JPS5953732B2 - 同期はずれ検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相同期回路における同期はずれを検出する回
路に関する。

位相同期回路（以下、Ｐ、 Ｌ、 Ｌと略す。

）の同期はずれを検出する回路は種々の方式が知られて
いる。

その１つとして電圧制御発振器（以下、Ｖ、 Ｃ，Ｏと
略す。

）の制御電圧を監視する回路が知られている。

第１図にその１例を示す。第１図において、１は位相比
較器であり、２は直流成分を取り出す低域Ｐ波器、３は
Ｖ、 Ｃ，Ｏであり、その出力周波数ｆ。

は２の低域Ｐ波器出力の直流により制御される。

４はＮ分周器であり、Ｖ、 Ｃ，Ｏの出力周波数ｆ。

を１／Ｎに分周し、その出力は１のイ立相比較器で基準
周波数ｆ ｒｅｆと位相比較される。

５及び６はそれぞれ電圧比較器であり、７はＡＮＤゲー
トである。

第２図はｖ、Ｃ０Ｏの制御電圧−発振周波数特性であり
、第３図は１の位相比軟器の位相差−電圧特性である。

電圧比較器５はＶ、 Ｃ，Ｏの制御電圧が予め定められ
る■２以下の場合には、その出力はＨｉｇｈ電圧に、■
２以上の場合にはＬｏｗ電圧になる。

又、電圧比較器６はｖ、０．０制御電圧が予め定められ
るＶ１以上の場合にはその出力はＨｉｇｈ電圧に、■１
以下の場合にはＬｏｗ電圧になる。

今、Ｖ、Ｃ０Ｏの発振周波数ｆ。がｆｌ＜ｆ。＜ｆ２で
ある場合電圧比較器５、及び６の出力はそれぞれＨｉｇ
ｈ電圧で゛あり、７のＡＮＤゲートの出力はＨｉｇｈ電
圧となる。

又、ｆｏがｆ２＜ｆ。＜ ｆ ｍａｘ、又はｆｍａｎ
＜ ｆｏ≦ｆ１の場合にはそれぞれ、電圧比較器５、又
は６の一方の出力がＬｏｗ電圧になり７のＡＮＤゲート
の出力はＬｏｗ電圧となりｖ、Ｃ０Ｏの周波数制御範囲
の限界に近づいており、これを同期はずれと検出し、警
報を表示する。

ｍａｘ ところで、基準周波数ｆ ｒｅｆがｆ ｒｅｆンＮであ
るとする。

この場合、Ｖ、Ｃ０Ｏの発振周波数ｆ。はｆ。〉ｆ ｍ
ａｘにならねばならないが、制御範囲外であるｆ。

為同期できない。

この為、ｆ ｒｅｒ＞ Ｎであり、１の位相比較器の出
力はｆ。

を高める方向に、第３図の特性の場合、位相差が増加す
る方向に変化する。

しかし、位相差がπになってもｆ ｒｅ、＞ ｆＢ ａ
ｘである為Ｎ にさらに位相差を増加させる。

しかし、位相差がπ以上になると、１の位相比較器の出
力はＶＣからいったんＯＶとなり、再び電圧は上昇カー
ブを描く。

この様子を第４図に示しである。ここで、所要の位相差
は過渡的周波数の積分したものである。

最初Ｖ、 Ｃ，Ｏ制御電圧が上昇して、時間Ｔ８で■２
に達すると５の電圧比較器の出力はＬｏｗ電圧になり、
７のＡＮＤゲートから同期はずれの警報が出される。

さらにＶ、 Ｃ，Ｏ制御電圧は上昇を続け、時間Ｔｂで
■。

に達した後０■になる。これに伴ない、５の電圧比較器
の出力はＬｏｗからＨｉｇｈ電圧になり、電圧比較器６
の出力はＨｉｇｈがらＬｏｗ電圧となり、７のＡＮＤゲ
ートからの警報は維持される。

Ｖ、 Ｃ，Ｏ制御電圧がＯＶから上昇し、時間Ｔｃで■
１に達すると、５及び６の電圧比較器の出力はＨｉｇｈ
電圧となり、７のＡＮＤゲートの出力は同期はずれの状
態にも関わらず警報を解除してしある場合、警報が断続
することになる。

今、ｆ ｒｅｆ全く同様になる。

これに対する方法として、従来５及び６の電圧比較器の
出力、又は７のＡＮＤゲートの出力に時定数回路を設け
、一旦警報が送出されると、警報を解除するのに時間遅
れを持たせることがイ〒なわれている。

