[其他]宽量程数字式相位/频率检测器

说明书

本发明一般涉及了用于将两个数字输入信号的相位/频率差进行比较的电路，更具体讲是关于利用电路对检测器最大量程的响应而在锁相环路中增加数字式相位/频率检测器的线性相位调制范围的方法和电路，以期在检测器的输出复位时提供一个附加其上的输出。

用于检测两个数字输入信号之间的相位和频率差值的电路一般是用在信号分析中，而且在数字通信和频率合成时是非常重要的。例如，在数字式锁相环路中，要将一个输入信号加到相位检测器中以与一个参考信号进行比较。作为这两个输入信号瞬时相位/频率差值函数的一个误差信号，要对它进行滤波并用来控制一个电压控制振荡器（VCO）。构成了锁相环路输出的此VCO输出，作为参考信号加到相位检测器上从而使得此VCO的相位/频率“锁住”上述输入信号的相位/频率。在某些应用中，锁相环是用于信号解调的，如由John    Wiley&    Sons于1979年出版，Gardner，Floyd    M.所著的“锁相技术”第二版第9章所讨论的。在其它应用中，锁相环路还可用于信号调制（如上述Gardner所著书中第9章所讲）或频率合成，如Erps等人转让给本发明受让人的第4，360，788号美国专利中所描述的。

在任何情况下，一个常规数字式相位/频率检测器均包括一对连在一起的触发器或其它双稳元件，并在反馈电路带有一个逻辑门。这两个触发器的逻辑状态由那两个数字输入信号和反馈门来决定，而前者的频率/相位差是要检测的。随着两个触发器的最初复位，它们的数据端均接至逻辑“1”，而其时钟端则分别接至两个输入数字信号。每一触发器的输出将根据其输入信号的正向跳变而置位为逻辑“1”。这样如加到第一触发器的输入信号具有第一个正向跳变，则此第一触发器就置位于逻辑“1”，之后第二触发器将根据由其输入信号的正向跳变而置位于逻辑“1”。但是当第二触发器置位后，经响应于此两个触发器输出的逻辑门，这两个触发器将即刻复位，而且均维持此复位状态直至某一个触发器或另一个在其输入端检测到一个正向信号跳变。

这样两个触发器的输出即为方波，此方波具有相应于两个输入信号间相位/频率差值的占空率。如果第一信号超前第二信号，则仅有第一触发器出现方波，且其占空率将相应于两个输入信号间相位/频率超前的值。如果第二个输入信号超前，则仅为第二个触发器产生方波，且其占空率将相应于第二输入信号相对第一输入信号相位超前的量值。这两个方波在一差动电路中组合而其结果将积分，以得到0点附近的一个锯齿波，也即在第一输入信号超前时该锯齿波具有一极性，而当第二输入信号超前时具有相反极性。该锯齿波的幅度相应于两个数字输入信号间相位/频率的差值并具有360度的固定周期。随着两个输入信号间相位/频率差值的单调增加，该检测器的输出呈一锯齿链，该链所具有的锯齿波周期数相应于那两个数字输入信号间相位/频率差值的全部周期数。

因此本发明的基本目的即是提供一种增加数字式相位/频率检测器检测量程的方法和电路。

其另一目的是提供一种方法和电路，在输入和参考信号间的相位/频率差值为一预定量而重新调整其内部电路时通过使检测器的输出输出一峰值，并在检测器的输出中加上此附加的相位/频率差值，来增加数字式相位/频率检测器的最大平均输出。

对于本领域中的熟练技术人员讲，本发明的其它目的和效益可在下述的详细说明中变得显而易见，其中仅对本发明的较佳实施方案予以示出和说明，然而确是对设想实现本发明最佳方式的说明。可以理解，不出和说明，然而确是对设想实现本发明最佳方式的说明。可以理解，不超出本发明的情况下可有若干不同的实施方案，而且其某些细节可以有明显的不同或是一些改进。因此下述的说明和附图仅是涉及了性质上的解释而不是作为对本发明的限制。

图1的框图是一种常规数字式锁相环路，其中可结合本发明的频率/相位检测器使用;

图2是常规数字式相位/频率检测器的电路图，本发明即是在它的基础上的一种改进;

图3（1）-3（5）的波形图说明了图2常规数字式相位/频率检测器的工作情况;

图4是图2的常规相位/频率检测器的输出特性;

图5是根据本发明的原理经改进的数字式相位/频率检测器所希望的特性;

图6包含了经本发明产生的各波形的时序图;

图7是本发明的电路图。