Устройство автоматической регулировки усиления

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемно-усилительных трактах. Поставленная цель - уменьшение времени восстановления-достигается тем, что в устройстве автоматической регулировки усиления, содержащем регулируемый усилитель, регулятор, включающий детекторы с разными постоянными времени, элемент сравнения, дополнительный элемент сравнения, блок с регулируемыми параметрами, блок с регулируемыми параметрами, выполнен в виде фильтра нижних частот. 1 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5п5 Н 03 6 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рс

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4617461/09 (22) 07,12.88 (46) 07.05.92. Бюл. N 17 (71) Киевский научно-исследовательский институт гидроп риборов (72) Н.Я.Балагура, О. В.Голоцуков, O.Ï.

Жураковский и А. Н. Логинов (53) 621.396. 662 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 767944, кл. Н 03 G 3/20, 1978. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цепях автоматической регулировки усиления приемно= усилительных трактов.

Известна схема усилителя с автоматической регулировкой усиления, содержащая операционный усилитель, к входу которого подключен регулируемый Т-образный делитель напряжения, в параллельное плечо которого включен регулируемый элемент, выполненный на униполярном транзисторе.

Между выходом операционного усилителя и базой униполярного транзистора включены последовательно соединенные детектор, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока на транзисторе, между базой которого и шиной источника питающего напряжения включен резистор смещения.

Устройство функционирует в задержанном режиме, который обусловлен наличием Ы«1732428 А1 (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемно-усилительных трактах, Поставленная цель— уменьшение времени восстановления — достигается тем, что в устройстве автоматической регулировки усиления, содержащем регулируемый усилитель, регулятор, включающий детекторы с разными постоянными времени, элемент сравнения, дополнительный элемент сравнения, блок с регулируемыми параметрами, блок с регулируемыми параметрами, выполнен в виде фильтра нижних частот. 1 ил. напряжения смещения транзистора усиления постоянного тока.

В исходном режиме при отсутствии напряжения сигнала на входе устройства а (U< =О) на выходе транзисторного каскада ь напряжение управления (Eynp) равно нулю., (Ъ

При поступлении на вход устройства нарастающего гармонического сигнала напряжение Еупр изменяется от нулевого значения до Еулриах. При этом на выходе устройства за счет изменения коэффициента передачи делителя напряжения происходит уменьшение амплитуды выходного . напряжения устройства. Скорость изменения выходного напряжения определяется постоянной времени фильтра нижних частот (ФНЧ) (гф ч).

После уменьшения амплитуды входного напряжения сигнала время восстановления коэффициента усиления устройства составляет (3-5) тфнч, что является недостатком устройства.

1732428 инвертирующим входом которого параллельно включены резистор и диод, а его неинвертирующий вход подключен к выходу первого детектора.

Устройство работает следующим образом, В отсутствие . входного напряжения сигнала (0 х =О) полевой транзистор в цепи отрицательной обратной связи (00C) операционного усилителя четырехполюсника переведен в режим непроводимости. При этом операционный усилитель четырехполюсника функционирует в режиме максимального коэффициента усиления и на его выходе вы-. деляется напряжение насыщения отрицательной полярности, которое поступает на управляемый вход регулируемого усилителя, При отрицательной полярности управляющего напряжения (Eynp) регулируемый усилитель функционирует в режиме максимального коэффициента усиления (Кыакс).

При поступлении на вход регулируемого усилителя, например нарастающего непрерывного гармонического сигнала (14х), на его выходе при К»хс выделяется напряжение максимальной амплитуды, которое одновременно поступает на входы первого и второго детекторов. Выходное напряжение первого детектора поступает на вход четырехполюсника о одновременно поступает на элемент сравнения, на входе которого сравнивается с выходным напряжением второго детектора. Разностное выходное напряжение элемента сравнению используется для регулирования коэффициента передачи операционного усилителя четырехполюсника цепи GGC

АРУ. На выходе четырехполюсника формируется напряжение управления (Eynp), регулирование коэффициента усиления которого осугцествляется путем изменения

Известно устройство автоматического регулирования усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которого включены последовательно соединенные первый де- 5 тектор и четырехполюсник, выполненный на операционном усилителе, между выходом и инвертирующим входом которого включены в параллель резистор и канал сток-исток полевого транзистора. К инвертирующему входу операционного усилителя четырехполюсника подключен источник опорного напряжения (Vpnpp). Между выходом регулируемого усилителя и затвором полевого транзистора четырехполюсника включены последовательно соединенные второй детектор и элемент сравнения, выполненный на дополнительном операционном усилителе, между . выходом и проводимости канала сток-исток полевого транзистора, который включен в цепь ООС. операционного усилителя четырехполюсника, Второй детектор выполняет вспомогательную функцию и его постоянная времени

RC-цепи выбирается меньше постояннрй времени RC-цепи первого детектора (тдете к) > тдете с). Причем RC-цепь первого детектора выполнена таким образом, что его постоянная времени установления значительно меньше постоянной времени восстановления.