しかし、特に基準周波はんの少し低い場合、警報の断続
の周期Ｔ。

はかなり長く、時定数回路を実現するのが難かしかった
。

又、■、Ｃ０Ｏ制御電圧が第４図の如く鋸歯状に変動す
る為、Ｖ、０．０の発振周波数も同様に変動するという
問題点があった。

従って、本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもの
で゛、その目的は、同期はずれの期間中、連続的に警報
を送出し、かつ、警報期間中もｖ、０．０の発振周波数
ｆ。

を制御周波数範囲の上限（基準周波数ｆ ｒｅｆが高い
場合）又は下限（基準周波数ｆ ｒｅｆが低い場合）に
固定するごとき同期はずれ検出回路を提供することにあ
り、その特徴は、Ｖ、 Ｃ，Ｏ制御電圧が上限（又は下
限）に達すると、低域Ｐ波器と■、０．０間を切り離し
、■、０．０制御電圧を上限（又は下限に）固定し警報
を送出し、さらに低域ろ波器の出力を監視し、Ｐ、 Ｌ
、 Ｌが同期状態にあることを確認したら警報を解除し
、低域２戸波器とＶ、 Ｃ，Ｏの間の接続を回復するご
とき同期はずれ検出回路にある。

以下図面により実施例を説明する。

第５図は本発明の実施例のブロック図であり１、図中、
第１図のブロック図と同一番号のものは同機能を表示し
ており、８は５及び６の電圧比較器より情報を得て、同
期はずれ検出する検出器であり、９及び１０はそれぞれ
８の検出器の情報によす■、０．０制御電圧を２の低域
ろ波器より切り離すスイッチであり、１１は電池であり
、その電圧は■、０．０制御電圧の上限■。

に設定されている。

この回路の動作を説明する。

る。

この時低域瀘波器２の出力波形は第４図と同様になる。

つまり時間Ｔ８で５の電圧比較器の出力はＨｉｇｈから
Ｌｏｗ電圧となり、さらに時間Ｔｂで５の電圧比較器は
ＬｏｗからＨｉｇｈ電圧へ、６の電圧比較器はＨｉｇｈ
からＬｏｗ電圧へ変化する。

８の検出器ではこの変化を検出し、１０のスイッチを切
り換えてＶ、 Ｃ，Ｏを低域ろ波器２より切り離し、１
１の電池に接続し、■、０．０制御電圧をその上限に固
定し、７のＡＮＤゲートから警報が送出される。

この時、Ｖ、 Ｃ，Ｑの発振周波数はｆ ｍａｘ態でも
低域ろ波器２の出力は第４図の様な上昇カーブを描き、
警報は保持される。

次ぎに警報の解除動作に付いて説明する。

警報の解除はＰ、 Ｌ、 Ｌが同期状態に復帰した時打
なわれるのであるからこの時基準周波数ｆ ｒｅｆは必
ずｆ■、Ｃ０Ｏの発振周波数はｆ ｍａｘに固定されて
いるので、低域ろ波器２の出力電圧は下降カーブを描き
、０■になるといったんＶＣになり、さらに下降カーブ
を描く。

この時６電圧比較器の出力は低域Ｐ波器２の出力電圧が
■１を横切る時にＨｉｇｈがらＬｏｗ電圧となり、電圧
がＯＶから■。

になる時ＬｏｗからＨｉｇｈ電圧になる。

又、この時５の電圧比較器の出力はＨｉｇｈからＬｏｗ
電圧となる。

この変化を８の検出器で検出し１０のスイッチを切り換
え、Ｖ、 Ｃ，Ｏと低域沖波器２を接続し、７のＡＮＤ
ゲートの出力の警報を解除する。

波器２の出力電圧は下降カーブを描き０■からＶＣに変
化した時に８の検出器が働き９のスイッチを切り換えて
Ｖ、 Ｃ，Ｏと低域ろ波器２を切り離し、Ｖ、 Ｃ，Ｏ
制御電圧をＯｖに固定し、警報を７のＡＮＤ行なわれ、
この時は低域Ｐ波器２の出力電圧は上昇カーブを描き、
■ｏから０■に変化する時この変化は５及び６の電圧比
較器の変化を引き起こしこの変化を８の検出器が検出し
て警報の解除動作を行なう。

第６図に８の検出器の具体的回路例を示す。

第６図に於いてＩＮ １ 、及びＩＮ２はそれぞれ第５
図の５及び６の電圧比較器に接続される。

又０ＵＴ１、及び０ＵＴ２はそれぞれ第５図の１０、及
び９のスイッチの制御端子に接続される。

１２及び１５はダイオード、１３及び１６は抵抗、１４
及び１７はコンデンサであり、こＩ％らはそれぞれＩＮ
Ｉ及びＩＮ２の人力がＬｏｗからＨｉｇｈ電圧の変化を
遅らせる積分回路を構成している。

