RU2814213C1 - Frequency-phase detector with minimum duration of control pulses - Google Patents
Frequency-phase detector with minimum duration of control pulses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814213C1 RU2814213C1 RU2023125219A RU2023125219A RU2814213C1 RU 2814213 C1 RU2814213 C1 RU 2814213C1 RU 2023125219 A RU2023125219 A RU 2023125219A RU 2023125219 A RU2023125219 A RU 2023125219A RU 2814213 C1 RU2814213 C1 RU 2814213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- trigger
- output
- logic
- delay
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области автоматического управления, запуском, синхронизации и стабилизации генераторов электронных колебаний или импульсов.The invention relates to the field of automatic control, startup, synchronization and stabilization of generators of electronic oscillations or pulses.
Уровень техникиState of the art
Среди существующих методов синтеза гармонических сигналов широкое распространение приобрели схемы с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ). Системы с ФАПЧ относятся к следящим системам со сравнивающим устройством, выполненном в виде фазового дискриминатора (фазовый детектор). В качестве схемы фазового сравнения может применяться пассивный балансный смеситель, субгармонический смеситель, логический элемент исключающего «ИЛИ» и др. Недостатком таких схем является ограниченная полоса захвата, что требует введение дополнительных мер по обеспечению синхронизма петли.Among the existing methods for synthesizing harmonic signals, phase-locked loop (PLL) circuits have become widespread. Systems with PLL refer to tracking systems with a comparing device made in the form of a phase discriminator (phase detector). A passive balanced mixer, a subharmonic mixer, an exclusive OR logic element, etc. can be used as a phase comparison circuit. The disadvantage of such circuits is the limited capture bandwidth, which requires the introduction of additional measures to ensure loop synchronism.
Известна схема частотно-фазового детектора (ЧФД) по патенту US 4322643, 30.03.1982 в которой предложена схема фазового компаратора на основе цифровых логических схем с петлей обратной связи и сбросом состояния триггеров, что обеспечивает помимо сравнения фаз входных сигналов, также сравнение частот сигналов. Описанная особенность максимально расширяет полосу захвата петли ФАПЧ до предела, который может обеспечить генератор, управляемый напряжением (ГУН). Схема ЧФД вырабатывает короткие импульсы управления ключами зарядно-разрядного блока (ЗРБ), длительность которых соответствует разнице фаз входных сигналов.A known circuit is a frequency-phase detector (FPD) according to patent US 4322643, March 30, 1982, which proposes a phase comparator circuit based on digital logic circuits with a feedback loop and reset of the trigger state, which provides, in addition to comparing the phases of input signals, also a comparison of signal frequencies. This feature maximizes the PLL loop bandwidth to the limit that a voltage controlled oscillator (VCO) can provide. The PFD circuit generates short control pulses for the keys of the charge-discharge unit (CDB), the duration of which corresponds to the phase difference of the input signals.
Недостатком данной схемы является искусственно увеличенная длительность импульсов управления из-за задержки распространения сигнала сброса триггеров, что приводит к одновременному включению режимов стока и истока блока ЗРБ, которое приводит к увеличению среднего действующего значения напряжения шума.The disadvantage of this scheme is the artificially increased duration of control pulses due to the delay in propagation of the trigger reset signal, which leads to the simultaneous activation of the drain and source modes of the ZRB block, which leads to an increase in the average effective value of the noise voltage.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является схема ЧФД с двумя блоками задержки сигнала, отличающиеся тем, что срабатывают на фронт или спад сигнала. При этом длительность импульса сброса определяется разницей времени задержки двух блоков и выбирается так чтобы иметь минимальное значение достаточное для срабатывания схемы сброса в блоках триггеров US 6192094 B1, 20.02.2001. Недостатком данного решения является расширенное время управляющих импульсов, которое складывается из времени сброса триггеров, дополнительного времени задержки в течении которого происходит срабатывание ключей зарядно-разрядного блока и другие эффекты, дополнительно затягивающие время активной работы ключей.The closest to the claimed technical solution is a PFD circuit with two signal delay blocks, differing in that they are triggered by the rise or fall of the signal. In this case, the duration of the reset pulse is determined by the difference in the delay time of the two blocks and is selected so as to have a minimum value sufficient to trigger the reset circuit in the trigger blocks US 6192094 B1, 02/20/2001. The disadvantage of this solution is the extended time of control pulses, which consists of the reset time of the triggers, the additional delay time during which the switches of the charge-discharge unit operate and other effects that further delay the time of active operation of the keys.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание схемы ЧФД с минимальной длительностью импульсов управления для снижения среднего действующего значения шумового напряжения.The problem to be solved by the claimed invention is the creation of a PFD circuit with a minimum duration of control pulses to reduce the average effective value of the noise voltage.
