專(zhuān)利名稱(chēng)：Nπ鑒相/鑒頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說(shuō)來(lái)涉及一種比較兩數(shù)字輸入信號(hào)之間的相位/頻率差的電路，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種擴(kuò)大鎖相環(huán)中數(shù)字鑒相/鑒頻器的線性調(diào)相范圍用的方法和線路，具體的作法是利用響應(yīng)鑒相/鑒頻器最大檢測(cè)范圍的線路提供一個(gè)疊加到鑒相/鑒頻器的輸出且將線性調(diào)相范圍擴(kuò)大原檢測(cè)范圍幾倍的輸出。
檢測(cè)兩數(shù)字輸入信號(hào)之間的相位差和頻率差的線路通常是用以進(jìn)行信號(hào)分析，且在數(shù)字通信和頻率合成中特別重要。舉例說(shuō)，在數(shù)字鎖相環(huán)中，輸入信號(hào)系加到鑒相器中，與參考信號(hào)進(jìn)行比較。誤差信號(hào)(它是各輸入信號(hào)之間瞬時(shí)相位/頻率差的函數(shù))經(jīng)濾波之后適于控制壓控振蕩器(CVO)。壓控振蕩器的輸出(它形成鎖相環(huán)的輸出)作為參考信號(hào)加到鑒相器上，促使壓控振蕩器的相位/頻率“鎖定”輸入信號(hào)的相位/頻率。在某些應(yīng)用中，鎖相環(huán)系用以進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，如在加德納、弗洛伊德M.著的《鎖相技術(shù)》一書(shū)(約翰韋利父子公司出版，1979年第二版)第九章中所論述的那樣。在其它應(yīng)用中，鎖相環(huán)用以進(jìn)行信號(hào)調(diào)制(加德納的上述著書(shū)第9章)或用于頻率合成中，如厄珀斯(Erps)等人的美國(guó)專(zhuān)利4，360，788(轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中所介紹的那樣。
總之，一般的數(shù)字鑒相/鑒頻器包括連接在一起的一對(duì)觸發(fā)器或其它雙穩(wěn)態(tài)裝置，且反饋電路中有一個(gè)邏輯門(mén)。兩觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)由兩個(gè)其頻率/相位差待檢測(cè)的數(shù)輸入信號(hào)以及邏輯門(mén)確定。在兩觸發(fā)器一開(kāi)始就使其處于復(fù)原狀態(tài)的情況下，兩觸發(fā)器的各數(shù)據(jù)端子連接到邏輯“1”，各時(shí)鐘端子分別接兩個(gè)輸入數(shù)字信號(hào)。一旦檢測(cè)出各觸發(fā)器的輸入信號(hào)正向躍遷，各觸發(fā)器的輸出就置于邏輯“1”上。因此，若加到第一個(gè)觸發(fā)器的輸入信號(hào)作了第一次正向躍遷，則第一個(gè)觸發(fā)器就置于邏輯“1”上，然后第二個(gè)觸發(fā)器由于其輸入信號(hào)而正向躍遷時(shí)，就改置于邏輯“1”。但緊接著第二個(gè)觸發(fā)器置定之后，響應(yīng)兩觸發(fā)器各輸出的邏輯門(mén)就使各觸發(fā)器復(fù)原，且兩觸發(fā)器保持在復(fù)原狀態(tài)，直到一觸發(fā)器或另一觸發(fā)器檢測(cè)出其輸入的正向信號(hào)躍遷為止。