１８及び１９はインバータでありそれぞれＩＮＩ及びＩ
Ｎ２の入力を反転している。

２０及び２１はＪＫフリップ・フロップ（以下、ＪＫ−
Ｆ−Ｆと略す。

）であり、クロックは正エツジである。

２２はＡＮＤゲート、２３〜２５は抵抗、２６〜２８は
コンテ゛ンサであり、これらの抵抗とコンテ゛ンサでそ
れぞれ２２のＡＮＤゲートの出力、２０のＪＫ、−Ｆ−
Ｆの反転出力（回）、及び２１のＪＫ−Ｆ−Ｆの反転出
力の積分回路を構成している。

第７図は第６図の検出回路の動作を説明する各波形を表
わしたもので゛、第７図のＢ−Ｈｌ及びＩＮ１． ＩＮ
２．０ＵＴ１．０ＵＴ２は第６図の同一の文字部分の波
形を表わしておりＡは第５図の２の低域Ｐ波器の出力波
形である。

第６図の回路の動作を説明する。

つたとする。

この時低域Ｐ波器の出力は第７図のＡの如く、上昇カー
ブを描き、電圧比較器５の出力はＨｉｇｈ−＋Ｌｏｗ−
＋Ｈｉｇｈに変化しく第７図、ＩＮＩ参照）、続いて電
圧比較器６の出力がＨｉｇｈ−＋Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈに変
化する（第７図ＩＮ２参照）。

これらの変化は１２及び１５のダイオード、１３及び１
６の抵抗、１４及び１７のコンデンサで構成される積分
、及び１８．１９のインバータを通り第７図のＢ−Ｅの
如き波形変化となる。

この変化により２０のＪＫ−Ｆ−Ｆ出力は時間Ｔ１で土
ＯＷからＨｉｇｈ電圧になり （Ｆの波形）、０ＵＴｌ
はＨｉｇｈからＬｏｗ電圧になり、１０のスイッチを切
り換え、Ｖ、 Ｃ，Ｏと低域戸波器２を分離し、Ｖ、
Ｃ，Ｏ制御電圧をその上限■。

に固定する。そして２０のＪＫ−Ｆ−Ｆの出力は基準周
波数ｆ Ｉ−ｅｆがｆｒ８ｆ〉となるとする。

この時■、０．０制御電圧はその上限■。

に固定され、その発振周波数はその上限ｆｍ８Ｘである
ので、低域ろ波器２の出力電圧は第７図Ａの如く下降カ
ーブを描く。

これにより、６の電圧比較器の出力が、続いて５の電圧
比較器の出力がＨｉｇｈ−＋Ｌｏｗ−＊Ｈｉｇｈに変化
する（第７図、ＩＮＩ及びＩＮ２参照）。

この変化はＢ−Ｅの箇所に第７図の波形の如き変化を与
え、この変化により、時間Ｔ３で２１のＪＫ−Ｆ−Ｆの
出力をＬｏｗからＨｉｇｈ電圧にする（第７図Ｇの波形
）。

この時２０のＪＫ−Ｆ−Ｆの出力もＨｉｇｈ電圧である
為２２のＡＮＤゲートの出力もＨｉｇｈ電圧になり、２
３の抵抗、２７のコンデンサで構形された積分回路の波
形は第７図Ｈの如く、時間遅れを持ってＨｉｇｈ電圧と
なり、２０及び２１のＪＫ−Ｆ−ＦをリセツＩ・する。

これにより０ＵＴ１の波形はＬｏｗからＨｉｇｈ電圧と
なり、１０のスイッチを切り換えてＶ、 Ｃ，Ｏと低減
ろ波器２を接続し同期状態に入る。

又、この時０ＵＴ２は２５の抵抗と２６のコンデンサで
構成された積分回路の為ＨｉｇｈからＬｏｗ電圧に変化
はしない。

次に今度は、時間Ｔｆで、基準周波数ｆ ｒｅｆがｆ
Ｉ−６合２の低域ろ波器の出力電圧は下降カーブを描き
、６の電圧比較器５の電圧比較器の順番に出力かＨｉｇ
ｈ−＋Ｌｏｗ−＋Ｈｉｇｈに変化しく第７図のＩＮＩ及
びＩＮ２参照）、この変化により２１のＪＫ−Ｆ・Ｆの
出力はＬｏｗからＨｉｇｈ電圧になり、０ＵＴ２はＨｉ
ｇｈからＬｏｗ電圧に変化し、９のスイッチを切り換え
てＶ、Ｃ，Ｏを低域Ｐ波器２から分離し、Ｖ、 Ｃ，Ｏ
制御電圧をその下限である０■に固定する。