Данная задача решается за счет того, что заявленная схема частотно-фазового детектора, характеризующаяся тем, что состоит из триггера с асинхронным сбросом, синхронизируемого по фронту (1), на вход синхроимпульса, которого подается сигнал подстраиваемой частоты и триггера с асинхронным сбросом, синхронизируемого по фронту (2), на вход синхроимпульса, которого подается сигнал опорной частоты, выход триггера (1) подключен к первому входу логического элемента с функцией логического умножения (3), выход триггера (2) подключен ко второму входу логического элемента с функцией логического умножения (3), выход элемента (3) подключен ко входам сигнала асинхронного сброса триггеров (1) и (2), выход триггера (1) подключен к первому входу логического элемента с функцией логического умножения (6) и ко входу элемента задержки (5), выход триггера (2) подключен ко второму входу логического элемента с функцией логического умножения (7) и ко входу элемента задержки (4), выход элемента задержки (4) подключен ко второму инверсному входу логического элемента с функцией логического умножения (6), выход элемента задержки (5) подключен к первому инверсному входу логического элемента с функцией логического умножения (7), выход логического элемента с функцией логического умножения (6) поступает на первый вход управления зарядо-разрядного блока (8), выход логического элемента с функцией логического умножения (7) поступает на второй вход управления зарядо-разрядного блока (8).This problem is solved due to the fact that the claimed circuit of the frequency-phase detector, characterized in that it consists of a trigger with an asynchronous reset, synchronized by the edge (1), is fed to the input of a clock pulse, of which a signal of an adjustable frequency is supplied, and a trigger with an asynchronous reset, synchronized by front (2), to the input of the clock pulse, to which a reference frequency signal is supplied, the trigger output (1) is connected to the first input of a logical element with a logical multiplication function (3), the trigger output (2) is connected to the second input of a logical element with a logical multiplication function ( 3), the output of the element (3) is connected to the inputs of the asynchronous reset signal of the triggers (1) and (2), the output of the trigger (1) is connected to the first input of the logical element with the logical multiplication function (6) and to the input of the delay element (5), the trigger output (2) is connected to the second input of the logical element with the logical multiplication function (7) and to the input of the delay element (4), the output of the delay element (4) is connected to the second inverse input of the logical element with the logical multiplication function (6), the output of the element delay (5) is connected to the first inverse input of the logical element with the logical multiplication function (7), the output of the logical element with the logical multiplication function (6) goes to the first control input of the charge-discharge unit (8), the output of the logical element with the logical multiplication function ( 7) is supplied to the second control input of the charge-discharge unit (8).
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности независимой настройки длительности времени срабатывания управляющих импульсов напряжения ЧФД независимо от времени срабатывания схемы асинхронного сброса триггеров. Длительности управляющих импульсов напряжения ЧФД определяются временем срабатывания в элементах задержки (4) и (5) и могут выбираться независимо друг от друга, что обеспечивает независимую настройку длительности для каждого импульса управления отдельно.The technical result provided by the above set of features is to provide the ability to independently adjust the duration of the response time of the PFD control voltage pulses, regardless of the response time of the asynchronous trigger reset circuit. The duration of the PFD voltage control pulses is determined by the response time in the delay elements (4) and (5) and can be selected independently of each other, which ensures independent adjustment of the duration for each control pulse separately.
