Устройство автоматической регулировки усиления

 

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ по авт. св. № 924826, отличающееся тем, ччго, с целью уменьшения искажений закона модуляции выходного сигнала , выход фильтра нижних частот соединен с дополнительньм элементсж сравнения через введенный переключатель , медду выходом третьего детектора и другим входом переключателя включены последовательно дифференциатор , селектор полярносдги, дополнительные фиксатор уровня, ограничитель амплитуды и фильтр нижних частот, а управляющий вход переключателя подключен к выходу дополнительного ограничителя ампли- . туды. (Л С сл 4 00 | 00

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

3(50 Н 03 С 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .- .

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) УС Р0ЯС В0

РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ по авт. cs.

В 924826, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения искаже(61) 924826 (21) 3428500/18-09 (22) 22 ° 04,82 (46) 15.11.83, Вюл. М 42 (72) В.И.Закиров (53) 621.396.662 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 924826,кл. Н 03 Се 3/20, 1980 (прототип). ний закона модуляции выходного сигнала, выход фильтра нижних частот соединен с дополнительным элементом сравнения через введенный переключатель, между выходом третьего детектора и другим входом переключателя включены последовательно дифференциатор, селектор полярности, дополнительные фиксатор уровня, ог- раничитель амплитуды и фильтр нижних частот, а управляннций вход переключателя подключен к выходу дополнительного ограничителя амплитуды.

1054878

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических установках, в частности в радиоприемных у,стройствах.

По основному авт. св. Р 92482б известно устройство автоматичес-. кой регулировки усиления (ЛРУ), содержащее регулируемый усилитель, на вход которого подан входной сигнал, а между выходом и управляющим входом включены последовательно первый детектор и четырехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, а также второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго детек: тора меньше постоянной времени первого детектора, а между выходом второго детектора и управляющим входом четырехполюсника с регулируемым ко-. эффициентом передачи включен элемент сравнения, другой вход которого подключен к выходу.riepsaro детектора, элемент сравнения выполнен регулируемым, к входу регули-. руемого усилителя подключены последовательно соединенные третий детектор, фиксатор уровня, ограничитель амплитуды, фильтр нижних частот и дополнительный элемент сравнения, к другому. входу которого подключен источник опорного напряжения, а противофазнке выходы дополнительно

ro элемента сравнения подключены соответственно к первому и второму управляющим входам элемента сравнения, а элемент сравнения выполнен в виде операционного усилителя, в ,цепь обратной связи которого включена цепочка из параллельно включенных резистора и диода, между Выходом. операционного Усилителя и общей шиной включен первый регулируемый элемент, управляющий вход которого является первым управляющим входом элемента сравнения, между выходом операционного усилителя и соответствующей шиной источника питания включены последовательно второй регулируемый элемент, управляющий вход которого является . вторим управляющим входом элемен та сравнения,. и стабилитрон, при

- этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя являются соответственно одним и другим входами элемента сравнения (1 Д. .Недостатком известного устройства

ЛРУ является наличие искажений закона модуляции выходного сигнала в процессе нарастания амплитуды входного сигнала, т.е. a течение времени установления, что вызвано отсутствие автоматической регулировки времени,установления. Необходимость в регулировании времени установления возникает в связи с изменением структуры принимаемого сигнала. Действительно, при слишком малом времени установления возмож5 но срабатывание ЛРУ от кратковременно действующей помехи. Если же увеличить время установления с тем, чтобы ЛРУ не реагировало на помеху, возможно запаздывание срабатывания

10 APJJ что приводит к потери части информации,.содержащейся в законе модуляции входного сигнала.

Таким образом, при быстром изменении амплитуды входного сигнала необходимо обеспечить малое время установления, большее длительности помехи, а при медленном изменении амплитуды - большое время установления. Обеспечить же малое время установления при медлен-. ном изменении амплитуды входного сигнала нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению максимально возможного времени восстановления, как следствие, к искажению закона модуляции выходного сигнала устройства.

Цель изобретения — уменьшение искажений закона модуляции выходного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве ЛРУ, содержа25

30 щем регулирующий усилитель, на вход которого подан входной сигнал, а между выходом и управляющим входом включены последовательно первый детектор и четирехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, а также второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго детектора меньше йоатоянной времени первого детектора, а между выходом второго детектора и управляющим входом четырех60

65 дам элемента сравнения, а элемент сравнения выполнен в виде операцион" ного усилителя, в цепь обратной связи которого включена цепочка из параллельно. включенных резистора и диода, между выходом операционного полюсника с регулируемым коэффициен45 том передачи включен элемент срав. нения, другой вход которого подключен к выходу первого детектора, эле- мент сравнения выполнен регулируемым к входу регулируемого усилителя подключены последовательно соединенные третий детектор, фиксатор уровня, ограничитель амплитуды,. фильтр нижних частот и дополнительный элемент сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, а противофазные выходы дополнительного элемента сравнения подключены соответственно к первому и второму управляющим вхо1054878