По мере нарастания сигнала на входе устройства происходит нарастание выходных напряжений первого и второго детекторов, при этом наступает момент, когда выходное напряжение первого детектора (08ыхд1) по уровню становится равным или больше опорного напряжения (14ыхдт» .— Uonop) При 0выхд «Uonop напряжение на выходе операционного усилителя четырехполюсника изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. По мере нарастания напряжения (Eynp) положительной полярности происходит уменьшение коэффициента усиления регулируемого усилителя от Кыакс до Кыин. При этом выходное напряжение второго детектора уменьшается, а выходное напряжение первого детектора вследствие его инерционности продолжает увеличиваться до тех пор, пока выходное напряжение устройства достигает установившегося значения.

При 0выхд1 < 0выхд2 за счет большого коэффициента усиления операционного усилителя четырехполюсника в цепи АРУ устройства обеспечивается высокая скорость установления коэффициента усиления.

После скачкообразного уменьшения входного напряжения сигнала до нулевого значения (Vex =0), вследствие инерционности первого детектора, напряжение на выходе устройства резко уменьшается, при этом с относительно большой скоростью уменьшается выходное напряжение второго детектора (08ыхд2).

По мере уменьшения напряжения

0выхд2 наступает момент, когда

0выхд1 >0»xgpi при этом полевой транзистор в цепи ООС операционного усилителя четырехполюсника переводится в )ежим проводимости. При переводе полевого транзистора в режим проводимости резко уменьшается коэффициент усиления в цепи

О0С АРУ, уменьшение которого приводит. к задержке процесса восстановления коэффициента усиления регулируемого усилителя. По мере уменьшения напряжения на

1732428 выходе первого детектора, напряжение на выходе устройства вновь начинает возрастать, при этом начинает возрастать напряжение на выходе второго детектора (U» ).

При Овы сдг >0выхд1 полевой транзистор переводится в режим непроводимости, а коэффициент усиления регулируемого усилителя вновь возрастает до максимального значения (KM8Kc), причем на конечном участке временного интервала восстановления увеличивается скорость нарастания К. При доетижении значения Кма с устройство переводится в установившийся режим. Относительно большой временной интервал восстановления и малый временной интервал установления достигается за счет регулирования в цепи ООС коэффициента усиления операционного усилителя четырехполюсника.

Использование этого устройства в составе приемно-усилительного тракта, решающего задачу выделения серии импульсн ых сигналов, следующих через относительно коротий временной интервал, .приведет к искажению их амплитуды, что является недостатком устройства.

Цель изобретения — уменьшение време. ни восстановления.

Цель достигается тем, что в устройство автоматической регулировки усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которого включен регулятор, содержащий первый и второй детекторы, выполненные с разными постоянными времени, входы которых являются входом регулятора, блок сравнения, один вход которого является входом для подачи опорного напряжения, а выход явля.. ется выходом регулятора, и дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам первого и второго детекторов соответственно, а выход подключен к управляющему входу блока с регулируемыми параметрами, который выполнен в виде ФНЧ с управляемой постоянной времени .разряда, вход управления которого является управляющим входом блока с регулируемыми параметрами, а детектор с большей постоянной времени снабжен цепью разряда, вход управления которой подключен к выходу дополнительного элемента сравнения.

Авторам неизвестны технические решения, имеющие совокупность признаков, сходных с совокупностью отличительных признаков предлагаемого технического решения.

Введение в схему устройства указанной совокупности отличительных признаков придает устройству АРУ новое свойство, 50. лярности включения детектирующего диода

9. Выход операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения через рези-. стор 21 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 22, выход которо55 го через диод 23 подключен к выходу блока

3 с регулируемыми параметрами.

Устройство работает следующим образом.