Схема частотно-фазового детектора с минимальной длительностью управляющих импульсов, характеризующийся тем, что состоит из двух триггеров с асинхронным сбросом 1, 2, три логических элемента с функцией логического умножения 3, 6, 7, два элемента задержки 4, 5, причем на первый вход триггера 1 поступает сигнал подстраиваемой частоты, а на первый вход триггера 2 поступает сигнал опорной частоты, при этом выход триггера 1 соединен с первым входом логического элемента 3 и с первым входом логического элемента бис входом элемента задержки 5; выход триггера 2 соединен со вторым входом логического элемента 3 и со вторым входом логического элемента 7 и с входом элемента задержки 4; выход элемента задержки 4 соединен со вторым инверсным входом логического элемента 6, а выход элемента задержки 5 соединен с первым инверсным входом логического элемента 7; при этом импульсы управляющего напряжения формируются на выходах логических элементов 6, 7.Circuit of a frequency-phase detector with a minimum duration of control pulses, characterized in that it consists of two triggers with asynchronous reset 1, 2, three logical elements with a logical multiplication function 3, 6, 7, two delay elements 4, 5, and on the first input trigger 1 receives a signal of an adjustable frequency, and the first input of trigger 2 receives a reference frequency signal, while the output of trigger 1 is connected to the first input of logic element 3 and to the first input of logic element bis input of delay element 5; the output of trigger 2 is connected to the second input of logic element 3 and to the second input of logic element 7 and to the input of delay element 4; the output of the delay element 4 is connected to the second inverse input of the logical element 6, and the output of the delay element 5 is connected to the first inverse input of the logical element 7; in this case, control voltage pulses are formed at the outputs of logic elements 6, 7.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:
На фиг. 1 - блок-схема петли фазовой автоподстройки частоты;In fig. 1 - block diagram of a phase-locked loop;
На фиг. 2 - принципиальная электрическая схема ЧФД с минимальной длительностью управляющих импульсов;In fig. 2 - schematic diagram of a PFD with a minimum duration of control pulses;
На фиг. 3 время-импульсная диаграмма работы ЧФД с минимальной длительностью управляющих импульсов.In fig. 3 time-pulse diagram of PFD operation with a minimum duration of control pulses.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Схема частотно-фазового детектора формирует два импульсных сигнала управления, которые поступают на вход зарядо-разрядного блока. Каждый из управляющих импульсов отвечает за повышение либо снижение напряжение управления генератора, управляемого напряжением. Изменение напряжения управления пропорционально разнице длительности импульсов управления ЧФД. В режиме синхронизма петли фазовой авто подстройки частоты после процесса захвата частоты корректировка управляющего напряжения больше не требуется, поэтому длительность двух управляющих импульсов на выходе ЧФД будет практически одинаковой. На вход синхроимпульса триггера 1 поступает сигнал подстраиваемой частоты, который вызывает переключение состояние триггера в состояние с логической единицей. Аналогичное переключение состояния происходит в триггере 2 при поступлении на его вход синхроимпульса сигнала опорной частоты. После того как на выходах триггеров 1 и 2 сформируется сигналы логически высокого уровня, то логический элемент 3 переключится в состояние логического нуля, что приведет к срабатыванию асинхронной схемы сброса в обоих триггерах 1 и 2 и переключению обоих в состояния логического нуля после некоторой задержки связанной с распространением сигнала сброса триггеров. После сброса при поступлении сигналов опорной и подстраиваемой частоты процесс переключения состояний триггеров повторяется. Сигналы с выхода триггеров 1 и 2 поступают на входы элементов 4 и 5, на выходе которых формируются копии выходных сигналов триггеров с определенной задержкой τ. В логическом элементе 6 производится процесс логического умножения выходного сигнала триггера 1 и инверсной копии выходного сигнала триггера 2 с задержкой τ, а в логическом элементе 7 производится процесс логического умножения выходного сигнала триггера 2 и инверсной копии выходного сигнала триггера 1 с задержкой τ. На выходах логических элементов 6 и 7 формируются управляющие импульсы напряжения, которые поступают на вход ЗРБ. В режиме синхронизма длительность управляющих импульсов одинакова и равна времени задержки т и может быть выбрана с минимальной длительностью.The frequency-phase detector circuit generates two pulse control signals, which are supplied to the input of the charge-discharge unit. Each of the control pulses is responsible for increasing or decreasing the control voltage of the voltage