[发明专利]GPS同步授时电路

说明书

技术领域

本发明涉及GPS应用技术领域，特别是涉及一种GPS同步授时电路。

背景技术

随着电力系统自动化技术的发展，电力系统对时间同步精度的要求越来越高，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的出现和发展，给传统的同步授时系统带来了新的革命。GPS同步授时系统为微机故障录波仪、时间记录仪等电力系统自动化采样设备提供较为精确的时间，

现有技术中，由于采样是在各个采样设备内部时钟的控制下独立完成，不同采样设备之间做不到同步采样，导致毫秒级误差的存在，而且需要定时对各个采样设备内部时钟进行校正。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供一种保证各个采样设备之间高精度地同步采样，且能够随时对各个采样设备内部时钟进行自动校正的GPS同步授时电路。

一种GPS同步授时电路，包括：GPS卫星接收模块、鉴相模块、环路滤波模块、压控振荡模块、分频模块和信号输出端；

GPS卫星接收模块用于接收GPS卫星发射的秒脉冲信号；

鉴相模块用于接收秒脉冲信号，并根据分频模块输出的频率反馈信号与秒脉冲信号的相位差，判断频率反馈信号是否与秒脉冲信号同步，若否，则输出正比于相位差的误差信号；

环路滤波模块用于过滤误差信号中的高频成分和噪声，并输出平均分量信号；

压控振荡模块用于根据平均分量信号调整输出修正信号的频率，并通过信号输出端输出修正信号；

分频模块用于对修正信号进行分频后输出频率反馈信号。

上述GPS同步授时电路，通过鉴相模块比较频率反馈信号与秒脉冲信号的相位差，实现信号输出端输出的修正信号的上升沿与秒脉冲信号的上升沿保持一致。由于各个采样设备均是以修正信号的上升沿为基准，使得各个设备产生的AD采样时钟信号的上升沿保持一致，实现各个采样设备之间高精度地同步采样。环路滤波模块输出的平均分量信号控制压控振荡模块朝着减小相位差的方向改变修正信号的频率，最终实现随时对各个采样设备内部的时钟进行自动校正。

在其中一个实施例中，鉴相模块包括：与GPS卫星接收模块连接的第一鉴相输入端、与分频模块连接的第二鉴相输入端、与环路滤波模块连接的鉴相输出端、鉴相器IC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、极性电容C1、极性电容C2、负压供电端和正压供电端；

鉴相器IC的双边带输出脚与鉴相输出端连接，正压供电端通过电阻R7与鉴相器IC的双边带输出脚连接，并通过电阻R6与鉴相器IC的第一空脚连接，鉴相器IC的第一增益调节脚通过电阻R9与鉴相器IC的第二增益调节脚连接，正压供电端通过电阻R8后，与鉴相器IC的第二空脚连接，并通过极性电容C2接地，并通过电阻R2接地，负压供电端与鉴相器IC的负电压输入脚连接，鉴相器IC的偏置引脚通过电阻R5接地；

第一鉴相输入端通过极性电容C1后，与鉴相器IC的载波输入脚连接，并通过电阻R1与鉴相器IC的第二空脚连接，鉴相器IC的第一信号输入脚通过电阻R3接地，鉴相器IC的第二信号输入脚通过电阻R4接地，第二鉴相输入端与鉴相器IC的第一信号输入脚连接。

在其中一个实施例中，正压供电端连接+12V电压，负压供电端连接-8V电压。

在其中一个实施例中，环路滤波模块包括：与鉴相模块连接的滤波输入端、与压控振荡模块连接的滤波输出端、集成运放A1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C3、电容C4和电容C5；

集成运放A1的同相输入端与滤波输入端连接，并依次通过电阻R10、电容C3接地，又通过电容C4接地；

集成运放A1的反相输入端通过电阻R11接地，并通过电阻R12与集成运放A1的输出端连接，集成运放A1的输出端通过电阻R13与滤波输出端连接，并依次通过电阻R13、电容C5接地。

在其中一个实施例中，压控振荡模块包括：与环路滤波模块连接的振荡输入端、与分频模块和信号输出端连接的振荡输出端、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、二极管D1、二极管D2、电感L1和电源端；