因此兩觸發(fā)器的輸出是一些方波，方波的占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于兩輸入信號(hào)之間的相位/頻率差。若第一個(gè)信號(hào)超前于第二個(gè)信號(hào)，則僅第一個(gè)觸發(fā)器產(chǎn)生方波。其占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于兩輸入信號(hào)之間的相位/頻率超前量。若第二個(gè)輸入信號(hào)超前，則僅第二個(gè)觸發(fā)器產(chǎn)生方波，其占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于第二個(gè)輸入信號(hào)相對(duì)于第一個(gè)輸入信號(hào)的相位/頻率超前量。兩方波在一個(gè)差分電路中組合，組合的結(jié)果經(jīng)過(guò)積分，得出大致以零點(diǎn)為中心的鋸齒波，即該鋸齒波在第一個(gè)輸入信號(hào)超前時(shí)呈一個(gè)極性，在第二個(gè)輸入信號(hào)超前時(shí)呈相反的極性。鋸齒波的振幅對(duì)應(yīng)于兩數(shù)字輸入信號(hào)之間的相位/頻率差，周期是固定的，等于360°。兩輸入信號(hào)之間的相位/頻率差單調(diào)地增加時(shí)，鑒相/鑒頻器的輸出是一連串的鋸齒波，鋸齒波的一系列鋸齒周期對(duì)應(yīng)于兩數(shù)字輸入信號(hào)之間的相位/頻率差的全周期數(shù)。
因此本發(fā)明的首要目的是提供一種擴(kuò)大數(shù)字鑒相/鑒頻器檢測(cè)范圍的方法和電路。
另一個(gè)目的是提供一種在輸入信號(hào)與參考信號(hào)之間的相位/頻率差大于預(yù)定的原值時(shí)將數(shù)字鑒相/鑒頻器的輸出范圍從迄今所可能達(dá)到的范圍擴(kuò)大許多倍的方法和電路，具體作法是在另外增設(shè)一些線路級(jí)的情況下將另外的相位/頻率差加到鑒相/鑒頻器的輸出上。
從下面詳細(xì)的說(shuō)明，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士不難清楚理解本發(fā)明的另一些其它目的和優(yōu)點(diǎn)，在下面的說(shuō)明中，僅僅通過(guò)舉例說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式僅就本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明是可以采用其它不同的實(shí)施方案的，且在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的前提下，其若干細(xì)節(jié)在各種明顯的方面是可以進(jìn)行修改的。因此本發(fā)明的附圖和說(shuō)明應(yīng)視為舉例說(shuō)明性質(zhì)的，而不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。


圖1是那種其中可裝設(shè)本發(fā)明的鑒相/鑒頻器的一般數(shù)字鎖相環(huán)的方框圖;
圖2是一般數(shù)字鑒相/鑒頻器的電路圖，本發(fā)明即在此電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的;
圖3(1)～3(5)是舉例說(shuō)明圖2的一般數(shù)字鑒相/鑒頻器工作時(shí)的波形;
圖4是圖2一般鑒相/鑒頻器的輸出特性;
圖5是我們所希望的根據(jù)本發(fā)明的原理改進(jìn)的數(shù)字鑒相/鑒頻器的特性;以及圖6是本發(fā)明的方框圖。
本發(fā)明是用以擴(kuò)大裝在華盛頓埃弗烈約翰弗魯克制造公司制造的頻率合成器中如厄珀斯等人的美國(guó)專(zhuān)利4，360，788和科克等人一九八七年八月十七日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?05，568的申請(qǐng)中所述的那種數(shù)字鎖相環(huán)的線性調(diào)相范圍。
