Устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи

 

Использование: радиотехника приемнопередающая аппаратура. Сущность изобретения: устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи содержит дискретный аттенюатор , формирователь управляющего сигнала, индикатор, формирователь импульсов опроса, включающий генератор импульсов , счетчик, дешифратор и элемент задержки, элемент сравнения, В устройстве осуществляется контроль за прохождением управляющего сигнала, что позволяет выявить отказ в любом элeмeнfe цепи формирования управляющего сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (я)з Н ОЗ G 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740675/09 (22) 20.07.89 (46) 07.11.92. Бюл. ЬЬ 41 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И.З.Соколова (72) А.Р.Корсунов, В.П.Коваленко и В.И.Пенкина (56) Дзехцер Г.Б. Проектирование широкополосных устройств управления СВЧ-мощностью на р-(-n-диодах, ж, Техника средств связи, сер, Радиоизмерительная техника, вып. 5, 1977, с. 119. (54) УСТРОЙСТВО С ПРОГРАММИРУЕМЫ М И КОНТРОЛИРУЕМЫМ РЕГУИзобретение относится. к радиотехнике и может быть использовано в качестве отсчетного и программного устройства при регулирова. Нии мощности в трактах приемно-передающей радиоаппаратуры различного назначения s радиотехнической промышленности и связи, где в качестве устройств с регулируемым коэффициентом передачи широко используют электрически управляемые аттенюаторы.

S общепринятых схемах управления отсчету вводимого аттенюатором ослабления не придавалось до сих пор особого значения в силу отсутствия достаточно точных и надежных схем управления указанными аттенюаторами, Развитие цифровой интегральной схемотехники позволило разработать в этой области высокоточные схемы управления, что

„„5g„, 1774469 А) ЛИРОВАНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ (57) Использование: радиотехника приемнопередающая аппаратура. Сущность изобретения; устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи содержит дискретный аттенюатор, формирователь управляющего сигнала, индикатор, формирователь импульсов опроса, включающий генератор импульсов, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элементсравнения, S устройстве осуществляется контроль эа прохождением управляющего сигнала, что позволяет выявить отказ в любом элементе цепи формирования управляющего сигнала, 2 ил. выдвинуло насущную необходимость реализовать систему отсчета и контроля в устройствах с регулируемым коэффициентом передачи, Известен электрически управляемый аттенюатор(см. авт. св. М 1078506, кл. Н 01

Р 1/22), содержащий линию передачи с р+ п-диодами, источник управляющего напряжения, источник питания и управляющий транзистор, коллектор которого соединен с р-1-п-диодами, а база подключена к источнику напряжения, резистивный делитель, и транзисторов, При этом эмиттер управляющего транзистора подключен к резистивному делителю и эмиттеру первого транзистора, который соединен по схеме с общим коллектором. Эмиттеры остальных и-1 транзисторов подключены к соответствующим отводам резистивного делителя, а

1774469 их коллекторы и базы соединены соответственно с коллектором и базой управляющего транзистора.

Недостаток устройства — отсутствие масштабирования вводимого ослабления, т.к, существующее дискретное управление не определяет абсолютных величин коэффициента передачи и, кроме того, не индицируется срабатывание отдельных составляющих резистивного делителя, 4TG не дает возможности оценивать динамику работы делителя и снижает точность контроля.

Известно устройство для изменения масштаба входного сигнала (см. авт. св. N.

417862, кл. Н 01 Р 1/2?), содержащее делитель напряжений, соединенный через контакты реле с усилителем, сравнивающие элементы, реверсивный счетчик, через диодную матрицу и вентили подключенный к цифровому индикатору и к обмоткам реле, амплитудный детектор, включенный между выходом усилителя и общим входом сравнивающих элементов, выходы которых подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика через дополнительно введенные ключи, управляющие входы которых соединены с выходамл первого и последнего вентилей соответственно. Недостаток устройства — невысокая точность контроля, т.к. индикатор подключен к выходам группы вентилей, что не позволяет контролировать состояние последующих звеньев устройства, реле и их контактов, резистивного делителя. В результате отказ одного из них не обнаруживается. Кроме того, определить отказ даже контролируемых элементов невозможно, т.к, показанля име|ощегося индикатора сравнить не с чем и судить о точности работы невозможно. По имеющейся индикации можно судить только о динамике работы устройства.

