JPS63106572A

JPS63106572A - 位相検出器

Info

Publication number: JPS63106572A
Application number: JP62194281A
Authority: JP
Inventors: ロジャー　フランシス　ブリッジマン
Original assignee: Marconi Instruments Ltd
Current assignee: Marconi Instruments Ltd
Priority date: 1986-08-02
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1988-05-11
Also published as: EP0256637A2; GB2193406B; US4868512A; GB2193406A; GB8618941D0; EP0256637A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、位相検出器、より詳細には、加えられた２つ
の電気信号の位相差に応答する電気的検出器に関するも
のである。

発明が解決しようとする問題点一般に、位相検出器の精度は、測定された位相差の大き
さで異なり、その精度は、小さい位相差または３６０°
の倍数の位相差に対して急激に低下する０本発明の目的
は、そのような欠点がなく、かつ３６０°を越える位相
差範囲にわたって使用できるように改良した位相検出器
を提供することである。

問題点を解決するための手段本発明に従って、位相検出器は、２つの電気信号を受け
取り、測定された両者の位相差の大きさを指示する手段
と、もし前記大きさがしきい値以下であれば、受け取っ
た一方の電気信号の位相を変更して位相差を増大さぜる
位相変更手段と、前記位相変更が行われたことを指示す
る手段とを備えている。

したがって、本発明は、雑音が存在する中で、小さい位
相差を測定する場合に生じる共通の難題を回避している
。２つの信号間の位相差を測定するために用いられる一
般的な方法は、それらの零交差の時間差を測定するもの
である。試験信号が基準値より少しまさると、最小の読
みが得られ（０°のオーダーの位相差を指示するため）
、基準値が試験信号より少しまさると、最大の読みが得
られる（３６０°のオーダーの位相差を指示するため）
。

このため、零交差が互いに近く、かつ雑音が存在すると
、検出器は、最小値および最大値をランダムに読み取る
。さらに、典型的な検出器の直線性は、この点に近付く
につれて低下する。位相差がしきい値より小さくなった
とき、すなわちＯｏまたは３６０°に近付いたとき、一
方の信号の位相をリセットすれば、位相検出器を前述の
中立帯領域で動作させる必要がなく、位相検出器を最も
直線性がある領域内で動作させることができるので、発
生した信号の精度が向上することは確実である。

一方の入力信号の位相がリセットされるたびに、この位
相変更に基準値を含めるため、出力信号に適当な修正を
施することかできるように、この位相変更が記録される
。このようにして、生じた位相変更を連続的に算入すれ
ば、３６０°の大きな倍数である位相差範囲にわたって
、検出器を動作させることができる。実際には、一方の
入力信号の位相のみを変更する方が都合がよく、また簡
単であるが、原理的には、両方の位相を変更することが
できる。しかし、後者のやり方は、がなり複雑になろう
。

以下、添付図面を参照し、実例として本発明の詳細な説
明する。

実施例第１図から説明すると、位相検出器には、一対の入力端
子１，２が設けられており、端子１は、その位相が測定
される試験電気信号を受け取り、端子２は、基準電気信
号を受け取る。もし単にどれか２つの電気信号の位相差
のみを測定するのであれば、どちらの信号が試験信号が
、または基準値かは重要でない。一般に、同じ公称周波
数をもつ電気信号についてのみ意味のある位相差の測定
ができるので、以下の説明では、端子１．２に加えられ
る信号は、この条件を満たしているものと仮定する。

端子１，２に入る信号は、２進パルスの形をしている、
言い換えると、２つのレベルのみを有する一連のパルス
である。このようなパルスの形状は、鋭い立上がり縁と
立下がり縁を有し、はぼ長方形である。

端子１は、位相比較器３の一方の入力に接続されており
、位相比較器３の他方の入力は、２つの入力を有する排
他的論理和（ＸＯＲ）ゲート４の出力に接続されており
、ゲート４の一方の入力は、入力端子２に接続されてい
る。位相比較器３は、通常の動作をし、もし位相差が３
６０°以下であれば、端子１．２に存在する位相差の大
きさと極性を指示する信号を出力ライン５に与える。簡
単な位相比較器では、３６０°の倍数を区別できないこ
とは言うまでもない。位相比較器３の出力は、２つのし
きい値回路６．７へ送られる。回路６．７は、それぞれ
ライン８，９を通じてしきい値信号を受け取る。本例の
場合、２つのしきい値は、４５°の位相差で、一方は、
４５°の位相遅れ、他方は、４５°の位相進みである。

２つのしきい値回路６．７の出力は、２つの入力１１．
１２を有するアップダウン・カウンタ１０に接続されて
いる。このカウンタは、入力１１に１個の入力パルスが
存在するとき、１のカウントだけカウントダウンし、入
力１１と１２に同時に入力パルスが存在するときは、１
のカウントだけカウントアツプする。したがって、しき
い値回路６または７のどちらかが出力パルスを発生する
たびに（これは、そのしきい値が交差したことを示す）
、このパルスは、論理和（ＯＲ）ゲート１３を介してカ
ウンタ１０へ送られる。カウンタ１０が増そうが減ろう
が、そのカウントは、どちらの位相しきい値が交差した
かによって決まる。しきい値が交差するたびに、ＯＲゲ
ート１３の出力からＸＯＲゲート４の入力へパルスが送
り戻される。これは、ＸＯＲゲート４の出力を反転する
働きをするので、実際には、位相比較器３の入力に１８
０°の移相が与えられる。端子１゜２に入る信号は、２
進パルス形であるから、論理ゲートに直接加えるのに適
している。

