Устройство автоматической регулировки усиления

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадного усилителя. Устр-во содержит многокаскадный усилитель- 1, состоящий из коммутаторов 7, ключей 18 и з силительных каскадов (УК) 21, амплитудный детектор 2, элемент 3 сравнения с ПОСТОЯННЫМИ; пороговыми уровнями. реверсивный счетчик (PC) 4, генераторы 5, 11 импульсов, элемент 6 сравнения кодов, элемент 8 развязки, элементы И 9, 12, 14, 17, ИЛИ 10, НЕ 13, блок 15 определения количества включенных усилительных каскадов, состоящий из сумматоров 19, 20, и счетчик 16. Число разрядов счетчика 16 равно числу коммутаторов 7, число которых на один меньше числа УК 21, В данном случае трехфазный счетчик 16 обеспечивает восемь режимов усиления, осуществляемых различными наборами УК 21. Состояние PC 4 в каждом режиме определяет число дополнительно включенных УК 21. Необходимость включения или отключения дополнительных УК 21 определяется при сравнении в элементе 3 выходного сигнала амплитудного детектора 2 с пороговыми уровнями. На его выходе формируются сигналы Ниже нормы или Быте нормы, которые обеспечивают изменение состояния счетчика 16. 1 ил. о (Л to 00 N9 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК D 4 Н 03 С 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3880188/24-09 (22) 01.04.85 (46) 07.01.87. Бюл. Р 1 (72) В.И. Кичатов (53) 621.396.666(088.8) (56) Белецкий Б.В. Теория и практи,ческие методы резервирования радиоэлектронной аппаратуры, M.: Энергия, 1977, с. 329.

Авторское свидетельство СССР

Ф 613485, кл. Н 03 С 3/20, 1976. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадного усилителя. Устр-но содержит многокаскадный усилитель 1, состоящий из коммутаторов 7, ключей 1.8 и усилительных каскадов (УК) 21, амплитудный детектор 2, элемент 3 сравнения с постоянными. пороговыми уровнями, „„SU„„> >() А1 реверсивный счетчик (РС) 4, генераторы 5, 11 импульсов, элемент 6 сравнения кодов, элемент 8 развязки, элементы И 9, 12, 14, 17, ИЛИ 10, НЕ 13, блок 15 определения количества включенных усилительных каскадов, состоящий из сумматоров 19, 20, и счетчик 16. Число разрядов счетчика

16 равно числу коммутаторов 7, число которых на один меньше числа УК

21. В данном случае трехфазный счетчик 16 обеспечивает восемь режимоз усиления, осуществляемых различными наборами УК 21. Состояние РС 4 в каждом режиме определяет число дополнительно включенных УК 2 1. Необходимость включения или отключения дополнительных УК 21 определяется при сравнении в элементе 3 выходного сигнала амплитудного детектора 2 с пороговыми уровнями. На его выходе формируются сигналы "Ниже нормы" или "Выше нормы", которые обеспечивают изменение состояния счетчика 16. 1 ил, 128

2310!

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для регулировки усиления в трактах промежуточной частоты приемников подвижных радиорелейных станций.

Цель изобретения — повышение надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадного усилителя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства автоматической регулировки усиления.

Устройство автоматической регулировки усиления содержит многокаскадный усилитель 1, амплитудный детектор

2, элемент 3 сравнения с постоянными пороговыми уровнями, реверсивный счетчик 4, первый генератор 5 импульсов, элемент 6 сравнения кодов, ком" мутаторы 7, элемент 8 развязки, первый элемент И 9, элемент ИЛИ 10, вто" рой генератор 11 импульсов, второй элемент И l2 элемент HE 13, четвертый элемент И 14, блок 15 определения количества включенных усилительных каскадов, счетчик 16, третий элемент И 17.