參看圖1，總編號(hào)為10的一般鎖相環(huán)包括一本發(fā)明的那種鑒相器12、一濾波器14和一正向環(huán)連接的壓控振蕩器16。鑒相器12具有一接收輸入信號(hào)Fi的輸入端和一接收參考信號(hào)Fr的第二個(gè)輸入端，且產(chǎn)生一對(duì)應(yīng)于兩輸入信號(hào)之間的相位差和頻率差的信號(hào)。鑒相器信號(hào)經(jīng)濾波器14濾波或整平后作為控制輸入加到壓控振蕩器16上。壓控振蕩器16的輸出Fo通過(guò)可編程分頻器18作為參考信號(hào)Fr反饋到鑒相器12上。如上述厄珀斯等人的專(zhuān)利所述的那樣，壓控振蕩器16所產(chǎn)生的信號(hào)是控制得使其頻率為輸入信號(hào)Fi的倍數(shù)或約數(shù)(視乎分頻器18的編程情況而定)，其相位與輸入信號(hào)的相位具有預(yù)定的關(guān)系(視乎加在鑒相器12中的補(bǔ)償偏壓而定)。
應(yīng)該理解的是，雖然本發(fā)明鑒相器特別重要的用途是用在圖1所示的那種鎖相環(huán)中，但它在信號(hào)處理和信號(hào)測(cè)量中還有許多其它重要的用途。
要理解本發(fā)明，必須先要完全理解一般鑒相/鑒頻器在最大平均輸出相當(dāng)?shù)蜁r(shí)的情況，本發(fā)明即要對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。一般的鑒相/鑒頻器，如圖2所示，包括一對(duì)觸發(fā)器20和22，為舉例說(shuō)明起見(jiàn)這里以D型觸發(fā)器表示。在D型觸發(fā)器中，當(dāng)發(fā)生上升的時(shí)鐘脈沖加到時(shí)鐘端子上時(shí)，加到D端子上的邏輯電平就轉(zhuǎn)移到Q輸出端子上。各D型觸發(fā)器20、22也具有產(chǎn)生Q端子的邏輯補(bǔ)數(shù)的Q′輸出端子和根據(jù)邏輯“0”或“低”信號(hào)將Q輸出端子恢復(fù)到邏輯“0”的復(fù)原端子R。為舉例說(shuō)明起見(jiàn)，假設(shè)觸發(fā)器20、22是以正邏輯的方式工作的，即邏輯“1”被規(guī)定為“高”電壓，邏輯“0”被規(guī)定為“低”電壓。
“與非”門(mén)24有兩個(gè)分別連接到觸發(fā)器20和22的輸出端子Q的輸入端和一個(gè)連接到兩觸發(fā)器的復(fù)原端子R的輸出端子。各觸發(fā)器20、22的D輸入端子連接到邏輯“1”，兩個(gè)時(shí)鐘端子則分別連到第一個(gè)可變(輸入)信號(hào)V和第二個(gè)固定(參考)信號(hào)R。盡管兩信號(hào)V、R可以是任選的，但輸入信號(hào)V可對(duì)應(yīng)于圖1中的Fi，輸入信號(hào)R可對(duì)應(yīng)于信號(hào)Fr。此外，盡管兩信號(hào)V和R在一般情況下是具有可變和不同頻率和相位的數(shù)字或方波信號(hào)，但信號(hào)R可以是頻率和相位固定的參考信號(hào)。
觸發(fā)器20和22分別以26和28編號(hào)的Q輸出系加到任選的濾波器30和32上以產(chǎn)生輸出信號(hào)U和L，然后再加到加法電路34上。加法電路34的輸出一般是在積分器36中加以平均或整平。當(dāng)鑒相器電路12應(yīng)用于鎖相環(huán)中時(shí)對(duì)輸出的積分是由一般的鎖相環(huán)濾波器(例如圖1中的14)進(jìn)行的。
鑒相器12總的說(shuō)來(lái)，其各觸發(fā)器20、22的Q輸出端子系根據(jù)輸入信號(hào)V或輸輸入信號(hào)R引起的輸入時(shí)鐘的正向躍遷置于邏輯“1”的。但若兩觸發(fā)器20、22處于置位狀態(tài)，則“與非”門(mén)24的輸出將邏輯“0”電平加到各觸發(fā)器的復(fù)原端子R上，促使兩Q輸出端子都恢復(fù)到邏輯“0”。這樣其中一個(gè)或另一個(gè)觸發(fā)器20、22會(huì)處于置位狀態(tài)，這視乎輸入信號(hào)V或R中哪一個(gè)的正向躍遷先到達(dá)而定;輸入信號(hào)V、R中的第二個(gè)正向躍遷一到，兩觸發(fā)器就復(fù)原。于是兩觸發(fā)器20、22產(chǎn)生占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于兩輸入信號(hào)之間的相位差和頻率差的方波;若輸入信號(hào)V超前輸入信號(hào)R，則觸發(fā)器20處于支配地位因而產(chǎn)生方波，而觸發(fā)器22不產(chǎn)生方波;若輸入信號(hào)R超前，則觸發(fā)器22占支配地位因而產(chǎn)生方波，而觸發(fā)器20不產(chǎn)生方波。
