderen, dat de flopflops 15a en 15b naar hun steltoestand overgaan. 35
5. 1. Digitale fasevergelijkingsschakeling, omvattende: - een eerste signaalingangsaansluiting voor ontvangst van een referentiesignaal; - een tweede signaalingangsaansluiting voor ontvangst van een aan fasevergelijking met het referentie-signaal te onderwerpen ingangssignaal; 40. twee bistabiele schakelelementen met elk een instelaansluiting, een terugstelaansluiting en een uitgangsaansluiting; en - een eerste en een tweede poortschakeling met elk een uitgangsaansluiting en een eerste en een tweede ingangsaansluiting, waarbij de eerste signaalingangsaansluiting is gekoppeld met de eerste ingangsaansluiting van de eerste poortschakeling en de tweede signaalingangsaansluiting is gekoppeld 45 met de eerste ingangsaansluiting van de tweede poortschakeling, de uitgangsaansluiting van de eerste poortschakeling is verbonden met de instelaansluiting van het eerste bistabiele schakelelement en de uitgangsaansluiting van de tweede poortschakeling is verbonden met de instelaansluiting van het tweede bistabiele schakelelement, de eerste ingangsaansluiting van elk van de poortschakelingen is verbonden met de terugstelaansluiting van het bistabiele schakelelement waarvan de instelaansluiting is vetbonden 50 met de uitgangsaansluiting van de andere poortschakeling, en de uitgangsaansluiting van elk van de bistabiele schakelelementen is gekoppeld met de tweede ingangsaansluiting van de poortschakefing waarvan de uitgangsaansluiting is verbonden met de instelaansluiting van het andere bistabiele schakelelement, met het kenmerk, dat de signaalingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de eerste ingangs- 55 aansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling en de koppeling tussen de uitgangsaansluitingen van de bistabiele schakelelementen en de tweede ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling bestaat uit een derde poortschakeling met vier ingangsaansluitingen en een uitgangs- 192167 4 aansluiting, waarvan de uitgangsaansluiting is verbonden met de tweede ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poortschakeling, twee ingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de uitgangsaansluitingen van de bistabiele schakelelementen en de overige twee ingangsaansluitingen afzonderlijk zijn verbonden met de eerste ingangsaansluitingen van de eerste en de tweede poort-5 schakeling. Hierbij 5 bladen tekening