Кроме того, на чертеже показаны ключи 18, первый и второй сумматоры

19 и 20 блока определения количества включенных усилительных каскадов, усилительные каскады 21, выход 22— выход элемента 6 сравнения кодов

"Сигнал на первом входе больше сигнала на втором входе", выход 23— выход элемента 6 сравнения кодов

"Сигнал на первом входе меньше сиг. нала на втором входе", выход 24— выход элемента 6 сравнения кодов

"Сигналы на первом и втором входах равны".

Устройство работает следующим образом.

Положим для определенности, что число усилительных каскадов 21 равно четырем. Тогда число коммутаторов 7 равно трем.

Число разрядов счетчика 16 выбирается равным числу коммутаторов 7.

Для рассматриваемого случая счетчик

16 может находиться в одном из 2 состояний: "000", "001", "010", tt01 1!! I!100!! !!101!! i11 10!! В!1 1 1Ф! °

У Э Э t

Первому состоянию соответствует отключение всех усилительных каскадов

21, кроме последнего, второму, третьему и пятому состоянию — дополни- тельное включение одного из усилительных каскадов 21, четвертому, шестому и седьмому состоянию — дополнительное включение двух усилительных каскадов 21, восьмому состоя1 нию — включение всех усилительных каскадов 21 многокаскадного усилителя 1, Ю Каждый из режимов дополнительного включения одного или двух усилительных каскадов 21 может осуществляться различным набором усилительных каскадов 21. Например, если для рассматриваемого примера реализации устройства обозначить усилительные каскады 21,, 21>, 21 и 21 в соответствии с порядком их включения, то режим включения двух усилительных каскадов 2 1 достигается одной из комбинаций включения каскадов

21 -21, 21, -21, 21 -21

Число состояний реверсивного счетчика 4 должно соответствовать числу различных режимов, Для рассматриваемого случая из четырех режимов соответственно имеем: "00", "01", 10", "11", где "00" — отключение всех усилительных каскадов 21 кроме последнего, "01" — дополнительное включение одного усилительного каскада 21, "10" — дополнительное вклю35 чение двух усилительных каскадов 21, "11" — включение всех усилительных каскадов 21. Состояние реверсивного счетчика 4 в каждом режиме совпадает с числом дополнительно включен40 ных усилительных каскадов 21 в двоичном коде. Для устранения кольцевого эффекта реверсивный счетчик 4 должен иметь блокировку. !

Устойчивость схемы регулирования обеспечивается выбором периода следования импульсов первого и второго тактовых генераторов 5 и 11 постоянной времени АРУ последнего усилитель5р ного каскада 21.

Постоянная времени АРУ последнего усилительного каскада 21 должна быть меньше периода следования импульсов второго генератора 11, а период сле55 дования импульсов первого генератора 5 выбирается таким, чтобы между двумя соседними импульсами счетчик

16 вырабатывал полный цикл под воздействием импульсов от второго ге3 12823 нератора 11. Блок 15 может быть образован первым и вторым сумматорами

19 и 20.

Первый и второй выходы разрядов счетчика 16 подключены к выходам пер-.5 вого сумматора 19, выходы которого подключены к входам второго сумматора 20, на один из входов которого подключен выход третьего разряда счетчика 16. В результате суммирова- 10 ния на выходе второго сумматора 20 получается число дополнительно включенных усилительных каскадов 21 в двоичном коде ("00 ", "01", "10", юэ1 1и 15

Это число поступает на первый вход элемента 6, на второй вход ко торой поступает число, соответствующее заданному числу включенных усилительных каскадов 21, с выхода ревер- 20 сивного счетчика 4 ("00", "01", "10", "11"). В случае их равенства на выходе элемента 6, сигналы рассогласования отсутствуют. Устройство находится в статическом режиме в случае 25 отсутствия сигналов "Выше нормы" и

"Ниже нормы". на выходе элемента 3 и сигналов рассогласования на выходе элемента 6. В таком режиме состоянию реверсивного счетчика .4, которое on- 30 ределяет требуемый режим, соответствует одно из состояний счетчика 16,в котором дополнительно включено заданное число усилительных каскадов 21.