Наиболее близок r:o технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению программируемый отсчетный ступенчатый апенюатор на р+идиодах (см. журнал "Техника средств связи", серия "Радиоизмерительная техника", M.: вып. 5, 1977. с, 1 — 19; статья Г.Б.Дзехцера

"Проектирование широкополосных уст- 50 ройств управления СВЧ-мощностью на р-Iи-диодах). Указанный аттеьпоатор содержит

N-разрядный дешифратор, M-канальный переключатель, блок индикации, инвертор, блок токозадающих ключей, PIN-апенюа- 55 тор.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал, подается на полупроводниковый управляемый аттен|оатор, коэффициент передачи которого определяется значением N-разрядного цифрового кода на входе дешифратора, который поступает от дистанционного управляющего устройства. Дешифратор преобразует полученный код в командууправления перекл|очателем, которая с выхода дешифратора поступает на вход

М-канального переключателя, где по полученной команде формируется напряжение управления токозада|ощими ключами.

Сформированное напряжение с помощью инвертора согласуется с уровнями управления токозадающих ключей и поступает на вход блока указанных ключей. В данном блоке по пришедшему сигналу срабатывают ключи, соответству ощие заданному дискрету ослабления и коммутирующие ток на общую нагрузку (диоды аттенюатора). Уровень ослабления определяется величиной тока, задаваемой токозадающим ключом или группой ключей, причем определенному ключу или группе ключей соответствует заданное ослабление. Предусмотрена индикация работы программируемого отсчетного ступенчатого аттенюатора Но р+и-диодах по состоянию М-канального перекл|очателя.

Группа диодов РIN-аттенюатора управляется своим трехразрядным дешифратором и блоком токаэадающих кл|очей.

Недостаток данного устройства в том, то при отсчете ослабления, вносимого Р!йаттенюатором в тракт СВЧ, индицируется только команда, пришедшая с N-разряд||ого дешифратора; т.е. задающее воздействие, В связи с указанным любой сбой в работе ин-. вертара, блока токазадающих ключей не обнаруживается, что снижает точность контрол я. Существен н им недостатком устройства является также отсутствие информации о пришедшей управляющей команде, т.к. индикатор фиксирует данные о работе дешифратора и М-канального переключателя. Последнее снижает точность контроля иэ-за отсутствия идентификации сбоя в работе дешифратора или M-канального переключателя.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет введения полного просле>кивания исполнения задающего воздействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи, содержащее дискретный аттенюатор, к управляющему входу которого подключен формирователь управляющего сигнала, включающий блок токозада|ощих ключей, выходы которого являются выходом формирователя управляющего сигнала, а каждый из токозадающих ключей выполнен на транзисторе с токоограничивающим ре1774469 зистором в коллекторной цепи, и индикатор, подключенный к формирователю управляющего сигнала, при этом входы формирователя управляющего сигнала являются входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, согласно изобретению, введены формирователь сигналов опроса в виде последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика и дешифратора, выходы разрядов которого являются выходами формирователя сигналов of t pGcB; выход сигнала cGpoc3 дешифратора подключен к входу сброса счетчика и элемента задержки, включенного между выходом генератора импульсов и V-входом дешифратора, и элемент сравнения, входы которого подключены к входам кода требуемого коэффициента передачи устройства и выходам индикатора, входы которого подключены к коллекторам транзисторов блока токозадающих ключей формирователя управляющего сигнала, индикатор выполнен в виде инверторов, входы которых являются входами индикатора, элементов И-НЕ, одни входы которых подключены к выходам инверторов, а другие являются управляющим входом индикатора, и последоьательно соециненных элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов И вЂ” НЕ, счетчика и элемента пал яти, выход которого является выходом индикатора, причем управляющие входы индикатора подключены к выходам формирователя сигналов опроса, Вход сброса счетчика и вход записи элемента памяти индикатора подключены соответственно к выходу сигнала сброса и выходу старшего разряда дешифратора формирователя сигналов опроса.