下面參看圖3和圖4更詳細(xì)說(shuō)明鑒相器12的工作情況，以及其與本發(fā)明所作改進(jìn)的關(guān)系，圖3是鑒相器中產(chǎn)生的一典型波形，圖4顯示了輸出波形。
圖3(1)和圖3(2)分別表示加到觸發(fā)器20和22的時(shí)鐘端子上的輸入信號(hào)V和R。這兩個(gè)輸入信號(hào)的頻率不同，可能占空因數(shù)也不同，盡管占空因數(shù)在這里是不重要的，因?yàn)楦饔|發(fā)器20、22是響應(yīng)前沿而工作的。圖3(3)和3(4)是線路26和28上各信號(hào)的輸出信號(hào)波形。
假設(shè)兩觸發(fā)器20和22一開(kāi)始是由輸入信號(hào)V的第一次正向躍遷38′使其復(fù)原的，于是兩觸發(fā)器20和22的Q輸出端都處于邏輯“0”，如圖3(3)和3(4)中的40′和42′所示。輸入信號(hào)R在圖3(2)中的44′處的下一個(gè)正向躍遷促使觸發(fā)器22的輸出Q端子置于邏輯“1”，如圖3(4)中的46′所示。輸入信號(hào)V在圖3(1)的48′處產(chǎn)生下一個(gè)正向躍遷時(shí)，觸發(fā)器20的Q輸出端子開(kāi)始置于邏輯“1”，且門(mén)24幾乎即刻地響應(yīng)促使兩觸發(fā)器復(fù)原，驅(qū)使觸發(fā)器22的Q輸出端回到邏輯“0”，如圖3(4)中的50′所示。
顯然，輸入信號(hào)R在52′處發(fā)生正向躍遷，輸入信號(hào)V在54′處發(fā)生正向躍遷時(shí)，該過(guò)程就周而復(fù)始，而且在56′和58′出現(xiàn)輸入信號(hào)R和V的正向躍遷時(shí)再次重復(fù)著。在此期間，由于觸發(fā)器22處于“支配地位”，因而產(chǎn)生占空因數(shù)隨兩輸入信號(hào)R和V之間的相位/頻率差的減小而減小的方波，且另一觸發(fā)器20的輸出處于邏輯“O”。
但在輸入信號(hào)V在60′產(chǎn)生正躍遷之后，脈沖加到觸發(fā)器20的時(shí)鐘端子上的頻率是這樣的頻率以致會(huì)有兩個(gè)脈沖出現(xiàn)，一個(gè)脈沖在58′產(chǎn)生正向躍遷，另一個(gè)脈沖在輸入信號(hào)R在正向躍遷62′產(chǎn)生下一個(gè)脈沖之前在60′產(chǎn)生正向躍遷。這時(shí)第二個(gè)連續(xù)脈沖在60′的作用是將觸發(fā)器22置于邏輯“1”，因?yàn)閮捎|發(fā)器20、22在正向脈沖躍遷60′之前已事先復(fù)原。接著輸入信號(hào)R在62′的正向躍遷會(huì)使觸發(fā)器20的Q輸出端復(fù)原，且該系列脈沖在觸發(fā)器20起作用、觸發(fā)器22不起作用的情況下持續(xù)著，如圖3(3)和3(4)所示。在其中一個(gè)觸發(fā)器始終起作用并產(chǎn)生占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于相位/頻率差的方波同時(shí)另一個(gè)觸發(fā)器不起作用的情況下，隨著輸入信號(hào)V和R之間相位和頻率的變化，該系列脈沖最后會(huì)再重復(fù)著。在任何時(shí)候兩觸發(fā)器20、22中是哪一個(gè)起作用視乎輸入信號(hào)V和R中哪一個(gè)超前而定。
如上所述，觸發(fā)器20、22的輸出線26、28系經(jīng)由任選的低通濾波器30、32傳到差分電路34，差分電路34的輸出由積分器36平均化或整平。