Режим задержки АРУ обусловлен подачей на инвертирующий вход операционного

40 обеспечивает принудительное уменьшение постоянных времени разрядных цепей детектора и блока с регулируемыми параметрами, что приводит в итоге к достижению поставленной цели — уменьшению времени восстановления.

Устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) содержит регулируемый усилитель 1, между выходом и управляющим входом которого включены последовательно соединенные блок 2, содержащий две разнополярные детектирующие цепи, блок 3 с регулируемыми параметрами, который вйполнен на резисторе 4 и конденсаторе 5, в виде Ф НЧ с управляемой постоянной времени разряда, блок 6 сравнения, к инвертирующему входу которого подключен источник 7 опорного напряжения.

Блок 2 содержит операционный усилитель 8, к выходу которого подключены катод основного детектирующего диода 9 и анод вспомогательного детектирующего диода

10.

Анод диода 9 и катод диода 10 соответственно через резисторы 11 и 12 подключены к инвертирующемиу входу операционного усилителя 8. Инвертирующий вход операционного усилителя 8 через резистор 13 соединен с выходом регулируемого усилителя 1.

Анод диода 9 через резистор 14 подключен к потенциальному выводу конденсатора

15, к выводу которого подключен вход инвертирующего усилителя 16. Другой вывод конденсатора 15.соединен с общим приводом. Катод диода 10 подключен к потенциальному выводу конденсатора 17, другой вывод которого соединен с.общим проводом. Точка соединения выводов резистора

12 и конденсатора 17 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения, неинвертирующий вход которого через резистор

19 соединен с входом блока 3 с регулируемыми параметрами. Между выходом операционного усилителя дополнительного блока

18 сравнения и потенциальным выводом конденсатора 15 включен диод 20, полярность включения которого соответствует по1732428 усилителя блока 6 сравнения опорного напРЯжениЯ (Оог ор).

При положительной полярности выходного напряжения блока 2, напряжение

Uonop должно выбираться положительной полярности.

В исходном режиме в отсутствие входного напряжения сигнала (Usx ==0), с выхода операционного усилителя блока 6 сравне ния на управляющий вход регулируемого усилителя 1 поступает напряжение постоянного тока отрицательной полярности; при этом регулируемый усилитель 1 функционирует в режиме максимального коэффициента усиления (KMa c).

При поступлении на вход регулируемого усилителя 1, например нарастающего непрерывного гармонического сигнала (Usx), на его выходе выделяется напряжение максимальной амплитуды (Us x axc), которое поступает на вход блока 2, Напряжение удвоенной амплитуды положительной полярности (Озых2) с выхода блока 2 поступает . одновременно на.вход блока 3 с регулируемыми параметрами и через резистор 19 на неинвертирующий вход операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения, на инвертирующий вход которого с потенциального вывода . конденсатора 17 поступает продетектированное напряжение положительной полярности (Uc17), В процессе детектирования скорость нарастания напряжения на потенциальном вы-. воде конденсатора 15 (U«s) меньше скорости нарастания напряжения на потейциальном выводе конденсатора 17 (Uc17).

При этом Uc>g по уровню превышает выходное напряжение блока 2 (Uc17 >Usyx2). При

Uc17>Usvx2 дополнительный блок 18 сравнения функционирует в нелинейном режиме и на его выходе выделяется напряжение насыщения отрицательной полярности, которым диод 20 переведен в режим непроводимости. Запертый диод 20 практически. на процесс детектирования не влияет. С выхода дополнительного блока сравнения через резистор 21 напряжение отрицательной полярности поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 22. С выхода операционного усилителя 22 напряжение насыщения положительной полярности поступает на катод диода 23 и переводит его в режим непроводимости. 3апертый диод 23 не влияет на постоянную времени интегрирования блока 3 с регулируемыми параметрами. По мере нарастания напряжения на выходе блока с регулируемымии па РаметРами (Оеы Гз) настУпает момент, xora8 Овыхз "зОопер. При Овыхз =Uonep на45 дополнительного блока сравнения диоды 20 и 23 переводятся 8 режим проводимости, через открытые переходы которых происходит разряд конденсаторов 5 и 15. Принудительный разряд конденсаторов 5 и 15

50, позволяет значительно сократить временной интервал восстановления АРУ после скачкообразного уменьшения амплитуды, входного сигнала.

