Мгновенный автоматический регулятор усиления для цифровой сейсморазведочной станции

 

МГНОВЕННЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР УСИЛЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНОЙ СТАНЦИИ, содержащий N последовательно соединенных усилителей (к+1) ключей, N логических элементов и N триггеров, причем вход первого усилителя является входом мгновенного автоматического регулятора усиления и подсоединен к информационному входу первого ключа, информационные входы остальных ключей соединены с выходами соответствующих усилителей и выходы всех ключей подсоединены к выходу мгновенного автоматического регулятора усиления, вход управления которого подключен к одному из входов каждого триггера,подсоединенного своими выходами к соответствующим входам блока логики, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены 2N компараторов, выходы которых попарно соединены с соответствующиьда входами соотвг тствующего логического элемента, и N элементов временного опережения, триггеры выполнены в g виде D-триггеров, логические элемен (Л ты - в виде элементов ИЛИ, причем выход каждого элемента ИЛИ подключен к D-входу соответствующего D-триггера , а выход каждого усилителя подключен к входу одного из попарно сое2 диненных с соответствующими входами элемента ИЛИ компаратора и через соответствующий элемент временного опережения -. с входом другого ратора соответствующей пары. СП 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) <

3(59 0 01 V 1 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3572830/18-25 (22) 06.04.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) В.Л. Бескоровайный, В.Л. Беляев и A.Ì. Ямпольский (71) Специальное конструкторское бюро сейсмического приборостроения (53) 550.834 (088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство

СССР Ф 482748, кл. G 06 F 15/20, G 01 V 1/28, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 428328,кл. G 01 V 1/16, 1974 (прототип). (54) (57) МГНОВЕННЫЙ ABTONATH×EÑКИЙ РЕГУЛЯТОР УСИЛЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ

СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНОЙ СТАНЦИИ, содержащий N последовательно соединенных усилителей (N+1) ключей, N логических элементов и N триггеров, прнчем вход первого усилителя является входом мгновенного автоматического регулятора усиления и подсоединен к информационному входу первого ключа, информационные входы остальных ключей соединены с выходами соответствующих усилителей и выходы всех ключей подсоединены к выходу мгновенного автоматического регулятора усиления, вход управления которого подключен к одному из входов каждого триггера, подсоединенного своими выходами к соответствующим входам блока логики, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены

2N компараторов, выходы которых попарно соединены с соответствующими входами соответствующего логического элемента, и N элементов временного опережения, триггеры выполнены в ® виде D-триггеров, логические элементы — в виде элементов ИЛИ, причем выход каждого элемента ИЛИ подключен х В-входу ооответотвуююего D-тригге- С ра, а выход каждого усилителя подключен к входу одного из попарно сое ф диненных с соответствующими входами элемента ИЛИ компаратора и через соответствующий элемент временного опережения — с входом другого коьвпaратора соответствующей пары.

1081587

Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использовано в цифровых сейсморазведочных станциях с большим динамическим диапазоном цифровой регистрации, а также в других устройствах с применением бы- 5 стродействующих аналого-цифровых преобразователей.

Известен мгновенный автоматический регулятор усиления, содержащий компараторы, выходы которых соединены с соответствующими входами логического блока, подключенного своими выходами к элементам регулирования усиления (1 .

Недостатком данного регулятора является невысокое быстродействие, обусловленное последовательным во времени перебором всех возможных значений усиления.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является мгновенный автоматический регулятор усиления для цифровой сейсморазведочной станции, содержащий N последовательно соединенных усилителей, (N+1) ключей, N логических элементов и N триггеров, причем вход первого усилителя является входом мгновенного автоматического регулятора усиления и подсоединен к информационному входу первого ключа, ЭО информационные входы остальных ключей соединены с выходами соответствующих усилителей и выходы всех ключей подсоединены к выходу мгновенного автоматического регуля- 35 тора усиления, вход управления которого подключен к одному из входов каждого триггера, подсоединенного своими выходами к соответствующим входам блока логики, выходы которо- 4g го соединены с управляющими входами соответствующих ключей L2$.

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие.

