naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru
 
Поиск по сайту
 

Рысин О. В., Рысин А. В. Схема цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) кода Манчестера II


репетитор,гдз,преподователь,учитель
Рысин О. В., Рысин А. В. Устройство и каскадный метод аналого-цифрового преобразования К содержанию Рысин О. В., Рысин А. В. Формирователь одиночных импульсов с управляемым кратным интервалом
Page copy protected against web site content infringement by Copyscape

Авторы: Рысин О. В. и Рысин А. В.

В современных средствах обработки цифрового кодового сигнала для подстройки фазы генератора тактовой или частоты стробирования часто проектируют схемы ФАПЧ. Однако практически все они используют детекторные схемы выделения элемента автоподстройки. В данной же схеме с помощью комбинации цифровых сигналов предлагается в качестве элемента автоподстройки выделять первичные по отношению к импульсам кода - импульсы корреляции кода и частоты стробирования (несущей частоты). Структурная схема приёмника с цифровой фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) кода Манчестера II, а также диаграмма сигналов приёмника с отдельными комбинациями сигналов образующими первичные импульсы корреляции кода и импульсов частоты стробирования приведены на рисунках 1 и 2.


Рис. 1 - Структурная схема приёмника с цифровой фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ)


Рис. 2 - Диаграмма сигналов приёмника с цифровой фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) кода Манчестера II

Из анализа диаграммы комбинаций кода и частоты стробирования следует, что простых логических функций для выделения первичных импульсов корреляции недостаточно. Поэтому эту функцию выделения осуществляет формирователь первичных импульсов корреляции и локального сброса, структурная схема и диаграммы сигналов которого приведены на рисунках 3, 4 и 5.


Рис. 5 - Структурная схема формирователя первичных импульсов корреляции и локального сброса

Особенность представленной схемы заключается в парном функционировании двух формирователей одиночного импульса: когда импульс, образуемый на выходе одного формирователя, является импульсом локального сброса для другого и наоборот. Кроме того, следует отметить, что непосредственно входными импульсами формирователя первичных импульсов корреляции являются инверсные импульсы образованные логическим умножением восстановленного бинарного сигнала и частоты стробирования, то есть импульсы от корреляции этих сигналов.


Рис. 7 - Диаграмма формирования первичных импульсов корреляции



Рис. 8 - Диаграмма формирования импульсов локального сброса

Из приведённых диаграмм на рисунках 4 и 5, отражающих функционирование отдельных логических элементов структурной схемы формирователя первичных импульсов корреляции, и локального сброса, следует сделать вывод об однозначности решения вопроса - формирования первичных импульсов корреляции.

Далее необходимо отметить, что исходя из обеспечения восстановления кода (рис. 2), элементом сравнения и учёта направления изменения фазы по длительности для первичных импульсов корреляции является половина длительности импульса частоты стробирования.

Здесь нужно учитывать, что определение изменения длительности корреляции производится в относительных величинах, а для вычислений требуется абсолютная величина. Поэтому разность -Δτ между первичным импульсом корреляции и половиной длительности импульса частоты стробирования выраженную в количестве -N импульсов частоты заполнения следует умножить на период частоты заполнения -Tзаполн. , а затем вычесть полпериода этой же частоты служащего для синхронизации сигналов:


Аналогично можно измерить время:

между первичными импульсами корреляции.

Затем, учитывая, что начальную фазу φ0, благодаря инвертированию отрицательной полуволны сигнала, можно выбирать в зависимости от того, по какому фронту импульсов – переднему или заднему, происходит изменение состояние триггеров схемы, изменение фазы следует вычислять по формулам:




при известной частоте стробирования ω.

В выше приведённых формулах расчёта фазы, обозначения: ωn, ωn+1, Δtn, Δτn, Ntn, - являются обозначениями соответственно фазы, времени между первичными импульсами корреляции, длительности первичных импульсов корреляции, числа полных периодов частоты стробирования - в моменты времени: tn - до корреляции и tn+1 - после корреляции.

Далее, вычисленную фазу требуется скорректировать на величину π в зависимости от полярности принимаемого сигнала. Уровень лог. 1 появляющийся на одном из двух выходов схемы определения полярности сигнала (рис. 6) соответствует поступлению первой полуволны сигнала с инвертирующего или не инвертирующего усилителей, причём первенство обуславливает полярность сигнала.

Подытоживая вышеизложенный цифровой способ определения длительности импульсов сигнала и вычисления его фазы, необходимо уточнить, что погрешность Δ измерения длительности зависит от соотношения периодов частоты стробирования Tстроб. и частоты заполнения Tзаполн., например, если = 200, то Δ=0,5%, а если = 2000, то Δ=0,05%. Таким образом, точность определения зависит только от быстродействия цифровой элементной базы.


Рис. 7 - Схема определения полярности сигнала

Функционирование компараторов и логических элементов представленной схемы известно, а принцип работы и диаграмма сигналов формирователя одиночного импульса размещены на этой странице.