controlled generator. The change in control voltage is proportional to the difference in the duration of the PFD control pulses. In the phase auto-frequency control loop synchronization mode, after the frequency locking process, adjustment of the control voltage is no longer required, so the duration of the two control pulses at the PFD output will be almost the same. The input of trigger 1 clock pulse receives a signal of an adjustable frequency, which causes the trigger state to switch to a state with a logical one. A similar state switching occurs in trigger 2 when a reference frequency signal arrives at its input. After logically high level signals are generated at the outputs of flip-flops 1 and 2, logic element 3 will switch to the logical zero state, which will trigger the asynchronous reset circuit in both flip-flops 1 and 2 and switch both to the logical zero state after some delay associated with propagation of the trigger reset signal. After the reset, when signals of the reference and adjusted frequencies arrive, the process of switching the states of the triggers is repeated. Signals from the output of triggers 1 and 2 are supplied to the inputs of elements 4 and 5, at the output of which copies of the trigger output signals are formed with a certain delay τ. In logic element 6, the process of logical multiplication of the output signal of trigger 1 and an inverse copy of the output signal of trigger 2 with a delay τ is carried out, and in logic element 7 the process of logical multiplication of the output signal of trigger 2 and an inverse copy of the output signal of trigger 1 is carried out with a delay τ. At the outputs of logic elements 6 and 7, control voltage pulses are generated, which are supplied to the input of the ZRB. In synchronism mode, the duration of the control pulses is the same and is equal to the delay time t and can be selected with a minimum duration.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2814213C1 true RU2814213C1 (en) | 2024-02-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1040591A1 (en) * | 1980-12-10 | 1983-09-07 | Предприятие П/Я А-7672 | Frequency-phase discriminator |
SU1221710A2 (en) * | 1984-06-21 | 1986-03-30 | Предприятие П/Я М-5068 | Pulse frequency-phase discriminator |
US6192094B1 (en) * | 1998-12-22 | 2001-02-20 | Infineon Technologies Ag | Digital phase-frequency detector |
RU2300170C1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Phase-frequency detector |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1040591A1 (en) * | 1980-12-10 | 1983-09-07 | Предприятие П/Я А-7672 | Frequency-phase discriminator |
SU1221710A2 (en) * | 1984-06-21 | 1986-03-30 | Предприятие П/Я М-5068 | Pulse frequency-phase discriminator |
US6192094B1 (en) * | 1998-12-22 | 2001-02-20 | Infineon Technologies Ag | Digital phase-frequency detector |
RU2300170C1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-05-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Phase-frequency detector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3665536B2 (en) | Wideband delay locked loop circuit | |
EP3665778B1 (en) | Reference-locked clock generator | |
US6310498B1 (en) | Digital phase selection circuitry and method for reducing jitter | |
KR101950320B1 (en) | Phase detection circuit and synchronization circuit using the same | |
JP3320353B2 (en) | Variable speed phase locked loop system and method | |
EP1639709A2 (en) | Start up circuit for delay locked loop | |
KR20080016179A (en) | Clock multiplier and clock multiplying method | |
JP2006119123A (en) | Phase difference detection device | |
JP2924773B2 (en) | Phase synchronization system | |
KR100849211B1 (en) | Frequency regulator having lock detector and method thereof | |
EP1474872B1 (en) | Phase-locked-loop with reduced clock jitter | |
EP2359469A2 (en) | A phase frequency detector | |
JP2002344312A (en) | Lock detector circuit and phase synchronous loop circuit | |
KR100510523B1 (en) | Phase-frequency detector providing for reflecting clock transitions at an added delay for a zero dead zone in charge pump control and phase/frequency detection method thereof | |
US11251798B2 (en) | Reference clock signal injected phase locked loop circuit and offset calibration method thereof | |
RU2814213C1 (en) | Frequency-phase detector with minimum duration of control pulses | |
US6060953A (en) | PLL response time accelerating system using a frequency detector counter | |
KR960012921B1 (en) | Phase locked loop circuit | |
KR20120126244A (en) | Clock delay circuit | |
JP6513535B2 (en) | Self injection phase locked loop | |
RU2235421C2 (en) | Phase-locked loop frequency control circuit | |
KR100604783B1 (en) | PLL Circuit having DLL mode | |
KR20200068312A (en) | Phase locked loop | |
JPH09149017A (en) | Pll circuit and bit phase synchronization circuit | |
US4083014A (en) | Frequency lock loop |