На фиг. I показана структурная схема устройства; на фиг, 2 представлены временные диаграммы процесса сравнения кодов.

Устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи содержит дискретный аттенюатор 1, к управляющему входу которого подключен формирователь 2 управляющего сигнала, включающий блок D токозадающих ключей, выходы которого являются выходом формирователя 2 управля15

35 ющего сигнала, а токозадающие ключи 50 выполнены на транзисторах T>... T с токоограничивающими резисторами Я1„.RI коллекторной цепи, индикатор 3, подключенный к формирователю 2 управляющего сигнала, причем входы формирователя 2 являются входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, формирователь 4 сигналов опроса в виде последовательно соединенных генератора G импульсов, счетчика 0 8 и дешифратора D 9, выходы разрядов которого являются выходами формирователя 4 сигналов опроса, выход М, сигнала сброса дешифратора D 9 подключен к входу сброса счетчика 0 8 и элемента 0 10 задержки, включенного между выходом генератора 6 импульсов и /-входом дешифратора 0

9, и элемент 5 сравнения, выходы которого подключены к входам кода требуемого коэффициента передачи устройства и выходом индикатора 3, входы которо о подключены к коллекторам транзисторов

T>... Tn блока 0 токозадающих ключей формирователя 2 управляющего сигнала, индикатор 3 выполнен в в:,де инверторов

D3,1...03.m, входы которых являются входами индикатора 3, элементов И вЂ” НЕ

04.1...04.m, адни входы которых подключены к выходам инверторов 03.1...03.п1, а другие являются управляющим входсм индикатора 3 и последовательно соединенных элементов ИЛИ 05, входы которых подключены к выходам элементов И-HF

04.1...04,m, счетчика 0 б и элемента D 7 памяти, выход которого является выходом индикатора 3, причем управляющие входы индикатора 3 подключены к выходам формирователя 4, вход сброса с <етчика 0 6 и вход записи элемента D 7 памяти индикатора 3 подкл очены соогветственно к выходу

М, cMf Hand сброса и выходу М3 старшега разряда дешифратора D 9 формирователя 4 сигналов опроса.

Устройство работает следующим образом, В исходнол состоянии регулируемый радиосигнал подается на вход дискретного аттенюатора 1, коэффициент передачи которого определяется значением N-разрядного цифрового кода на входе дешифратора D 1 блока А формирователя 2 управляющего сигнала, который поступает от дистанционного управляющего устройства. Логическая команда с выхода дешифратора D 1 поступает на вход М-канального переключателя блока В формирователя 2 управляющего сигнала. M-канальный переключатель предназначен для преобразования логической команды дешифратора D 1 в команду управления токовыми ключами блока D формирователя 2 управляющего сигнала, Указанная команда позволяет включить токовые ключи, соответствующие номеру выхода дешифратора 01 и выключить ключи, работающие перед этим. В конкретном устройстве дешифратор

D 1 содержит микросхему 13ЗИДЗ с инверсными выходами, в связи с чем M-канальный переключатель в блоке В, построенный на элементах И-НЕ серии 1ЗЗЛАЗ, воспринимает логический нуль с выхода дешифратора 0 1 как логическую команду на включение соответствующих токозадающих

1774469 ключей, Поскольку имеется только один логический выход дешифратора D 1 на каждую кодовуго комбинацию, а для задания необходимого управляющего тока на дискретный аттенюатор 1 в конкретном устройстве требуется разное число параллельно работающих ключей, раэветвление команды с дешифратора D 1 на несколько такоэадающих ключей осуществляется с помощью M-канального переключателя и инверторов блока С формирователя 2 управляющего сигнала. Укаэанные команды поступают на вход блока 0 транзисторных токозадающих ключей. В коллекторах транзисторов Т1..;Т токозадающих ключей стоят сопротивления R1.. Rm, определяющие ток через открытый ключ.