Увеличение быстродействия возможно 45 путем уменьшения пброгового значения срабатывания компаратора. Однако более низкий пороговый уровень будет превьаааться выборкой на выходах усилителей, находящихся ближе к входу регулятора усиления, следовательно, она будет передаваться на выход регулятора с усилением, меньшим максимально возможного для данной выборки, что ведет к снижению точности преобразования выборки в аналогоцифровом преобразователе.

Целью изобретения является повышение быстродействия мгновенного автоматического регулятора для цифровой сейсморазведочной станции. 60

Поставленная цель достигается тем, что в мгновенный автоматический регулятор. усиления для цифровой сейсморазведочной станции, содержащий N последовательно соеди- 5 ненных усилителей (N+1) ключей, N логических элементов и N триггеров причем вход первого усилителя является входом мгновенного автоматического регулятора усиления и подсоединен к информационному входу первого ключа, информационные входы остальных ключей соединены с выходами соответствующих усилителей и выходы всех ключей подсоединены к выходу мгновенного автоматического регулятора усиления, вход управления которого подключен к одному из входов каждого триггера, подсоединенного своими выходами к соответствующим входам блока логики, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей, введены 2N компараторов, выходы которых попарно соединены с соответствующими входами соответствующего логического элемента, и

N элементов временного опережения, триггеры выполиены в виде D-триггеров, логические элементы — в виде элементов ИЛИ, причем выход каждого элемента ИЛИ подключен к D-входу соответствующего D-триггера, а выход каждого усилителя подключен к входу одного из попарно соединенных с соответствующими входами элемента ИЛИ компара ора и через соответствующий элемент временного опережения — с входом другого компаратора соответствующей пары.

На чертеже приведена блок-схема мгновенного автоматического регулятора усиления.

Мгновенный автоматический регулятор усиления содержит N последовательно соединенных идентичных усилителей 1, к выходу каждого из которых подключены Б логических блоков, каждый из которых включает в себя компаратор 2, элемент 3 временного опережения,, компаратор 4, элемент ИЛИ

5, триггер б, а также блок 7 логики и N+1 идентичных ключей 8.

Вход первого усилителя 1 является входом мгновенного автоматического регулятора усиления и подключен к информационному входу первого ключа

8, выход которого, как и выходы всех остальных ключей, соединен с выходом мгновенного автоматического регулятора усиления. Выход каждого усилителя

1 соединен с входом соответствующего логического блока, при этом подключен через его компаратор 2 с одним входом элемента ИЛИ 5 и через последовательно соединенные элемент 3 временного опережения и компаратор

4 — к входу элемента ИЛИ 5, выход которого подключен к D-входу триггера 6, подсоединенного С-входом к входу управления мгновенного автоматического регулятора усиления и выходом †.к соответствующему входу

1081587

Замыкаемый ключ

0 1

8ь

0 О О

О 0

0 0

О О 0 1 1

1 1

О . 0 0 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

8о

65 блока 7 логики, выходы которого подсоединены к управляющим входам соответствующих ключей 8.

Мгновенный автоматический регулятор усиления работает следующим образом..

Входной сигнал выборки поступае на вход первого усилителя 1 и усиливается Л последовательно соединенными усилителями. Сигнал с выхода каждого усилителя 1 поступает на вход соответствующего логического блока, соединенного с входами компаратора 2 и временного опережения, выходной сигнал которого повторяет форму входного сигнала и опережает

его на определенный промежуток времени, равный длительности импульса управления tgpp В качестве элемента 3 временного опережения может быть использован суммирующий дифференциатор, выходной сигнал которогО определяется выражением вк

ЬЫХ- Р "eХ 2 gg /

Поскольку входной сигнал элемента 3 временного опережения имеет вид U Sx U + k t, то его выходной сигнал равен

Если выбРать R g = B 3 u R gC

pit то выражение для U йринимает вид о, = -(и, +k(t tÄÄ ij, Из полученного выражения видно, что выходной сигнал суммирующего дифференциатора повторяет форму входного сигнала и опережает его на время „„ т.е ° суммируюций дифференциатор действительно выполняет функции элемента 3 временного опережения.

Выходной сигнал элемента 3 временного опережения 1 поступает на вход компаратора 4 соответствующего логического блока. Таким образом, когда на входе компаратора 2 дей,ствует мгновенное значение выборки, соответствуюцее произвольному моменту времени t, на входе компаратора 4 в этот момент времени действует мгновенное значение выборки, соответствующее моменту времени

+ tyllp.

Выходные сигналы компараторов 2 и 4 каждого логического блока поступают на входы соответствуюцего элемента ИЛИ 5. Если на выходе хотя бы одного иэ компараторов 2 или 4 присутствует уровень логической 1, то на выходе элемента ИЛИ 5 .также формируется уровень логической 1", который поступает íà D-вход соответствующего триггера б. При подаче на С-вход триггера импульса управ5

35 ления в триггер б будет записан логический „О", если выходной сигнал соответствующего усилителя 1 не превышает пороговый уровень компараторов 2 или 4 в течение времени действия импульса управления

tynp В противном случае в триггер 6 будет записана логическая 1.

Поскольку входная выборка мгновенного автоматического регулятора усиления последовательно усиливается усилителями 1, то ее начальное значение Uð и скорость изменения К на выходах усилителей 1 будут тем больше, чем дальше отстоит усилитель 1 от входа регулятора усиления. На выходах соответствующего и всех последующих усилителей 1 сигнал превысит пороговый уровень компаратора 2 или 4, подключенных к их выходам и на выходах соответствующих элементов ИЛИ 5 будет дей. ствовать уровень логической 1. На выходах элементов ИЛИ 5, подключенных через соответствуюцие компараторы к выходам всех предыдущих усилителей 1, будет действовать уровень логического„О". С приходом импульса управлейия состояния выходов всех элементов ИЛИ 5 запишутся в соответствуюцие триггеры б и будут запомнены в них до конца выборки.

Очевидно, что информация о состоянии выходов элементов ИЛИ 5, записанная в триггерах 6 зависит от начального значения и скорости изменения входной выборки регулятора.

Все возможные состояния триггеров б для случая семикаскадиого мгновенного регулятора усиления (п=7) представлены.в таблице.

Состояния выходов триггеров

6 б бз 64 6 бь б

0 0 0 0 О. 0 0

0 О 0 О 1 1 1

0 О 1 1 1 1 1

Информация, записаййая в триггерах б, поступает на входы блока 7

108 1 587

Составитель В. Костюхин

Техред О.Неце Корректор С. Шекмар

Редактор С. Патрушева

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1544/41

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 логики для определения наиболее удаленного от входа мгновенного автоматического регулятора усилителя

1, на выходе которого выборка не превысила пороговый уровень компараторов 2 или 4 и используется для замыкания ключа S, подключенного к выходу этого усилителя 1. Блок 7 логики может быть выполнен на ос.— нове микросхемы типа 556РТ5. В зависимости от комбинации входных сигналов блок 7 логики формирует на одном из своих выходов импульс длительностью С „, который замыкает соответствующий ключ 8.Так при комбинации состояний триггеров 1111111 импульс формируется на выходе, с которым соединен первый ключ 8. В этом случае выборка на выход мгновенного регулятора усиления поступает непосредственно с его входа, т.е. поступает на ,выход регулятора без усиления.При комбинации состояний триггеров

0000000 импульс формируется на выходе блока 7 логики, с которым соединен восьмой ключ 8. В этом случае выборка на выход регулятора поступает с выхода последнего усилителя 7, т.е. усиление будет максимальным.

При промежуточных комбинациях входных сигналов блока 7 логики замыкание ключа происходит в соответствии с приведенной таблицей.

Из описания работы мгновеннэгo регулятора усиления видно, что анализ сигнала выборки во времени, выбор максимально допустимого для данной выборки усиления и замыкание соответствующего ключа, через Который усиленная выборка передается

10 на выход мгновенного регулятора усиления, осуществляется одновременно в течение длительности управляющего импульса С „ . Таким образом, не требует дополнительного

15 интервала времени С „д „ для поведения выборки во времейи. Вследствие этого длительность выборки может быть выбрана равной tv Pчем достигается максимально возмож ое быстродействие регулятора усиления.

Вместе с тем, быстродействие предлагаемого мгновенного регулятора усиления не зависит от величины порогового напряжения компараторов.

Это позволяет выбрать пороговое напряжение равным предельному уровню за t, ä чем достигается повышение точности преобразования информации в аналого-цифровых преобразователе сейсмостанции.