經(jīng)36整平的差信號(hào)即為圖3(5)所示的鋸齒波，該鋸齒波當(dāng)“起支配作用的情況”如圖3(1)-3(4)所示部位所示在觸發(fā)器20和22之間轉(zhuǎn)移時(shí)通過(guò)“O”，且按相位/頻率全循環(huán)(2π)的周期重復(fù)著，如圖4中所示。當(dāng)兩輸入信號(hào)V和R系處于彼此同步或“鎖定”狀態(tài)下的正負(fù)單循環(huán)內(nèi)時(shí)，我們說(shuō)該鑒相/鑒頻器處于圖4所示的“作用區(qū)”。當(dāng)兩輸入信號(hào)在“作用區(qū)”之外時(shí)，鑒相器12產(chǎn)生平均信號(hào)最大(見(jiàn)圖4中的虛線)的鋸齒波，最大平均信號(hào)的振幅等于鋸齒波峰值大小的一半，極性則視乎兩信號(hào)中哪一個(gè)超前而定。
現(xiàn)在參看圖5，圖中顯示了比起圖4所示的一般鑒相器的輸出來(lái)我們所希望有的數(shù)字鑒相/鑒頻器的特性輸出。圖5中，零軸線100表示零電流電平。假設(shè)輸出端是雙極的。在水平線上的零點(diǎn)102表示輸入信號(hào)V與參考信號(hào)R的相位匹配的任意起始點(diǎn)。從點(diǎn)102往右走時(shí)，輸入信號(hào)V會(huì)超前于參考信號(hào)R，相反，從零點(diǎn)102往左走時(shí)，輸入信號(hào)V會(huì)滯后于參考信號(hào)R。
隨著相位差在輸入信號(hào)V與參考信號(hào)R之間的增加，電流會(huì)沿斜坡104往上增加到正常的輸出電平106。如稍后即將談到的那樣，2π正常輸出點(diǎn)106周?chē)鷷?huì)有少許的不規(guī)則現(xiàn)象。然后電流在4π點(diǎn)處增加到為正常輸出106電平的兩倍的輸出點(diǎn)108。這個(gè)動(dòng)作每2π、4π、6π等周期重復(fù)著。在相位差增加到最大值N以外時(shí)會(huì)出現(xiàn)促使電流從峰值輸出電平120降到輸出電平122的不連續(xù)性。隨著相位差的持續(xù)增加，電流會(huì)再次開(kāi)始增加到峰值輸出電平120，且會(huì)在每2π無(wú)限重復(fù)下去。
同樣，在研究輸入信號(hào)V滯后于參考信號(hào)R的情況時(shí)，數(shù)字鑒相/鑒頻器會(huì)以同樣的方式工作，即電流會(huì)在負(fù)方向188上增加，直到達(dá)到負(fù)輸出峰值輸出電平110為止，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)情況，這是因?yàn)橄辔徊钤黾哟偈闺娏麟娖交亟档捷敵鲭娖?12的緣故。
在零電平100和在每2π的倍數(shù)的相位/頻率差總存在不連續(xù)性的傾向。后面即將介紹消除不連續(xù)性和減少不規(guī)則性的線路。
鑒于鑒相器中的諸電子元件不是以理想方式工作，因而讓我們研究在輸出電平106和在零電平100出現(xiàn)的那不規(guī)則性。為防止在該兩點(diǎn)的任意點(diǎn)上連續(xù)工作，最好使鑒相器的工作電平偏離該諸點(diǎn)進(jìn)行置位，在最佳實(shí)施例中，那是置于工作電平114上。在最佳實(shí)施例中，該工作電平114選在零輸出電平100與電平106的中間，這大致是在正峰值與負(fù)峰值之間的中點(diǎn)。
選取了最佳實(shí)施例的電平之后，就可以在系統(tǒng)相位調(diào)制的超前和滯后的相位關(guān)系上從鑒相/鑒頻器得出最大檢測(cè)范圍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)將工作電平安置在盡可能遠(yuǎn)離位于正負(fù)峰值中點(diǎn)的不連續(xù)處和不規(guī)則處，畸形的百分比變?yōu)橄喈?dāng)大相位偏差的一小部分。
現(xiàn)在參看圖6。圖6中，觸發(fā)器20、22用一般的可逆計(jì)數(shù)器204、重合電路206、移相電路208、補(bǔ)償電路210和高端及低端電路212、232代替。從下述有關(guān)這些電路工作原理的介紹，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士不難理解，它們是可取許多不同的結(jié)構(gòu)的。從圖中可以看到，電流是由可逆計(jì)數(shù)器204編程，在數(shù)-模轉(zhuǎn)換器220中產(chǎn)生，在運(yùn)算放大器222中濾波。