В конкретном примере устройства аттенюатор собрали на шести р-l-п-диодах, включенных параллельно тракту несущей частоты. Под действием тока, задаваемого таказадающими ключами блока D, р-i-n-диоды начинают шунтиравать тракт несущей частоты, внося в него определенное ослабление, характеризуемое числом дискретов величины затухания радиосигнала. Г1ри настройке коллекторные сопротивления

R1...Rm такозаДаюЩих ключей блока 0 поДбирают таким образом, чтобы включению тех или иных ключей пад действием кодовой команды соответствовал определенный ток одновременно через все р+и-диоды аттенюатара, который в результате вносит в тракт соответствующее ослабление.

Все шРсть каскадно включРнных в TpBI

03.1..,D3,m индикатора 3, с выходов последних на первых входах двухвходавых логических элементов И-НЕ 04.1 ...04.m появляются сигналы, cooTBpTGTBYIoùèå изменившемуся состоянию транзисторов

Т1... Tm токаэадаю Щих кл ючей1.

Например, переход транзисторов

Тг... Tm в откРытае состоЯние пРи полном насыщении соответствует логическому нулю на входе инверторав 03.1...03лп (на коллекторе открытого транзистора-близкое к нулю напряжение при включении транзистора по схеме с общим змиттером), а на первые входы элементов 04.1...D4.m с инвертаров 03.1...03.m поступают логические единицы. Для индикации и контроля введенного ослабления требуется определить количество включенных токозадающих ключей. Опрос состояния ключей производится с помощью формирователя 4 сигналов oIIpoса. Формирователь 4 представляет собой распределитель импульсов, предназначенный для последовательной передачи импульсов ат генератора тактовой частоты

5 (ГТИ) 6 посредством счетчика D 8 на адин из

M выходов дешифратора D 9 в зависимости от порядкового номера импульсов последовательности. С выходов дешифратара D 9 опросные импульсы поступают на управля10 ющие входы индикатора 3, образованные вторыми входами элементов 04/1...04.m.

Хотя дешифратор 0 9 — статический элемент, поступающие на ега V-вход страбирующие импульсы с элемента D 10 задержки

15 позволяют формировать опросный сигнал в виде импульса.

-По импульсным опросным сигналам с выхода объединяющего элемента 0 5, на входы которого сигналы в виде импульсов

20 поступают с элементов 04.1.„D4,m пачка импульсов поступает на счетчик D 6, Число импульсов в пачке равно числу открытыхтокозадающих транзисторов Тг... Tm, Укаэанное число в виде кода с выхода счетчика

25 D 6 поступает в элемент 0 7 памяти, куда записывается опросным импульсом Мз. Выходы элемента 0 7 памяти используются для непосредственной цифровой индикации и одновременно подключены на вторые вхо30 ды элемента 5 сравнения кодов, на первых входах которого управляющим внешним устройством держится заданная команда на ослабление как минимум до получения сигнала Тотовнасть". Данный сигнал указыва35 ет на соответствие отработанной команды заданной на входе устройства, Па опросному импульсу fv1g абнуляются счетчики 0 6, 0

8, поскольку результат контроля ужехранится в элементе D 7 памяти. Затем цикл опра40 са повторяется, «о элемент D 7 памяти хранит информацию, полученную в пред- идущем цикле, да окончания последующего, цикла опроса. Отсутствие сигнала, Тотавность" указывает на несовпадение входной

45 инфармаци:г и функционального состояния аттен оатара. В результате автоматически обнаруживается отказ, Проверив входную команду и сравнив ее с показаниями индикатора, можно устанавигь и цепь отказа. В

50 конкретном примере устройства включению каждого такозадающего ключа саатветства- валп ослабление в 1 дБ. В связи с этим счетчик 0 6 образует на выходах числовой кад, соответствующий величине введенного

55 ослабления с дискретом в 1 дБ, На фиг. 2 приведены временные диаграммы г1роцесса Сравнения кадав(заданного и опросного) для случая трехразряднога параллельного двоичного кода, соответствующего числу два. По указанной команде

35

50 включаются два таказадающих ключа на транзисторах Т> и Т2 (фиг. 1), По первому такToBoMó импульсу цикла опроса контролируется наличие перехода в открытое состояние транзистора Т, па второму — транзистора Т2. При условии, чта аба транзистора находятся в режиме полного насыщения, на выходе элемента 0 5 появляются следуюшие друг за другом два импульса, поступая на счетный вход счетчика D 6. Поскольку на вход устройства поступила команда на включение двух ключей, при безотказной работе устройства на выходе счетчика 13 6 по окончании цикла опроса появляется код числа два, и в память 07 записывается указанный код.