はＯｖに固定され発振周波数はその下限ｆ ｍ１ｎであ
るので、２の低域ろ波器の出力電圧は上昇カーブを描き
、２０のＪＫ−Ｆ−Ｆの出力はＨｉｇｈ電圧となり、２
２のＡＮＤゲ゛−ト出力もＨｉｇｈ電圧となる。

この変化は２３の抵抗、２７のコンデンサで構成される
積分回路を通り、２０及び２１のＪＫ−Ｆ−Ｆをリセッ
トし、０ＵＴ２はＬｏｗからＨｉｇｈとなり、９のスイ
ッチは切り換ってＶ、 Ｃ，Ｏと低域ろ波器２とを接続
し、同期状態に入る。

以上の実施例において、同期はずれの場合、Ｖ、 Ｃ，
Ｏ制御電圧をスイン１０で■。

、又はスイッチ９で０■に固定したが必ずしもその必要
はない。

例えばＶ。の代わりにｖ２、Ｏｖの代わりに■１に設定
することも可能である。

但し、この場合はステリシスを持つ検出回路となる。

このヒステリシスを持つ検出回路の場合、もし基準周波
数ｆ ｒｅｆ制御電圧はスイッチ１０で■２に固定され
る。

この時のＶ、０．０の発振周一波数はｆ２である。

この状態圧はｖ２に固定されているが、Ｐ、 Ｌ、 Ｌ
としてはＶ、 Ｃ，Ｏの発振周波数を高めようと動作し
、低域ろ波器２の出力電圧は上昇カーブを描き警報を保
低域Ｐ波器の出力電圧は下降カーブを描き同期状態に復
帰し警報は解除される。

本発明は、Ｐ、 Ｌ、 Ｌの同期はずれを確実に検出し
、同期はずれの状態で、制御範囲の上限（上にズしてい
る場合）、又は下限（下にズしている場合）の周波数で
安定に発振する機能を有しているのでＰ、 Ｌ、Ｌの同
期警報回路一般に広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の位相同期回路のブロック図、第２図はＶ
、Ｃ００制御電圧−発振周波数特性を示す図、第３図は
位相比較器の位相差−電圧特性を示す図、第４図は同期
はずれの場合の低域２戸波器の出力電圧の特性を示す図
、第５図は本発明の実施例による位相同期回路のブロッ
ク図、第６図は第５図における検出器８の具体的回路例
、第７図は本発明め実施例の説明図である。 １・・・・・・位相比較器、２・・・・・・低域Ｐ波器
、３・・・・・・電圧制御発振器、４・・・・・・Ｎ分
周器、５，６・・・・・・電圧比較器、７・・・・・・
ＡＮＤゲート、８・・・・・・検出器、９．１０・・・
・・・スイッチ、１１・・・・・・電池、１２，１５・
・・・・・ダイオード、１３，１６・・・・・・抵抗、
１４゜１７・・・・・・コンテ゛ンサ、１８，１９・・
・・・・インバータ、２０．２１・・・・・・ＪＫフリ
ップ・フロップ、２２・・・・・・ＡＮＤゲート、２３
〜２５・・・・・・抵抗、２６．２８・・・・・・コン
デンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧制御発振器と、その出力信号又は分周信号と基
   準周波数の信号との位相差を検出する位相比較器と、該
   位相比較器の出力の誤差信号から直流電圧を抽出しこれ
   を前記電圧制御発振器に印加する低域沢渡器とを有する
   位相同期回路において、前記低域沢渡器と電圧制御発振
   器との間に挿入されるスイッチと、低域ろ波器の出力の
   直流電圧の変化及び該直流電圧が電圧制御発振器の制御
   電圧の範囲内にあるか否かを検出す検出手段とをもうけ
   、低域戸波器の出力の直流電圧が電圧制御発振器の制御
   電圧の範囲外のとき同期はずれとして前記スイッチによ
   り低域Ｐ波器と電圧制御発振器とを切離すとともに電圧
   制御発振器に制御電圧の上限又は下限の電圧を与え、ま
   た前記検出手段により検出される低域Ｐ波器の出力の直
   流電圧の変化から同期状態が確認されると前記スイッチ
   により低域側波器と電圧制御発振器との接続を回復する
   ことを特徴とする同期外れ検出回路。