附加的除法器NV200和NR202可以是相等、除以一或更大，這樣增加了選擇校正器鑒相器信號(hào)頻率V250和252的靈活性。除法器200、202也是用以確定重合程度，并使可逆計(jì)數(shù)器204保持在最大值或最小值。
可逆計(jì)數(shù)器204在升和降信號(hào)V250和R252重合時(shí)工作情況不定。因此隨著V和R信號(hào)趨向重合，移相電路208防止產(chǎn)生重合問(wèn)題，補(bǔ)償電路210則將移相的不規(guī)則性減到最小程度。
數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的輸出系在其后的運(yùn)算放大器222中積分和濾波的。
現(xiàn)在參看圖5和圖6就輸出方面(圖5)說(shuō)明包含本發(fā)明的鑒相器12′的工作情況。鑒相器12′在頻率V250超前頻率R252小時(shí)2π時(shí)的工作情況大致上與一般鑒相器12的一樣?？赡嬗?jì)數(shù)器204在n與n+1的計(jì)數(shù)之間交替著，且占空因數(shù)與一般鑒相器的一樣。下面將集中論述相位差趨近2π或2π的倍數(shù)時(shí)的范圍。
隨著相位差趨近2π(圖5點(diǎn)106)，可逆計(jì)數(shù)器204的n、n+1輸出周期的占空因數(shù)趨近100%。在n、n+1占空因數(shù)趨近100%的情況下，重合電路206系調(diào)定得使其表示接近重合的情況。這個(gè)調(diào)定促使時(shí)間移相電路208使V信號(hào)偏離重合情況并促使補(bǔ)償電路210的脈沖在移相時(shí)間內(nèi)充滿(mǎn)。在相位差繼續(xù)通過(guò)2π并經(jīng)過(guò)2π的情況下，重合電路206復(fù)原，并使移相電路208恢復(fù)到原來(lái)的時(shí)間，而且清除補(bǔ)償電路210的脈沖，同時(shí)使可逆計(jì)數(shù)器204的計(jì)數(shù)往前進(jìn)1，至當(dāng)時(shí)小占空因數(shù)的n+1、n+2交替系列。這時(shí)操作在正常情況下持續(xù)下去直到n+1、n+2的高占空因數(shù)(圖5的點(diǎn)108)為止。重合過(guò)程一二再再二三地重復(fù)著直至n+x，n+x+1計(jì)數(shù)值達(dá)可逆計(jì)數(shù)器204的最大值N為止。
隨著可逆計(jì)數(shù)器204趨近于最大值，高端電路212防止可逆計(jì)數(shù)器204繞回零但在產(chǎn)生鋸齒波形、變化著的占空因數(shù)的情況下保持最大計(jì)數(shù)值減去1在N-1與N之間變化著(圖5的點(diǎn)120、122、118)。
本討論是從高于任一相位零點(diǎn)(圖5的點(diǎn)102)的點(diǎn)開(kāi)始，計(jì)數(shù)為n、n+1，在V超前R時(shí)在增加的方向上跟蹤操作過(guò)程，而且同樣不難看出，隨著相位差的趨近于零和占空因數(shù)趨近于零，重合電路206、移相電路208和補(bǔ)償電路210以類(lèi)似的方式消除了重合問(wèn)題并使不規(guī)則情況減到最小程度。相位差小于零時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器204在n-1與n計(jì)數(shù)值之間交替著。
當(dāng)V的相位差比R滯后2π或2π的倍數(shù)時(shí)，重合動(dòng)作持續(xù)著且使計(jì)數(shù)值減少1，從n+1、n減少到n-2、n-1，并重復(fù)著直到可逆計(jì)數(shù)器204達(dá)最小值為止，這時(shí)低端電路232促使可逆計(jì)數(shù)器204不能?chē)@到最大值。這一來(lái)產(chǎn)生了鋸齒波形(圖5的點(diǎn)110至142)，它是V250減R252的頻率差的函數(shù)。