Рассмотрим работу устройства, когда счетчик 16 и реверсивный счетчик

4 находятся в состояниях "„000" и

"00".

Входной сигнал номинального уров- 40 ня через коммутаторы 7 подается на вход последнего усилительного каскада 21<, а с его выхода часть выходного сигнала поступает на вход амплитудного детектора 2. Продетектированный сигнал с выхода амплитудного детектора 2 поступает на регулирующий вход усилительного каскада 214 и элемент 3. Если уровень продетектированного сигнала изменяется незначительно, то уровень сигнала на выходе многокаскадого усилителя 1 поддерживается постоянным при помощи плавной АРУ в последнем усилительном каскаде 21„. Остальные усилительные каскады 21 отключены.

Если уровень сигнала на выходе амплитудного детектора 2 при подключении усилительного каскада,21 стал

45 в пределах допуска, то снимется сигнал "Ниже нормы" на выходе элемента

3 и устройство перейдет в статический режим. В противном случае под . воздействием следующего тактового им50 пульса первого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние

"10". На выходе 23 появится сигнал, так как на первый вход элемента 6 с выхода второго сумматора 20 пос55 тупает сигнал "01". Аналогичным образом произойдет включение второго генератора 11 и счетчик 16 перейдет в состояние "010". Усилительный каскад 21 будет отключен, а усилиВ случае когда уровень сигнала на выходе многокаскадяого усилителя

10- 4

1 уменьшится ниже номинального, урбвень на выходе амплитудного детектора 2 станет меньше нижней границы нормы. На выходе "Ниже нормы" элемента 3 появится сигнал, который одновременно поступит на вход первого генератора 5 и включит его, а также на вход суммирования реверсивного счетчика 4. При поступлении тактового импульса от первого генератора 5 на выходе реверсивного счет чика 4 будет сформирован сигнал "01", который поступит на второй вход элемента 6, на первый вход которого поступает сигнал "00" с выхода второго сумматора 20, В результате на выходе 23 появится сигнал рассогласования, который поступает на вход второго элемента И 12, на второй вход которого также подан сигнал с выхода элемента 3 "Ниже нормы".

Появление сигнала на выходе второго элемента И 12 подготовит первый элемент И 9„ посредством которого управляется второй генератор 11.

Выходной сигнал второго элемента

И 12 с уровнем логической единицы через элемент ИЛИ 10 поступает на вход первого элемента И 9. При поступлении тактового импульса сг второго генератора 11 счетчик 16 перей- „ . дет из состояния "000" в состояние

"001". Это приведет к включению усилительного каскада 21 и формированию на выходе второго сумматора 20 сигнала "01", На выходе 23 элемента 6 снимется сигнал, который разрешал прохождение тактовых импульсов от второго генератора 11 на вход счетчика 16. и- 6 мента 3, и процесс регулирования закончится. В противном случае с приходом следующего импульса от первого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "00". На выходе 2 2 появится сигнал, что вызовет последующий переход счетчика

16 в состояния "101", "110", "111" и остановку его в состоянии 000".

В тракте усйления останется включенным усилительный каскад 21

Такой алгоритм работы предусмат.ривает включение одного и того же числа усилительных каскадов 21 различными вариантами для обеспечения заданного режима. Это ведет к выравниванию расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов 21 и повышению надежности устройства. Кроме того, в случае отказа одного из усилительных каскадов 21 за исключением последнего во всех режимах, не требующих включения усилительных каскадов 21, устройство автоматически восстанавливает работоспособность.

Предположим, что в результате автоматического регулирования система находилась в статическом режиме, в котором были включены усилительные каскады 21 и 21 . Этому режиму соответствует состояние "01" реверсивного счетчика 4 и состояние "100" счетчика 16. В случае отказа усилительного каскада 21 уровень сигназ ла на выходе амплитудного детектора

2 станет ниже нормы, на выходе элемента 3 появится сигнал "Ниже нормы". Этот сигнал включит первый генератор 5 и поступит на суммирующий

40 вход реверсивного счетчика 4. Под воздействием тактового импульса реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "10". На выходе 23 элемента

6 появится сигнал, вследствие которо45 го в конечном счете произойдет срабатывание счетчика 16 и переход его в состояние "101". На первый вход . элемента 6 с выхода второго сумматора 20 поступит сигнал "10", что при50 ведет к снятию сигнала с выхода 23.

В тракт усиления будут включены усилительные каскады 21 и 21, . Сигнал

"Ниже нормы" снят не будет, так как включен неисправный усилительный

5 каскад 21 э.

5 128231 тельный каскад 21 включен. На выходе второго сумматора 20 сохранится сигнал "01", и на выходе 23 будет единичный потенциал, кроме того, не будет снят сигнал "Ниже нормы" на выходе элемента 3. Остановки счетчика 16 не последует и под воздействием следующего импульса от второго генератора 11 счетчик 16 перейдет в состояние "011". Под воздейст- 10 вием его выходных сигналов будут включены усилительные каскады 21, и 21 и на выходе второго сумматора

20 появится сигнал "10". Если уровень сигнала на выходе амплитудного де- 15 тектора 2 после включения усилительных каскадов 21, и 21 стал в пределах нормы, то снимется сигнал "Ниже нормы" на выходе элемента 3, произойдет остановка второго 11 и первого 20

5 генераторов. Устройство зафиксируется. В противном случае аналогично рассмотренному будет включен еще один усилительный каскад 21.

Если уровень сигнала на выходе ам- 2э плитудного детектора 2 превышает номинальный, то на выходе элемента

3 появится сигнал "Выше нормы", который одновременно поступит на вход первого генератора 5 и вычитающий 30 вход реверсивного счетчика 4. Под воздействием очередного тактового импульса реверсивный счетчик 4 изменит свое состояние. На выходе 24 элемента 6 появится сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступит на вход элемента И 9.С приходом тактового импульса от второго генератора 11 ., счетчик 16 изменит свое состояние.

Предположим, что до возмуцающегo воздействия счетчик 16 находился в состоянии "011", реверсивный счетчик

4 — в состоянии "10", на выходе второго сумматора 20 присутствовал сигнал " 10" и были включены усилительные каскады 21, и 21 . В этом случае после появления сигнала "Выше нормы" реверсивный счетчик 4 перейдет в соси тт тояние 01, а счетчик 16 — соответственно в состояние "100" ° На выходе второго сумматора 20 появится сигнал "01", снимется с выхода 22 сигнал, отключатся усилительные каскады ?1, и 21 и включится усилительный каскад 21 . Если уровень

Ъ на выходе амплитудного детектора 2 стал в пределах нормы, то снимется сигнал "Выше нормы", с выхода элеПод воздействием следующего импульса первого генератора 5 реверсив ый счетчик 4 перейдет в состояние

12823

"11", что вызовет переход счетчика

16 в состояния "110" и "111". В этом состоянии включены все усилительные каскады 21, отсутствуют сигналы рассогласования на выходах элемента 6, однако сигнал "Ниже нормы" присутствует на выходе элемента 3, так как неисправен усилительный каскад 21 .3

Это состояние распознается третьим элементом И 17, на входы которого 10 поступают сигналы: с выхода 24, "Ниже нормы" с выхода элемента 3 и тактовый импульс с выхода первого генератора 5. Длительность этого импульса выбирается такой, чтобы во 15 время его действия второй генератор

11 вырабатывал не менее двух импуль сов.