Так как на первом входе элемента 5 сравнения держится входная управля.ащая команда, а на втором ега входе по окончании цикла опроса с выхода памяти Г) 7 появляется кад числа два, на сго выходе формируется сигнал Готовность", информирующий внешнее управляющее устройство о выполнении заданной команды. При разных числовых кодах на входах элемента 5 сравнения сигнал "Готовность" отсутствует.

Значит, по окончании цикла опроса внешнее управляющее устройство не получает подтверждения аб исполнении заданной команды, и в результате не поступает следующая команда, а система информируется а наличии отказа. Использование изобретения позволяет синхронизировать поступление управляющих команд с процессом их отработки, чта исключает, например, перерегулирование в системах автоматического регулирования, позволяет автоматически выявлять отказ в любам исполнительном звене вплоть до элементов обьекта управления. Принципы, заложенные в описанное устройство, могут быть использованы и при других типах аттенюаторов или способах управления ими.

Например, в аттенюаторах на дискретных сопротивлениях переключение последн их происходит с помощью реле.

Контролируя состояние контактов реле и сравнения результат с управляющей командой, можно также синхронизировать исполнение команд и выявлять отказ в любом звене устройства, Или другой пример, В р-i-и-диодном аттенюаторе ослабление вводится токозада ащим ключом, соответствующим данной команде, остальные выключены. Тогда подсчитывается не количество включенных кл1очей, как по изобретению, а порядковый номер ключа. В этом случае счетчик считает импульсы формирователя сигнала опроса, а импульс, возникающий в результате обнаружения открытого транзистора таказада(ащего ключа, останавливает работу счетчика.

В результате порядковый номер, записанный в счетчике, указывает на введенное ослабление.

Формула изобретения

YcTpoAcTBo c праграммир",BMbll H t(oHTролируемым регулированием коэффициента передачи, содержащее дискретный аТТеНеаТор, к управляющему входу которого подключен формирователь управляющего сигнала, включающий блок таказадающих ключей, выходы которого являются выходом формирователя управляющего сигнала, а каждый иэ таказадающих ключей выполнен на транзисторе с такааграничивающим резистором в каллектарной цепи, и индикатор, подключенный к формирователю управллющего сигнала, при этом входь, формирователя управляющего сигнала являются входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, чта, с целью повышения точности контроля, B cTpoAGTBo введен формираватель сигналов спроса, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика и дешифратара, выходы разрядов которого являютсл выходами формирователя сигналов опроса, а выход сигнала сброса дешифратора подключен к входу сброса счетчика, и элемента задержки, включенного между выходам генератора импульсов и Ч-входом дешифратора, и элемент сравнения, входы которага подключены входам кода требуемаго коэффициента устройства и выходам индикатора, входы которого подключены к коллекторам транзисторов блока такоэадающих ключей формирователя управляющего сигнала, индикатор выполнен в виде инверторов, входы которых являются входами индикатора, элементов И-НЕ, одни входы которых подключены к выходам инвертора, а другие являются управляющим входом индикатора, и последовательно соединенных элемента ИЛИ. входы которого подключены к выходам элементов И вЂ” НЕ, счетчика и элемента памяти. выход которого является выходом индикатора, причем управляющие входы индикатора подключены к выходам формирователя сигналов опроса, вход сброса счетчика и вход записи элемента памяти индикатора подключены соответственно к выходу сигнала сброса и выходу старшего разряда дешифратара формирователя сигналов опроса.

17 43(j9

1774469 . Яеуисы щпмиро® щиплю 4

СаЬН7Л

unpuco

EblЛ7Ф

ЯФРМЕЖ77У

Я5

Рад Ю тжяпт

Ю7 юкаУ .УЖ ЖЯУ77У

С;ОаЮяю

Составитель А. Корсунов

Редактор И, Шубина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Долинич

Заказ 3934 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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