カウンタ１０がカウントされるたびに、新しいカウント
が加算器１４へ送られ、そこで、位相比較器３の実際の
出力にそのカウントが加算され、その結果得られた値は
、出力ポート１５において利用できる。このように、カ
ウンタ１０は、端子１，２における試験信号と基準信号
間の１８０°の位相差の倍数を指示し、その倍数に、位
相比較器３によって測定された残りの位相差が加えられ
る。

第２図において、実線２０は、従来の位相検出器を表し
、出力信号の値は、３６０°の各倍数ごとに、リセット
値まで下がる。その遷移は、すっきりしていないが、一
般に、図示のような多数の不規則な信号エクスカーショ
ン２１を含んでいる。本発明では、位相比較器３が＋４
５°と３８０　”　−４５°との位相差すなわち３６０
°の倍数に対する＋４５°の位相差を示す２つの破線の
間でのみ動作することが理解されよう。測定された位相
差が破線で示したしきい値と交差するたびに、位相比較
器の動作を２つのしきい値開の領域内に持っていくため
に、１８０°の人為的位相差が基準信号に導入される。

このように、位相比較器３は、常に、最も精度が良い位
相差領域内で動作し、測定された位相差が零に近付く領
域内で動作する必要がないので、どちらの入力に雑音が
存在していても、その出力が不規則に変動することがな
い。

第３図は、出力ポート１５で利用可能な実際の出力信号
を示す。カウンタｌＯが必要なｉｓｏ’の倍数を累算し
て加算または、減算するので、出力信号は、基準点すな
わち゛″スイツチオン点から生じた位相差の実際の値を
追従し、３６０°の大きな倍数まで正しい二倍数の最大
数は、カウンタ１０と加算器１４の能力によって決まる
。

第３図に示した出力曲線が位相検出器の動作によって直
接生じたものであることは理解されるであろう。これは
、周期的不連続を除去するよう第２図の曲線をコンピュ
ータで処理して人為的に作ることができる曲線とは対照
的である。後者の場合、最終的な結果は、類似していて
も、その出力信号は、３６０°の倍数の領域内で潜在的
位相ジッタに起因する不正確さや、小さい位相差におけ
る固有の低精度動作に起因する不正確さを含んでいよう
。

第１図に示した論理回路の部品は、動作するのに短い時
間を必要とするので、位相検出器は、サンプリング動作
モードに適している、言い換えると、端子１，２におけ
る２つの入力信号が周期的に抜き取られ、サンプルが図
示の回路に加えられる。現在サンプルが処理されてポー
ト１５に出力値が発生すると、入力信号が再び抜き取ら
れる。実際に、サンプル間の周期は、非常に短いけれど
も、もし連続するサンプル間の位相差が２つのしきい値
開の位相差以上、すなわち前例の場合は、２７０゜以上
変化すれば、急激に変化する位相差を正しく追従するこ
とはできない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による位相検出器の回路図、第２図と
第３図は、従来の位相検出器と本位相検出器の動作を対
比する説明図である。符号の説明１．２・・・端子、　　　　　　３・・・位相比較器、
４・・・ＸＯＲゲート、　　　　５・・・出力ライン、
６．７・・・しきい値回路、　　８．９・・・ライン、
１０・・・アップダウン・カウンタ、１１．１２・・・カウンタ入力、　１３・・・ＯＲゲー
ト、１４・・・加算器、　　　　　　１５・・・出力ポ
ート、２０・・・従来の位相検出器の出力信号、２１・
・・信号エクスカーション、２２・・・しきい値開の領域。１口、）：二；Ｑ−′７　：′−；こ変更なし）第１図手続補正書（方式）％式％１、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１９４２８１
号２、発明の名称　　　　　　位　相　検　出　器３、
補正をする者事件との関係　　出願人名　称　マルコーニ　インストルメンツ　リミテッド４
、代理人願書に最初に添付した図面の浄書（内容に変更なし）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２つの電気信号を受け取り、両者の測定された位
相差の大きさを指示する手段と、前記大きさに応答し、もし前記大きさがしきい値以下で
あれば、受け取った一方の電気信号の位相を変更して位
相差を増大させる位相変更手段と、前記位相変更が行われたことを指示する手段、を備えて
いることを特徴とする位相検出器。
（２）前記測定された位相差の大きさを指示する手段は
、３６０°以下の位相差の範囲にわたり動作するように
なっている位相比較器であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の位相検出器。
（３）さらに、３６０°を越えるかもしれない累積位相
変化を指示するため前記測定された位相差と前記位相変
更とを結合する加算手段を備えていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項記載の位相検出器。
（４）前記２つの電気信号は、２進パルスの形をしてお
り、各位相変更は、一方の前記電気信号を反転すること
で得られる１８０°の位相変更であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の位
相検出器。
（５）さらに、連続する位相の変更を記憶する手段を備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
４項のいずれかに記載の位相検出器。
（６）前記連続する位相の変更を記憶する手段は、増加
する位相進みに応じて一の方向に増分をカウントし、そ
して増加する位相遅れに応じて反対の方向に増分をカウ
ントするようになっている可逆カウンタであることを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載の位相検出器。
（７）３６０°の倍数より上および下に同じ量の位相差
だけ異なる２つのしきい値が設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記
載の位相検出器。
（８）前記２つのしきい値は、＋４５°と−４５°であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の位相検
出器。