Наличие сигнала Ниже нормы на Zp выходе элемента 3 вызывает срабатывание первого генератора 5, но переключения реверсивного счетчика 4 не происходит, так как он находится в предельном состоянии "11", Во время 25 действия импульса от первого генератора 5 на выходе третьего элемента

И 17 появится сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступит на один из входов первого элемента И 9. Один из 3р импульсов второго генератора 11 поступит на вход счетчика 16 и переведет его в состояние "000 (счетчик 16 не имеет блокировки и после завершения полного цикла счета переходит в нулевое состояние). На выходе элемента 6 появится сигнал на выходе 23, при сохранившемс,я сигнале

"Ниже нормы" на выходе элемента 3 счетчик 16 перейдет в очередное сос- 40 тояние "001". В тракт усиления включится каскад 21, снимется сигнал

"Ниже нормы", так как в исходном положении рабочий режим обеспечивался включением одного каскада 21 . На второй и первый входы элемента 6 будут поданы комбинации "11" и "01" соответственно. На выходе 23 останется сигнал рассогласования, однако переключения счетчика 16 не последу- 50 ет, так как отсутствуют сигналы "Ниже .нормы", или Выше нормы" с выходов элемента 3. В этом случае на обоих входах четвертого элемента И 14 появляются сигналы логический единицы, один из которых поступает с выхода 23, а второй формируется элементом НЕ 13 при отсутствии сигнала "Ниже нормы" с выхода элемента 3.

10 8

Через элемент 8 выходной сигнал четвертого элемента И 14 включает первый генератор 5 и одновременно поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 4. Под воздействием тактовых импульсов первого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "01". Сигнал снимется с выхода 23 элемента 6, первый генератор 5 остановится и процесс регули-, рования закончится. Таким образом, осуществляется коррекция реверсивного счетчика 4.

В- некоторых ситуациях возможна работа устройства даже при наличии кратных отказов. Например, когда для обеспечения рабочего режима достаточно включения одного усилительного каскада 21 не считая последнего.

Ключи 18, как и в известном устройстве,могут осуществлять отключения Питания у отключенных с помощьЮ коммутаторов 7 усилительных каскадов. формула изобретения

Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее соединенные последовательно многокаскадный усилитель, амплитудный детектор, эле- " мент сравнения с постоянными пороговыьм уровнями, реверсивный счетчик, входы управления "Сложение" и "Вычитание" которого соединены соответственно с выходами Сигнал выше нормы" и "Сигнал ниже нормы" элемента сравнения с постоянными пороговыми уровнями, первый генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетных импульсов реверсивного счетчика, а первый и второй входы управления запуском соединены с выходами "Сигнал выше нормы" и "Сигнал,ближе нормы элемента сравнения с постоянными пороговыми уровнями соответственно, на входе каждого усилительного каска.— да, кроме последнего, многокаскадного усилителя включен коммутатор, другой выход которого соединен с выходом того же усилительного каскада, выход амплитудного детектора соединен с входом регулировки усиления последнего усилительного каскада многокаскадного усилителя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что„ с целью повышеня надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадно128231

Составитель Н. Мельников

Техред П.0лейник Корректор В. Бутяга

Редактор В. Данко

Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7285/57

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го усилителя, в него введены соединенные последовательно второй генератор импульсов, первый элемент И и счетчик, выходы разрядов которого соединены с управляющими входами соответствующих коммутаторов, блок определения количества включенных усилительных каскадов, входы которого соединены с выходами разрядов счетчика, элемент сравнения кодов, первый 10 и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока определения количества включенных усилительных каскадов и выходом реверсив,ного счетчика,,второй элемент И, со- 15 .единенный последовательно третий элемент И, первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго 20 элемента И, а выход соединен с вторым входом первого элемента И, сое0 10 диненные последовательно элемент

НЕ, вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, первым входом второго элемента И и выходом "Сигнал ниже нормы" элемента сравнения с постоянными пороговыми уровнями, четвертый элемент И и элемент развязки, выход которого соединен с первым входом управления запуском первого генератора импульсов, третий вход элемента ИЛИ соединен с выходом "Сигнал на первом входе больше сигнала на втором входе" элемента сравнения кодов, вторые . входы второго и четвертого элементов И соединены с выходом "Сигнал на первом входе меньше сигнала на втором входе" элемента сравнения кодов, третий вход третьего элемента И соединен с выходом "Сигналы на пер- . вом и втором входах равны" элемента сравнения кодов.