60 усилителя и общей шиной включен первый регулируемый элемент, управляющий вход которого является первым управляющим входом элемента сравнения, между выходом операционного усилителя и соответствующей шиной 5 источника питания включены последовательно второй регулируемый элемент, управляющий вход которого является вторым управляющим входом злемейта сравнения, и стабилитрон, 10 при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя являются соответственно одним и другим входом элемента. сравнения, выход фильтра нижних частот соединен с дополнительным элементом сравнения через введенный цереключат@ль, между выходом третьего детектора и другим входом переключателя включены после довательно дифференциатор, селектор полярности, дополнитель„ е фиксатор 20 уровня, ограничитель амплитуды и фильтр нижних частот, а управляющий вход переключателя подключен к выходу дополнительного ограничителя амплитуды.

На чертеже приведена структурная электрнческая схема предлагаемого устройства АРУ.

Устройство АРУ содержит регулируемый усилитель 1, первый детектор 2 30 и второй детектор 3, детектор 2 является детектором АРУ, его постоян-. ная времени больше постоянной времени детектора 3, четырехйолюсник 4 с регулируемым козффициентом передачи, 35. элемент сравнения 5, третий детектор б,. Фиксатор уровня 7, ограиичнтель амплитуды 8 и фильтр 9 нижних частот, дифференцнатор 10, селектор полярнос.ти 11, дополнительный фиксатор уров- 40 ня 12, дополнительный ограничитель амамплитуды 13, дополнительный фильтр

14 нижних частот, переключатель 15, дополнительный элемент сравнения 16 .

К другому входу дополнительного зле- 4 мента сравнения 16 подключен источник опорного напряжения положитель. ной полярности Е, при этом элемент сравнения 5 содержит операционный усилитель 17, масштабный резистор 18, резистор 19 обратной связи, шунтированный диодом 20, полевые транзисторы 21 и 22, стабилитрон 23 и резистор 24.

Переключатель 15 содержит триггер ММитта 25, электронные ключи

26 и,27. Вход триггера Мчитта 25 является управляющим входом переключателя 15, сигнальный вход электронного ключа 26 - одним сигнальным входом, сигнальный вход электронного ключа 27 - другим сигнальным входом переключателя 15, а выходы ключей, .соединенные вместе - выходом пере ключателя 15.

Предлагаемое устройство АРУ работает следующим образом

При отсутствии сигнала на выходе устройства напряжение на выходе первого 9 и второго 14 фильтров нижних частот и на выходе первого детектора 2 равно нулю, при этом коэффициент передачи четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи приобретает максимальное значение и коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 имеет максимальное значение.

С появлением сигнала на входе устройства начинается процесс установления коэффициента передачи регулируемого усилителя 1. Напряжение на выходе второго детектора

3, представляющее собой неискаженную огнбающ ю выходного сигнала устройства, в течение времени установления превышает напряжение на выходе первого детектора 2 вследствие большей инерционности последнего. На выходе элемента сравнения

5 .возникает напряжение отрицательной полярности, величина которого не остается максимальной, а зависит от скорости нарастания амплитуды входного сигнала.

Напряжение на выходе третьего детектора б представляет собой неискаженную огибающую входного сигнала устройства. На выходе дифференциатора 10 образуются импульс положителЬной полярности, соответствующий процессу нарастания амплитуды входного сигнала, и импульс отрицательной полярности, сбответствующий процессу спада амплитуды-входного сигнала. Селектор полярности 11 выдает импульсы положительной полярности, поступающие на дополнительный фиксатор уровня 12. На выходе последнего образуются импульсы, положительное напряжение которых соответствует напряжению ограничения +Е огр независимо от амплитуды входного сигнала в пределах динамйческого диапазона устройства. Далее сигналы поступают на дополнительный ограничитель амплитуды 13, на выходе которого образуются импульсы поло-. жительной полярности с фиксированной амплитудой.

Если частота следования и длительность импульсов не изменяются, что соответствует стационарному входному сигналу устройства, то на вывыходе дополнительного фильтра 14 ннжних частот возникает постоянное напряжение положительной лолярности, величина которого прямо пропорциональна времени нарастания амплитуды входного сигнала устройства, Это. постоянное напряжение через переклю

1О54878 чатель 15 поступает на дополнительный элемент сравнения 16.

Переключатель 15 пропускает напряжение с выхода дополнительного фильтра 14 нижних частот лишь на время поступления импульса с выхода допол- 5 нительного ограничителя 13 на управляющий вход переключателя 15, т.е. на время нарастания амплитуды выходного сигнала устройства. В течение остального времени переключатель 15 Щ пропускает напряжение с выхода фильтра нижних частот 9.

Такой алгоритм работы перекл рчателя 15 обеспечивается следующим образом. 35

При отсутствии сигнала на управ

- ляющем входе переключателя 15 ключ

26 является токопроводящим, ключ 27. закрыт.