這些鋸齒波形在適當(dāng)?shù)姆较虺掷m(xù)在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值兩端，頻率V大于R和可逆計(jì)數(shù)器204處于最大值時(shí)取正方向，或頻率V小于R且可逆計(jì)數(shù)器204處于最小值時(shí)取負(fù)方向。但當(dāng)頻率方向在任一端計(jì)數(shù)值上變化時(shí)，回程是平穩(wěn)過(guò)渡成一個(gè)斜坡。這個(gè)動(dòng)作描出了圖5點(diǎn)102、120、122、118、116、142、128、102形成的形狀。頻率變化表現(xiàn)在圖5中的點(diǎn)118和128上。
在本公開(kāi)內(nèi)容中，我們只顯示和介紹了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但如前面說(shuō)過(guò)的那樣，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明是可以按各種其它組合方式和場(chǎng)合下使用的，而且在本說(shuō)明書(shū)所述的本發(fā)明范圍內(nèi)是可以進(jìn)行更改或修改的。舉例說(shuō)，完全有可能串聯(lián)上另外的觸發(fā)器從而通過(guò)在負(fù)方向上以同等方式復(fù)制在零電平100以上的特性來(lái)擴(kuò)大檢測(cè)范圍。此外熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士不難理解，必要時(shí)可如本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的那樣采用類(lèi)似的方法增加另外的性能以進(jìn)一步擴(kuò)大檢測(cè)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字鑒相/鑒頻器電路，用以檢測(cè)輸入信號(hào)與參考信號(hào)之間的相位差和頻率差，其特征在于，該電路包括輸入信號(hào)和參考信號(hào)接收裝置；方波發(fā)生裝置，方波的占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于所述輸入信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差和頻率差；方波積分裝置，用以對(duì)所述方波積分以提供鋸齒波信號(hào)；鋸齒波加法裝置，用以在所述相位差和頻率差達(dá)預(yù)定值時(shí)將所述鋸齒波信號(hào)加起來(lái)；和鋸齒波響應(yīng)裝置，用以響應(yīng)所述鋸齒波以提供表示所述相位差和頻率差的輸出。
全文摘要
鎖相環(huán)中的一種數(shù)字鑒相/鑒頻器，包括多個(gè)分別由輸入數(shù)字信號(hào)和參考數(shù)字信號(hào)向上和向下計(jì)時(shí)以產(chǎn)生方波的雙穩(wěn)態(tài)元件。相位/頻率差單調(diào)變化著時(shí)，占空因數(shù)對(duì)應(yīng)于相位/頻率差且反復(fù)地在最大值與最小值之間擺動(dòng)。各方波在輸出端按邏輯方式和加法方式組合起來(lái)。采用了附加線路以避免在計(jì)時(shí)輸入數(shù)字信號(hào)和參考數(shù)字信號(hào)中產(chǎn)生重合問(wèn)題，使產(chǎn)生的不規(guī)則情況減到最小程度，并按如何恰當(dāng)為宜使雙穩(wěn)態(tài)元件處于最大值或最小值，直到相位/頻率差反向?yàn)橹埂?br> 文檔編號(hào)G01R23/15GK1035595SQ8810862
公開(kāi)日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1988年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月1日
發(fā)明者史蒂文·彼得·科克 申請(qǐng)人:約翰弗蘭克制造公司