Время разряда (tpaa1) конденсатора 15

55 можут быть определено и из выражения

tpaat =Ct(l орд1+гвыхОуи), где C> — емкость конденсатора 15;

f npp1 — сопротивление открытого диода

20;

40 пряжение на выходе блока 6 сравнения изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. Это напряжение является напряжением управления (Eynp) и поступает на управляющий вход регулируемого усилителя. По мере нарастания Еупр происходит уменьшение коэффициента усиления регулируемого усилителя. В установившемся режиме регулируемый усилитель 1 функционирует в режиме минимального коэффициента усиления (KM«), Временной интервал изменения коэффициента усиления регулируемого усилителя от Кмакс до

Кмин определяется постоянной времени устройства АРУ (Тдру), величина которой может быть представлена выражением

Тз

ТАРУ =1+ Крег где Тз — постоянная времени блока с регулируемыми параметрами в данном случает

Тз=ВС, где R — сопротивление резистора 4;

С вЂ” емкость конденсатора 5;

Крег — коэффициент усиления в цепи обратной связи АРУ.

После скачкообразного уменьшения входного напряжения сигнала, при установившемся значении коэффициента усиления регулируемого усилителя (Кми ), происходит резкое уменьшение напряжения на входе блока 2, При этом происходит начальный разряд конденсаторов 15 и 17, причем постоянная времени разряда (трзз1) конденсатора 15 больше постоянной времени разряда (трезв) конденсатора 17 (tpaa1 >трзз2), По мере уменьшения напряжения на потенциальных выводах конденсаторов 15 и 17 при трзз1 >tpaa2 наступает момент, когда Ussr по уровню становится больше напряжения Ос17(Оеых2 >Uc17). При Оеых2>

>О«т напряжение на выходе операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. Выходным напряжением положительной полярности

1732428

ГвыхОУ1 — ВЫХОДНОЕ СОПратИВЛЕНИЕ дОполнительного блока сравнения.

ПостоЯннаЯ вРемени РазРЯДа (tpaa2) конденсатора 5 блока с регулируемыми параметрами определяется из выражения 5.

1раа2 -=С2(Гпрд2+ГвыхО) 22) где С2 — емкость конденсатора 5; гпрд — сопротивление открытого диода

23;

ГвыхОУ22- ВЫХОДНОЕ СОПратИВЛЕНИЕ One- 10 рационного усилителя 22.

Процесс разряда конденсаторов 5 и 15 прекращается, когда на их потенциальных выводах устанавливается напряжение, пропорциональное установившемуся уров- 15 ню напряжения (Оат) на потенциальном выводе конденсатора 17.

ПРИ Оод >Овых2 НаПРЯжЕНИЕ На ВЫХОДЕ операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения с большой скоростью 20 изменяет свою полярность с положитель. ной на отрицательную, при этом диоды 20 и

23 переводятся в режим непроводимости.

После прекращения разряда конденсатора 5 напряжение на выходе блока 3 с 25 регулируемыми параметрами по уровню становится меньше - напряжения

Оопор(Оопор >Овыхз).

При Uonop >Овыхз напряжение управлеНИя (ЕУпр) На ВЫХОДЕ бЛОКа СраВНЕНИя ИЗМЕ- 30 няет свою полярность с положительной на отрицательную, при этом коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 изменяет свою величину с Кыып до Кывхв. Так как ! траз1 <ТАРУ> трвз2 В УСтРОйСтВЕ 06ЕСПЕЧИВЭется уменьшение отношения времени восстановления к времени установления ss счет принудительного разряда конденсаторов 5 и 15.

Формула изобретения

Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которого включен регулятор, содержащий первый и второй детекторы, выполненные с разными постоянными времени, входй которых являются входом регулятора, блок сравнения, один вход которого является входом для подачи опорного напряжения, а выход является выходом регулятора, и дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам первого и второго детекторов соответственно, а выход подключен к управляющему входу блока с регулируемыми параметрами, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, блок с регулируемыми параметрами выполнен в виде фильтра нижних частот с управляемой постоянной времени разряда, вход управления которого является управляющим входом блока с регулируемыми параметрами, а детектор с большей постоянной времени снабжен цепью разряда, вход управления которой подключен к выходу дополнительного элемента сравнения, 1732428

Составитель Н.Балагура

Редактор Г.Гербер Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор P.Ïåòðîâà

Заказ 1588 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101