В этом случае на выход переключателя 25 проходит напряжение с выхода фильтра 9 нижних частот. Импульс с положительной полярности, поступающий на вход триггера Шмитта 25, перебрасывает последний в состояние, противоположное исходному, на время действия входного импульса. При этом на время действия входного импульса на прямом выходе триггера Шмитта

25, подключенном к управляющему входу ключа 26, напряжение уменьшается до напря>кения насыщения, а на инверсном выходе триггера 1йиитта 25, подклю-. ченном к управляющему входу ключа

27, наоборот, напряжение возрастает почти до напряжения .источника пита- 35 ния положительной полярности, Вследствие этого ключ 27, ранее закрытый становится проводящим, а ключ 26 закрывается на время действия входного импульса. В этот интервал вре- 4g мени на выход переключателя 15 проходит напряжение с выхода дополни» тельного фильтра 14 нижних частот.

В отсутствие .входного сигнала . на инверсном выходе дополнительного 45 элемента сравнения 16 напряжение отсутствует, на прямом выходе возникает максимальное напряжение от,рицательной полярности. При этом коэффициент передачи элемента сравнения 5 имеет максимальное значение.

Постоянное напряжение положительной полярности, поступающее на дополнительный элемент сравнения 16, вызь|вает появление напряжения отри- 55 цательной полярности на.инверсном выходе и уменьшение абсолютной величины отрицательного напряжения на прямом. выходе, вследствие чего уменьшается коэффициент передачи Щ элемента сравнения 5, т.е. уменьша ется абсолютная величина напряжения, поступающего на управляющий вход четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи. При 65 этом коэффициент передачи четырехполюсника 4 также уменьшается, т.е. уменьшается коэффициент передачи цепи обратной связи устройства, что вызывает, как известно, увеличение длительности переходного процесса устройства АРУ.

Таким образом, увеличение времени нарастания амплитуды входного сигнала устройства автоматически вызывает увеличение времени установления, соответственно при уменьшении времени нарастания амплитуды входного сигнала происходит уменьшение времени установления, т.е. повышение быстродействия устройства.

С уменьшением амплитуды сигнала на входе устройства начинается процесс восстановления коэффициента передачи регулируемого усилителя 1.

На выходе дифференциатора 10 возникает импульс отрицательной полярности, который не проходит к дополнительному фильтру 14 нижних частот.

Таким образом, в процессе восстановления автоматическое регулирование времени установления не происходит. Выходное напряжение второго де" тектора 3 становится меньше выходного напряжения первого детектора 2. На выходе элемента сравнения возникает напряжение, близкое к нулевому значению, при котором коэффициент. передачи четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи уменьшается, что ° вызывает увеличение вре-. мени восстановления., На выходе фиксатора уровня 7 в процессе изменения амплитуды входного сигнала. возникает напряжение фиксированной амплитуды. Далее с помощью ограничителя амплитуды 8 формируются импульсы положительной полярности. На выходе фильтра 9 нижних частот возникает постоянное напряжение положительной полярности, величина которого прямо пропорциональна среднему значению входного сигнала устройства. Это напряжение через переключатель 15 поступает на дополнительный элемент сравнения

16. На инверсном выходе элемента сравнения 16 образуется напряжение отрицательной полярности, а на прямом выходе напряжение возрастает, т.е, .уменьшается абсолютная величина напряжения отрицательной полярности. При этом на выходе элемента сравнения 5 возникает напряжение, определяемое средним значением входйого сигнала устройства. С уменьшением среднего значения входного сигнала устройства напряжение на выходе элемента сравнения 5 возрастает по абсолютной величине, оставаясь отрицательным по знаку. При этом коэффициент передачи четырехполюсника

4 с регулируемым коэффициентом пере1054878

Составитель С.Паниэлян

Редактор Н.Киштулинец Техред С.йнгунова Корректор В.Бутяга ю1мю

Заказ 9117/56 Тираж 936 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб. ° д. 4/5

Ю ЮЮЮЮ Ю ЮЮ Ю ЮЮЮР

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дачи вновь возрастает, что йрнводит к уменьщению времени восстановления.

Процесс установления и восстановления осуществляются путем измене: ния коэффициента передачи цепи обратной связи ВРУ, т.в. без изме- S нвиия постоянной времени детектора АРУ. Процессы разделены во времени и не влияют друг. на друга. Такам абуаэой в предлагаемом устройстве ВРУ осуществляется ввтома- 10 тичесиое регулированив времени установлвййя в зависимости от времени иарастайия амплитуды входного .сигнала. 6ри этой нв нарущается автоматическая регулировка времени 35 восстановления, passess полученная в известном устройстве АРв. Искажения закона модуляции выходного сигнала устройства уменьщаются., так как оба вида регулнровок осуществляют путем изменения коэффицнвнта передачи цепи обратной связи бвз изменения постоянной времени детектора АРУ.

Экспериментальные исследования показывают, что при времени восстановления, изменяющемся от 50 мс до 12 с, время установления можно регулировать от 0,1 до 10 мс. При этом коэффициент нелинейных искажений огибающей выходного сигнала устройства значительно уменьщается.