Формирователь управляющего напряжения

 

Изобретение относится к приборостроению и обеспечивает уменьшение нелинейных искажений и упрощение устр-ва. Формирователь управляющего напряжения содержит входной амплитудный детектор 1, компараторы 2, 3 и 4, источник 5 напряжения , управляемую цепь разряда 6, элемент сравнения 7, источник 8 напряжения, управляемый делитель 9 напряжения, элемент развязки 10, конденсаторы 11, 12, цепь разряда 13, управляемую цепь заряда 14, операционный усилитель 16, резистор 17, сумматор 18, фильтры верхних частот 19, 2() и фильтр нижних частот 21. Сигнал с амплитудного детектора 1 поступает на компараторы 2 -4. Если уровень сигнала (УС) превысит порог срабатывания (ПС) компаратора 3, включается управляемая цепь разряда 6, и конденсатор II, заряженный до напряжения источника 8, разряжается через нее. При снижении УС ниже ПС компаратора 3 управляемая цепь разряда 6 отключается и конденсатор 11 заряжается через управляемый делитель 9 напряжения. ПС компаратора 2 равен или несколько ниже ПС компаратора 3. При срабатывании компаратора 2 напряжение на выходе источника 5 становится равным нулю и элемент сравнения 7 устанавливает большее сопротивление управляемого делителя 9. ПС компаратора 4 выше ПС компаратора 3. Если УС превышает ПС компаратора 4, конденсатор 12 заряжается через управляемую цепь заряда 14.1 з.п. ф-лы, 3 ил. I (Л оо N3 СЛ фигЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н03 G3 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3716282/24-09 (22) 29. 03. 84 (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (72) И. С. Изаксон, П. Н. Колесников, В. А. Заика, В. А. Смирнов и А. Я. Лесниченко (53) 621.396.666 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 931122, к.п. Н 03 G 3/20, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1148545, кл. Н 03 G 3/20, 1983. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЪ УПРАВЛЯЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и обеспечивает уменьшение нелинейных искажений и упрошение устр-ва. Формирователь управляюшего напряжения содержит входной амплитудный детектор 1, компараторы 2, 3 и 4, источник 5 напряжения, управляемую цепь разряда 6, элемент сравнения 7, источник 8 напряжения, управляемый делитель 9 напряжения, элемент развязки 10, конденсаторы 11, 12, цепь раз„„SU„„1312725 А1 ряда 13, управляемую цепь зарядя 14, операционный усилитель 16, резистор 17, сумматор 18, фильтры верхних частот 19, 20 и фильтр нижних частот 21. Сигнал с амплитудного детектора 1 поступает на компараторы 2 — 4. Если уровень сигналя (УС) превысит порог срабатывания (ПС) компяратора 3, включается управляемая цепь разряда 6, и конденсатор 11, заряженный до напряжения источника 8, разряжается через нее. При снижении УС ниже ПС компаратора 3 управляемая цепь разряда 6 отключается и конденсатор 11 заряжается «срез управляемый делитель 9 напряжения.

ПС компаратора 2 равен или несколько ниже ПС компаратора 3. При срабатывании компаратора 2 напряжение на выходе источника 5 становится равным нулю и элемент сравнения 7 устанавливает большее сопротивление управляемого делите.чя 9. ПС компаратора 4 выше ПС компаратора 3.

Если УС превышает ПС компаратора 4, конденсатор 12 заряжается через управляемую цепь заряда 14.1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1;312726

11 н>бр«т«ние Относится к приборостроению и может быть использовано в электронных схемах об(цего назначения и в устройств;>х регулирования, в частности в схем(ь сужения или ра<чпирения динамического диапазона громкости в усилителях.

1Г«льK) изобретения является уменыпение нелинейных искаж«ний, 3 T3KiK(упрощение устройства.

ГЬ фиг. 1 представлена структурная элект рическая схема формирователя управляюще(О напря,кения при включении его в комир«(соре шумоподавит«ля; на фи(. 2 -- то же, при вклк>ненни его в BK«II3Hдере шумоподавителя; на фиг. 3 принципиальная эл«ктрическая схема управляемого д«лит«ля (3(lpHжепия и элемента сравнения, и(ll(),>ь(уK)lllllxt. в формироват«лс xправляк>П((О ННПРЯ К«НИЯ.

ФОРМ и Poâ()1 «л ь x II P3 B. Я K>III «I О II() I I P è æ(I I I I 5I «О I (с Р ж I I т В х Од н О и I >(1 I I,1 ((т х, н ы Й . ((т с кT()p 1, п«рвый 2, второй 3 и третий 4 компар;I Ioplil, >(сто>пп(к 5 напря к(пия, управля«x1%к> Ilt. пь 6 разряда, элем HT 7 сравнения, исгочник 8 H lllpHiKt. Ния, управля«мый делиг(. (ь .) II II II ðÿæåíèÿ, эл«мент 1() развязки, и(рнь) Й 1! и второ и 1 ) конд«H«3Top(>l, цепь 1 3 р;> (ря,l, I, x llp

1;> для ИО (клк>ч«ния дополнит«л I«)l(> источника напряжения.

Кроме того, на фиг. 1 и 2 обозначены операционный усилитель, резистор 17, сумматор 18, основной 19 и дополнительный 20 фильтры верхних частот и фильтр

21 нижних частот. Управляющий делитель напряжения и элемент сравнения (фи) ., 3) (Од«ржат первый 22 и второй 2:) р«зисторы и транзистор 24.

Формирователь управляющего напря кения p()6Ота(T сл(. 1х к)(цим Образом. (.Нгн(>л по(тупает II3 вход входного амп.И(ту>(ИО(О .It. т«ктора 1 и после выпрямлениия на входы первого 2, второго 3 и трегьег(> 4 K()Kill;lp3TopoR. При уровне сигнала, )(р Bbl(IIBK)II(«порог срабатывания второго компаратора 3, последний изменяет свое состояние, вклк>чая управляемук> цепь 6 разряда, Образованнук) например, последовательно л)един«нных(и ключом и резистором, ограничивающим ток разряда (не показаны).

При этом п«рвый кон.(енсатор 11, заряженный в ис.(одном состоянии (при отсутствии сигнала) до напряжения источника 8

Il3llp)IiK«ния, разряжается через управляемун) цепь 6 разряда. При этом напряжение на Bl lxol(. формирователя управ.lHK)(ц«го напряжения снижается.

При снижении уровня сигнала ниже порога срабатывания второго компаратора 3 последний возвращается в и xo1Ho«состояни«, уllp(IBляемая цепь 6 разряда отключа«тся, и первый конденсатор 11 заряжается через управляемый делитель 9 напряжения, Образованный, например, последова5

30 тельно соединенными резистором и ключом, параллельно которому включен другой резистор (не показан). Порог срабатывания первого компаратора 2 выбран равным либо не(.колько ниже порога срабатывания второго компаратора 3, что обуславливает изменение состояния первого компаратора 2 на противоположное, если сигнал на выходе амплитудного детектора ) достигнет порога (рабатывания второго компаратора 3.

При срабатывании первого компаратора 2 напряжение на выходе источника 5 нарастак>щего напряжения и соответственно н3 втором входе элемента 7 сравнения становится равным нулк), Гlри этом, если напряжение на первом конден(аторе ll и соотн<тственно на первом входе элемента 7 срави< ния больше чем па втором входе, то элем HT 7 сравнения устанавливается в сосгояние, при котором ollpoTHBление управ,(яемого делителя 9 напряжения увеличиB3«ò«ÿ. При уменьшении уровня сигнала на вь(ходе входногo амплитудного детектора 1 ниже порога срабатывания комнараторов 2 и 3 первый компаратор 2 возвращается в и«ходное состояние, вследствие чего напряжение на выходе источника 5 нарастаюIIl(I о напряжения и соответственно н3 втором входе элемеHT3 7 сравнения начинает расги « заданной постоянной времени. При этом н((пряжение на и< рвом конд«псаторе 11 и соОгветственно на первом входе элемента 7 (равш ния растет с больп(ой постоянной вреM(HH, посколькх ollpoTHB. åíèå управляемои> делителя 9 напряжения в этот момент велико и может лкт(>влять десятки мегом.

Когда нарастающее на втором входе элемента 7 сравнения напряжение сравняется с напряжением на п«рвом входе, состояние элемента 7 сравнения изменится на противоIloложное, вследствие чего сопротивление управляемого делите,1я 9 напряжения уменьшается, уменьшая тем самым постоянную времени заряда первого конденсатора 11.

Таким образом, процесс восстановления (заряда первого конденсатора 11) после сник«пня уровня сигна13 ниже порога срабатывания компараторов 2 и 3 содержит два уч >стка: первый с большой постоянной времени и второй с малой постоянной времени. Длительность первого участка определяется временем нарастания напряжения на второл(входе элемента 7 сравнения до значения напряжения на ее первом входе и, следовательно, тем меньш«, чем меныпе напряжение на первом входе. Элемент 7 сравнения может быть выполнен, например, на

<кнове операционного усилителя.

Порог срабатывания третьего компаратора 4 выбран выше порога срабатывания второго компаратора 3. При увеличении уровня сигнала на выходе входного амплитудного детектора 1 выше порога срабатывания третьего ком паратора 4 последний изменяет свое состояние, включая управляемуlo цепь

13!2725

14 заряда, образованную например, последовательно соединенными ключом и резистором, ограничивающим ток заряда (не показаны) . При этом второй конденсатор 12, разряженный в исходном состоянии (при уровне сигнала на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывания) заряжается через управляемую цепь 14 заряда. Емкость второго конденсатора 12 выбрана много меньше емкости первого конденсатора 11, и, соответственно, постоянная времени заряда второго конденсатора 11 выбрана мно!.о меньше постоянной времени разряда первого конденсатора 12.

При уменьшении напряжения на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывания управляемая цепь 14 заряда отключается и второй конденсатор 12 разряжается через цепь 13 разряда, выполненную например, в виде резистора, включенного параллельно второму конденсатору 12

Поскольку постоянная времени заряда второго конденсатора 12 много меньше постоянной време(!и разряда первого кон TeticaTopa 11, то заряд второго конденсатора 12 опережает во времени разряд первого конденсатора 11, вследствие чего сигналы малой длительности (менее 1 мкс) не оказывают практического влияния на разряд первого конденсатора 11. Соответственно длительность переходных процессов установления и восстановления при воздействии на вход системы кратковременных сигналов мала и определяется временами разряда и заряда лишь второго конденсатора 12.

Аналогично длительность переходных процессов мала при кратковременном увеличении сигнала относительно медленно изменяющегося текущего значения. Для полного исключения влияния управляемой цепи 14 заряда на первый конденсатор 11 включается элемент 10 развязки, например согласующий усилитель постоянного тока, имеющий большое входное и малое выходное сопротивление и коэффициент передачи по напряжению равный единице.

Таким образом, кратковременное увеличение уровня сигнала на небольшую величину, а также импульсные помехи малого уровня не влияют на изменение коэффициента передачи формирователя управляющего напряжения и, следовательно, нелинейные искажения невелики.

Рассмотрим работу компрессора и экспандера с предложенной формой систем управляющего напряжения.

В отсутствии сигнала на входе компрессора и, соответственно, на входе экспандера амплитудно-частотная характеристика компрессора имеет подъем, а амплитудночастотная характеристика экспандера — обратный ему спад в области средних и верхних частот, в результате среднечастотные и высокочастотные шумы канала передачи, 5

45 включенного между выходом компрессора и входом экспандера, проходя через экспандер, ослабляются. Максимальное ослабление шумов определяется

И С ХОДИ О И ПОЛО () И I(ÐÎÏ «(К» fill я ОС 13() f313() I t) фильтра !9 Верхних ч»стот. которая усганавлива Tc >3 подачей н»пряжсния c ист<>чник» 8 напряжения (срез упр»влясмь)й,(слитель 9 напряжения и цепь 13 ра )ряда на l) 1)»B.1 Я К) llikfE В хо.)(>1 ОС Il()13 !1ОГО 1 () и дополнительного 20 фильтров Верхних часT()T

При поступлении на вход компрессора сигнала с среднечастотными составляющими, уровень которых превышает порог срабатывания второго компаратора 3, и высокочастотными составляющими с уровнем ниж(. > к i) 3 1 и Я ОГО ИОРОГ<) BT<) !)()kI k<() kf 1) <) Ра то!) 3

С!)<3F)»TI>IB ()

Р»ЗРЯ,!», ЧЕРЕЗ КОТОРi К> II;>(>It ХОДИ Г !)<3 )РЯ перВОГО h())lденс»тор» 11 и (ООт))стс) В«н

НО Ilkfrh»(Tt H Н»ИРЯЖЕНИ(и» ПР()))ЛЯК>И(И

Вхо.(»х <>сионн<н <> 1<) и 1()!I<)л()итсльиОГО "!) фильтр<>В (и рхиих ч;)ст()T 1;teT()T<) ср(3(3 ВО<ледник ири >T() k ИОВыи(»(тся, IT() Вызывает сlllfrt (нис коэффициен т<3 Ilt рел;3 )и комп-!

)Ct. СОР» llk <1 ll » 13 Ы(ОК И х (»t. I О I E) < li t>F)t t Ilt 1 и (3;3 и T t <1 i) %1 tЛ < 1 I() k) t., l It Ч И Н <

t Æ» I И и И» 13 1>l < < ) К И Х ) 1 <. T () I i3 Х .

1) <- к< и;)н.!е!и (31!< Око 1 ГСЯ t))It(>IEEki— ми и!ум» к;)н»л» пер<;1»чи, ()ри агом B ()()лили В(рхних часToT ()t,);)бл(ние макси"EI(), 11 t) ЭКВ И В (3. ) СИТ ИО М <3 КСИ "<« 3 11 НОЙ Е3<>.1 ич и и(. t жития В ком !! !)(((()p(< С<)I(!)()Tif B.! E>ни( уир(3()ляГ мой испи 6 р» )ряд» и смк(н ТЕ> Ilt р

ВОГО конденс»тор» 11 Опрея(ляк т Время у< тановления системы, при ИОВ()И(енин уровня сиги»л» klщих сип)ал» Bt>(III! порога сраб»тывания

Второго кочпаратор(), 3 частота сре 3» основk3oI О 1(1 и ЛОНО, I и и (ег! ЬИО(О 20 g) k(, 1 ьтрОВ

Верхних частот перестр»иВ»ется Iit>III)t грi)llkiчной частоты !)»F)o<)((<);3)f;)Ilk) 3(>(3;). Б э(Ом сл <чае а(IP СОСТ» ВЛ Я К)(ЦИЕ С И Ги <3. I;l. ПРО КОЛЯ через ком!!рессор, Осл»бляк>гся и не псрсгружают канал II(рел»чи, В )()с(ности м»! нитную лент .

При прохождении ук»заииых (О(т;)влян>llI k3x через эксн андер Они ус ил и !3() к)тся, l()

ИСХОДНОГО УPOB(kk(, t. 0()TB(. ТСГB<, Ê)i(3(. 1 О ), !)()t3ню Hd входе компрессор». 1lри этом усиливаются и составлякицие шум;3 кан»1;! исредачи, однако благод»ря психо(!ку(ти (ес кому эффекту максирОВки I ромкими )нук»ми тихих эти составляющие шума не прослушив»н>тся

1312725 входах основного 19 и дополнительного 20 фильтров верхних частот и обусловливает текущее значение их частоты среза, соответстнукццее уровню и частоте входного сигнала. Причем, чем выше уровень и частота входного сигнала, теM ниже напряжение на первом входе элемента 7 сравнения и, соответственно, на управляющих входах основного 19 и дополнительного 20 фильтров верхних частот, вследствие чего повышается Нх частота среза.

Напряжение на втором входе элемента 7 сравнения при сигнале, превышающем порог срабатывания компараторов 2 и 3, всегда ниже напряжения на его первом входе и обусловливает такое состояние элемента 7 сравнения, при котором сопротивление управляемого делителя 9 напряжения максимально. При уменьшении уровня сигнала ниже порога срабатывания компараторов 2 и 3 они возвращаются в исходное состояние. При этом управляемая цепь 6 разряда отклю40

Порог срабатывания третьего компаратора 4 выбран несколько выше порога срабатывания второго компаратора 3 (в практическом устройстве на 3 дБ), так что при увеличении уровня сигнала выше порога срабатывания второго компаратора 3 на небольшую величину (менее 3 дБ) время установления устройства определяется временем разряда первого конденсатора 11 через управляемую цепь 6 разряда и имеет максимальную величину. 10

При увеличении сигнала выше порога срабатывания третьего компаратора 4 последний изменяет свое состояние, включая управляемую цепь 14 заряда второго конденсатора !2. Время установления устройства в этом случае определяется временем заряда второго конденсатора 12 через управляемую цепь 14 заряда и много меньше времени перезаряда первого конденсатора 11

После быстрого уменьшения уровня полезного сигнала, наступающего вслед за его уве- 20 личением, коэффициент передачи системы восстанавливается до прежнего значения спустя время восстановления, которое определяется временем заряда первого конденсатора 11 через управляемый делитель 9 напряжения, сопротивление которого зависит от состояния элемента 7 сравнения. Состояние элемента 7 сравнения определяется соотношением напряжений на ее входах. Поскольку порог срабатывания первого компаратора 2 равен либо ниже порога срабатывания второго компаратора 3, то срабатыванию второго компаратора 3 всегда соответствует срабатывание первого компаратора 2. (1ри этом напряжение на выходе исгочннка 5 нарастающего напряжения и, соответственно, на втором входе элемента 7 равнения падает до нуля.

Напряжение на первом входе элемента 7 сравнения соответствует необходимому регузирующему воздеиствию на управляющих чается, а напряжение на выходе источника 5 нарастающего напряжения и, соответственно, на втором входе элемента 7 сравнения начинает увеличиваться с заданной скорост ью.

Пока напряжение на втором входе элемента сравнения 7 остается меньше напряжения на его первом входе, сопротивление управляемого делителя 9 напряжения сохраняется максимальным, что обуславливает большую постоянную времени процесса заряда первого конденсатора 11 и, соответственно, процесса восстановления устройства. Когда напряжение на втором входе элемента 7 сравнения достигнет напряжения на его первом входе, элемент 7 сравнения изменит свое состояние на противоположное, вследствие чего сопротивление управляемого делителя 9 напряжения уменьшается, обуславливая малую постоянную времени процесса заряда первого конденсатора 11 и, соответственно, процесса восстановления уст— ройства.

Таким образом, процесс восстанавливания содержит два участка. Длительность первого участка процесса восстановления с большой постоянной времени определяется временем, в течение которого напряжение на втором входе элемента 7 сравнения достигает напряжения на его первом входе и тем меньше, чем меньше напряжение на первом входе. В свою очередь, напряжение на первом входе зависит от частоты входного сигнала и тем меньше, чем выше эта частота, откуда следует, что длительность первого участка процесса восстановления уменьшается с повышением частоты входного сигнала.