Продолжая описание схем, определяющих расчёт фазы сигнала, следует отметить, что относительное измерение длительности импульсов и времени между ними производится декадными счётчиками, для каждого из которых требуются свои управляющие сигналы, то есть все схемы определения относительных значений временных интервалов обеспечиваются каждая своей схемой управления (рис. 7 – 9).

Формирователь сигналов управления №1 для схемы, определения длительности одиночного импульса частоты стробирования.


Рис. 7 - Формирователь сигналов управления №1 для схемы определения длительности одиночного импульса частоты стробирования

Здесь, как и в предыдущей схеме, функционирование формирователей одиночного импульса и схем синхронизации подробно рассмотрено здесь. Единственно, что следует отметить, что подсчитывается длительность того полупериода частоты стробирования, импульс которого с восстанавливаемым кодом формирует корреляционный сигнал. Кроме того, подсчёт ведётся частотой заполнения уменьшенной в 2 раза, чтобы в результате получить относительное значение половины длительности импульса частоты стробирования, являющеюся элементом сравнения или иными словами – эталоном.


Рис. 7 - Формирователь сигналов управления №2 для схемы определения длительности первичных импульсов корреляции

В отличие от формирования одиночных импульсов при формировании их последовательности требуется сигнал для периодического возвращения триггеров в исходное состояние. Таким сигналом для приведённой выше схемы являются импульсы «Локальный сброс 1». Очевидно, что результатом функционирования схемы будут пачки импульсов частоты заполнения по продолжительности соответствующие длительности первичных импульсов корреляции. Кроме того, периодически восстанавливающие исходное состояние импульсы «Локальный сброс 1» позволяют использовать формирователи одиночных импульсов в режиме формирования периодических сигналов выдачи данных со счётчика и передачи их в регистры. В остальном, как уже напоминалось ранее функционирование формирователей одиночного импульса и схем синхронизации подробно рассмотрено здесь.

В отличие от двух предыдущих, формирователь сигналов управления для схемы, определения времени между первичными импульсами корреляции (рис. 9) состоит из 3-х формирователей одиночного импульса связанных между собой определённым образом. Особенно, надо отметить функционирование формирователя импульсов локального сброса 2. Импульсы, формирующиеся на его выходе, приводят в исходное состояние триггеры формирователя импульсов между корреляциями, но не ранее чем на выходе формирователя импульсов передачи данных в регистры появится сигнал. Для осуществления этой задержки на входе, схемы синхронизации формирователя импульсов локального сброса 2, производится деление частоты заполнения на 2.


Рис. 7 - Формирователь сигналов управления №3 для схемы определения времени между первичными импульсами корреляции

В заключение описания отдельных схем цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) приводятся структурные схемы определителей промежутков времени и подсчёта числа периодов частоты стробирования на рисунках 10 и 11


Рис. 7 - Структурная схема определения №1 относительной величины, половины длительности импульса стробирования и длительности первичных импульсов корреляции


Рис. 7 - Структурная схема определения №2 относительной величины, промежутка времени между первичными импульсами корреляции и числа периодов частоты стробирования

Чтобы избежать ошибок в выяснении взаимодействия основных сигналов следует руководствоваться диаграммой относительного положения сигналов приведённой на рисунке ниже


Рис. 7 - Диаграмма относительного положения сигналов

Компонуя отдельные функциональные части, рассмотренные выше, и добавляя недостающие звенья, получим структурную схему цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)


Рис. 7 - Структурная схема цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)

Все части структурной схемы цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), кроме процессора и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) подробно рассмотрены выше. Процессор и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) являются самостоятельными устройствами и не зависят от схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), поэтому здесь не рассматриваются.

В заключение следует отметить, что представленная схема цифровой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) используется для подстройки цифрового кода Манчестера II, в который преобразуется любая цифровая комбинация при передаче по радиоканалу связи. Кроме того, определение фазы осуществляется только цифровыми схемами при помощи корреляции, подсчёта импульсов и вычислений процессора. Таким образом, быстродействие схемы ограничивается частотными характеристиками цифровой элементной базы. Причём, точность определения фазы, как упоминалось выше, связано с быстродействием через частоту заполнения.

Всё вышесказанное позволяет утверждать, что такой цифровой способ определения фазы выше по точности и быстродействию способа определения фазы аналоговыми схемами.

Page copy protected against web site content infringement by Copyscape
Рысин О. В., Рысин А. В. Устройство и каскадный метод аналого-цифрового преобразования К содержанию Рысин О. В., Рысин А. В. Формирователь одиночных импульсов с управляемым кратным интервалом
Новости:




 

copyright © 2003-2017 naf-st.ru, info@naf-st.ru
При полном, либо частичном цитировании материалов сайта naf-st.ru ссылка (для интернет изданий гиперссылка) обязательна!!! Будьте взаимовежливы!

Хостинг «Джино»
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь