Устройство регулирования уровня сигналов

 

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные источник регулируемых сигналов, широтно-импульсный модулятор, амплитудный модулятор , выполненный на импульсном усилителе , и демодулятор, а также источник управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения уровня шумов и нелинейных искажений и увеличения диапазона регулирования, широтно-импульсный модулятор выполнен в виде последовательно соединенных интегратора, выполненного на операционном усилителе , первого резистора, импульсного усилителя, охваченного резистивной цепью положительной обратной связи, выход которого через второй резистор подключен к входу операционного усилителя интегратора, и введены две цепи, каждая из которых содержит два последовательно соединенных операционных усилителя, при этом вход первой цепи подключен к источнику управляющих сигналов, а вход второй цепи - к выходу -первого операционного усилителя первой цепи и к шине питания импульсного усилителя амплитудного модулятора, к другой шине питания (Л которого подключен выход первого операционного усилителя второй цепи, а выходы первой и второй цепей подключены к соответствующим шинам питания импульсного усилителя широтноимпульсного модулятора. ю ю to

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 03 С 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPOHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ct !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 32 1 11 92/24-09 (22) 09.09.80 (46) 15.02.85.Бюл. У 6 (72) 3.П.Тарасов и С.Б.Королева (53) 621.316.722.9(088.8) (56) 1. Патент США М - 3421114, кл. 332-9, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 344560, кл. Н 03 F 3/38, 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

УРОВНЯ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные источник регулируемых сигналов, широтно-импульсный модулятор, амплитудный модулятор, выполненный на импульсном усилителе, и демодулятор, а также источник управляющих сигналов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня шумов и нелинейных искажений и увеличения диапазона регулирования, широтно-импульсный модулятор выполнен в виде после„;SU„, 1140222 А довательно соединенных интегратора, выполненного на операционном усилителе, первого резистора, импульсного усилителя, охваченного резистивной цепью положительной обратной связи, выход которого через второй резистор подключен к входу операционного усилителя интегратора, и введены две цепи, каждая из которых содержит два последовательно соединенных операцион ных усилителя, при этом вход первой цепи подключен к источнику управляющих сигналов, а вход второй цепи — к выходу первого операционного усилителя первой цепи и к шине питания импульсного усилителя амплитудного модулятора, к другой шине питания которого подключен выход первого операционного усилителя второй цепи, а выходы первой и второй цепей подключены к соответствующим шинам пита ния импульсного усилителя широтноимпульсного модулятора.

11402

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в высококачественной студийной аппаратуре для регулированя уровня сигналов звуковой частоты.

Известно устройство регулирования уровня сигналов, содержащее широтно-импульсный модулятор и демодулятор, выделяющий спектр, регулируемых сигналов 1).

Однако в известном устройстве недостаточность крутизны импульсов затрудняет осуществление широкого диапазона регулирования и вызывает повышенные нелинейные искажения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому. результату является устройство регулирования уровня сигналов, содерmagee последовательно соединенные источник регулируемого сигнала, широтно-импульсный модулятор, амплитудный модулятор, выполненный на импульсном усилителе, и демодулятор, а также источник управляющего напряжения(2 ).

Однако известное устройство имеет высокий уровень шума и нелинейных искажений.

Цель изобретения — уменьшение уровня шумов и нелинейных искажений и увеличение диапазона регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве регулирования уровня сигналов, содержащем последовательно соединенные источник регулируемых сигналов, широтно †импульсн модулятор, амплитудный модулятор, выполненный на импульсном усилителе, и демодулятор, а также источник уп40 равляющих сигналов, широтно-импульсный модулятор выполнен в виде последовательно соединенных интегратора, выполненного на операционном усилителе первого резистора, импульсного усилителя, охваченного цепью реэистивной положительной обратной связи, выход которого через второй резистор подключен к входу операционного усилителя интегратора, и введены две 0 цепи, каждая иэ которых содержит два последовательно соединенных операционных усилителя, при этом вход первой цепи подключен к источнику управляющих сигналов, а вход второй цепи — к выходу первого операционного усилителя первой цепи и к шине питания импульсного усилителя ампли22 2 тудного модулятора к другой шине питания которого подключен выход первого операционного усилителя второй цепи, а выходы первой и второй цепей подключены к соответствующим шинам питания импульсного усилителя широтно-импульсного модулятора.

Устройство содержит источник 1 регулируемого сигнала, широтно-импульсный модулятор 2, содержащий интегратор 3, первый резистор 4, импусльный усилитель S, резистор 6 реэистивной цепи положительной обратной связи, второй резистор 7, интегратор 3, выполненный на операционном усилителе 8, амплитудный модулятор, выполненный на импульсном усилителе 9, демодулятор 10, источник 11 управляющих сигналов, две цепи, первая из которых содержит первый 12 и второй 13 операционные усилители, а вторая — первый 14 и второй 15 операционные усилители.

Устройство работает следующим образом.

На выходе. импульсного усилителя 5 формируется последовательность импульсов, ширина которых зависит от модулирующих сигналов на входе.

Амплитуда этих импульсов определяется разностью потенциалов между выходами операционных усилителей

13 и 15. Полученные импульсы окончательно формируются в импульсном усилителе 9, где их амплитуда определяется разностью потенциалов между выходами операционных усилителей 12 и 14.

На выходе демодулятора 10 выделяется спектр регулируемых сигналов, подаваемых на вход интеграто.ра 3 от источника 1 регулируемых сигналов.

Каждый из операционных усилителей 12-15 работает с параллельной отрицательной обратной связью, обеспечиваемой включением, соответствующих резисторов.

Интегратор 3 с импульсным усилителем 5 и операционные усилители

13 и 15 образуют первый модулятор, в котором импульсы модулируются по ширине (в зависимости от регулируемых сигналов) и по амплитуде (в зависимости от управляющих сигналов).

Импульсный усилитель 9 вместе с операционными усилителями 12 и 14 составляет второй модулятор, в ко22

ВНИИПИ Заказ 271/43 Тираж 872 Подднсное.Фнлнел ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная., 4 з 11402 тором импульсы модулируются по амплитуде в зависимости от управляющих сигналов, причем амплитуда импульсов здесь не зависит от амплитуды импульсов на выходе первого мо5 дуля тора .

Управляющие сигналы формируются в виде напряжения постоянного тока.

При максимальном управляющем напряжении, подаваемом с источника 11 управляющих сигналов, между выходами операционных усилителей 12 и 14 оказывается максимальная разность потенциалов, поэтому максимальна и амплитуда импульсов на выходе второго модулятора, что соответствует большему выходному напряжению демодулятора. 10. При этом разность потен— циалов между выходами операционных усилителей 13 и 15 оказывается меньшей, что соответствует меньшей амплитуде импульсов на выходе первого модулятора.

Так как первый модулятор охвачен глубокой отрицательной обратной связью по напряжению, стабилизирующей среднее значение его,выходного напряжения при неизменном входном регулируемом сигнале, то уменьшению амплитуды импульсов на выходе импульсного усилителя 5 соответствует увеличению их эквивалентной ширины, т.е. увеличению индекса модуляции ширины импульсов в первом модуляторе. В результате этого соответственно увеличивается эквивалентная ширина импульсов на выходе второго модулятора и напряжение на выходе демодулятора 10 .

Таким образом, при неизменных входных регулирующих сигналах и макси4О мальном управляющем сигнале макси— мальному выходному напряжению демодулятора 10 соответствуют максимальная амплитуда импульсов, определяемая вторым модулятором и максималь45 ная эквивалентная ширина импульсов, определяемая первым модулятором. Наоборот, минимальному выходному напряЖению дейодулятрра 10 соответствует при наименьшем управляющем напряжении минимальная амплитуда импульсов, оп" ределяемая вторым модулятором, и минимальная эквивалентная ширина импульсов, определяемая первым модулятором. В результате диапазон регулирования уровня сигналов увеличи" вается во столько раз, во сколько управляется ампли уда импульсов на выходе первого модулятора, т.е. на выходе импульсного усилителя 5.

При уменьшении управляющего напряжения и соответствующем увеличении амплитуды импульсов в первом модуляторе уменьшается индекс модуляции ши-! рины импульсов. Это эквивалентно уменьшению усиления первого модулятора для регулируемых сигналов, так как приводит к снижению эквивалентной ширины импульсов во втором модуляторе, не влияя на амплитуду этих импульсов. В результате на выходе демодулятора 10 снижается уровень шума, определяемый источником регулируемых сигналов и первым мо-дулятором во столько раз, во сколько управляется амплитуда импульсов в первом модуляторе.

С уменьшением индекса модуляции ширины импульсов снижаются также и нелинейные искажения в первом модуляторе (меньше проявляется нелинейность интегратора 3, как и при уменьшении входных регулируемых сигналов) и во втором модуляторе, где меньше проявляется искажение формы. прямоугольных импульсов, как и при уменьшении входных регулируемых сигналов, также вызывающем снижение индекса модуляции ширины импульсов.

Эффективность использования предлагаемого устройства, например в звукотехнической студийной аппаратуре определяется улучшением качественных параметров амплитуды, а также расширением возможностей использования средств автоматического управления, способствующего повыщению производительности труда звукооператоров и увеличению загрузки оборудования.