Поскольку время разряда первого конденсатора 11 велико, то при воздействии на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности (единицы милисекунд), с уровнем, превышающим порог срабатывания третьего и, соответственно, первого и второго компараторов, напряжение на первом конденсаторе 11 и, соответственно, на первом входе элемента 7 сравнения практически не изменяется. При этом напряжение на втором входе элемента сравнения 7 падает до нуля, обуславливая максимальную величину сопротивления управляемого делителя 9 напряжения, а регулирующее воздействие на управляющих входах основного и дополнительного фильтров верхних частот формируется посредством заряда второго конденсатора 12 через управляемую цепь 14 заряда. После воздействия на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности с уровнем, превышающим порог срабатывания третьего компаратора 4. Процесс восстановления определяется процессом разряда второго конденсатора 12 через цепь 13 разряда и протекает независимо от состояния уп1312725

Фг)р,чули изог>ретенич равляемого лелителя 9 напряжения. Очевидно, что время заряда и разряда втоpol.n конденсатора 12 и, соответственно, время установления и восстановления устройства при воздействии кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности тем меньше, чем ниже текущее значение напряжения на первом конденсаторе 11, выполняющем функцию источника опорного напряжения. Причем, это напряжение те.",I меньше, чем выше частота исход()ого сигнала.

Таким образом, с ростом частоты вхолного сигнала снижается время установления и восстановления устройства после кратковременного повышения и последующего уменьшения уровня сигнала .(ибо после воздействия наряду с сигналом импульсной помехи, уровень которой превышает уровень сигнала. Слуховой аппарат человека не успевает, в течение короткого времени восстановления адаптироваться к восприятикз незамаскированного полезным сигналом шума, уровень которого в течение времени восстановления остается болы((им, благодаря чему устраняется эффект модуляции шума, обусловленный воздействием на устройство кратковременного сигнала либо импульсной помехи большой амплитулы.

1. Форл(иь )ватeзь управляю(цего напряжения, содер кащий входной амплитудный детектор, к выходу которого по.(ключены первый и второй компараторы, а также последовательно соединенные источник напряжения, управляемый делитель напряжения и первый конденсатор, к точке соединения управляемого лелителя напряжения и

1О

ПЕРВОГО КОНЛЕНСатОРа ПЕРВЫМ ВЫНО (ол> tl<> iключена управлясмая цепь ра (р» (а. л>>р;333лню(3333 и Вход котоРои II();Ih 1í) lo>{ к 333>l x(>,(t второго компаратора. <>тл««ин>«<««г,I тем, IT<> с цельк) уменьшения нелинс ины. Н< к;>женя й, между первым BBIBo;«)» уп1>анляс il<»I цс 3(п разряда и управляющим вхолом управлясМОГО ЛЕЛИтЕЛя Нацряж HHH НКЛК)ЧЕН ЭЛс МЕпт сравнения, к второму входу h()Topolo полключен источник нарастакнцеl() напряжс пия, унраВЛяЮщнй ВХОД КОтОрОГО ПОЛКЛ Н>Ч(3 к выхолу первого компаратора, к точке с<цдинения первого конденсатора и управляем<> го лелителя напряжения подключены п>следовательно соединенные элемеHT развязки, второй конденсатор параллельно которомл включена цепь разряда и управляс мая цепь заряда, межлу входом амплитудного летсктора и управляющим вхолом управляс мой цепи заряда включен третий к<>мпаратор. при этом выводы управляемых цепей варила и разряда обз,ед>333е>33,3 и являк>гся Hx<)Лом для подклк)чс ния дополнительно(о источника напряжения, а точка с<или>(ения BT<)рого конденсатора и управляемой цепи заряда является выхо.IO I формир<)ватсля управляющего напряжения.

2. Форл)3)рователь по и. 1, от.)п <г)н)<ц«(1<1 < тем, что, с целью упрощения, x lip;333ляемый делитель напряжения и элсмспт сравнения выполнены в ниле послелователы(о сосдиненных резисторов, параллельно о lll()му из которых включен промежуток колл h— тор- эмиттер транзистора. коллектор которого полключен к источнику напряжения, а эмиттер и база являются псрвым и вторым входами элемента срав не;)и я соотвс тственно, при этол(первый в IBoл перв(п о резистора и второй вывод послелне(х> резистора являются соответствеHH() входом и Bblx()лом, H база транзистора — управляющим входом управляемого делителя напряжения.

13!2725 Риг 2

15 От

Составитель Л. Закс

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 1849/55 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Г!роектная, 4