Устройство автоматической регулировки уровня сигнала

 

Использование: радиотехника, усиление электрических сигналов, частота которых изменяется в широких пределах по сложным законам, а также усиление радиоимпульсов. Устройство автоматической регулировки уровня сигнала содержит регулируемый усилитель 1, реверсивный счетчик 2, компараторы 3, 4, 5, элементы И 6, 7, 14, генераторы 8, 9 тактовых импульсов, элементы задержки 10, триггеры 12, 13 и регистр последовательного приближения 14. В устройстве достигается повышение быстродействия при работе, в частности, с радиоимпульсами при сохранении плавности регулировки усиления в режиме поддержания амплитуды радиоимпульса на требуемом уровне. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях электрических сигналов, частота которых изменяется в широких пределах по сложным законам, а также в усилителях радиоимпульсов.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства автоматической регулировки уровня сигнала; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство автоматической регулировки уровня сигнала содержит регулируемый усилитель 1, реверсивный счетчик 2, первый, второй и третий компараторы 3, 4 и 5, первый и второй элементы И 6 и 7, первый и второй генераторы 8 и 9 тактовых импульсов, элемент задержки 10, RS-триггер 11, регистр 12 последовательного приближения, D-триггер 13 и третий элемент И 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал подается на вход регулируемого усилителя 1 и с его выхода поступает на входы компараторов 3-5. Во втором компараторе 4 устанавливается максимальный пороговый уровень U_max и производится контроль максимального значения сигнала, в первом компараторе 3 - минимальный пороговый уровень U_min и производится контроль минимального значения сигнала. Порог срабатывания третьего компаратора 5 устанавливается на уровне минимального порога обнаружения полезного сигнала на фоне шума с заданной вероятностью.

Предположим в начальный момент времени сигнал на входе усилителя 1 отсутствует. При этом генераторы 9, 8 не будут запускаться импульсами с третьего компаратора 5, и первый генератор 8 перейдет в режим автогенерации. При этом в первом генераторе 8 имеется выход сигнала индикации режима работы: автогенерация или внешний запуск (например, при автогенерации уровень "лог. 1" в режиме внешнего запуска - "лог. 0"). Таким образом, при отсутствии сигнала на входе регулируемого усилителя 1, на этом выходе первого генератора 8 будет находиться уровень "лог. 1", который поступая на S-вход D-триггера 13 переключит его в состояние "лог. 1", а поступая на S-вход регистра 12, переведет его в исходное состояние с уровнями "лог. 1" на всех двоичных выходах. Уровень "лог. 1" с выхода S-триггера 13 переведет реверсивный счетчик 2 в режим предварительной записи, уровни "лог. 1" с регистра 12 перепишутся в счетчик 2 и, вследствие этого, усиление усилителя 1 станет максимальным.

Для лучшего понимания принципа работы устройства поясним сущность работы регистра последовательного приближения, которая заключается в поочередном изменении каждого (начиная со старшего) разряда двоичного кода на выходе регистра и, в зависимости от логического уровня на D-входе, введении корректировки в соответствующий разряд. На D-вход регистра должна поступать информация, характеризующая больше или меньше величина двоичного кода на выходе регистра требуемого значения. В устройстве величина двоичного кода на выходе регистра определяет коэффициент усиления усилителя 1, и критерием, определяющим какой логический уровень установить на соответствующем разряде, является сигнал со второго компаратора 4, подаваемый на D-вход регистра. Если сигнал на выходе регулируемого усилителя 1 превышает порог второго компаратора 4 (на D-входе - "лог. 1"), то на данном разряде устанавливается уровень логического нуля (усиление регулируемого усилителя 1 уменьшается), если сигнал с регулируемого усилителя 1 ниже порога второго компаратора 4 (на D-входе - "лог. 0"), то на этом разряде следует установить "лог. 1" (усиление регулируемого усилителя 1 возрастет). Все изменения состояния регистра происходят по тактовым импульсам на С-входе с первого генератора 8. Таким образом, последовательно перебирая все разряды, требуемый коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 будет установлен не более, чем через n шагов, где n - число разрядов реверсивного счетчика 2.

Продолжим рассмотрение работы предлагаемого устройства. Предположим, на вход регулируемого усилителя 1 поступает радиоимпульс достаточно большой амплитуды (см. фиг. 2, а). Импульсы с выхода третьего компаратора 5 будут запускать генераторы 8, 9; первый генератор 8 перейдет в режим внешнего запуска и на его выходе сигнала индикации режима работы, а значит и на S-входах триггера 13 и регистра 12 установится уровень "лог. 0". На выходе триггера 13 (входе предварительной установки реверсивного счетчика 2) сохранится уровень "лог. 1", и, следовательно, реверсивный счетчик 2 не будет управляться по счетным входам. В первый период входного сигнала сигналу с первого генератора 8 (см. фиг. 2, б) старший (первый) разряд регистра 12 установится в состояние "лог. 0" (т. е. усиление регулируемого усилителя 1 уменьшится в два раза). Это произошло вследствие того, что на D-входе регистра 12 находился уровень "лог. 1", характеризующий то, что сигнал с регулируемого усилителя 1 превысил величину максимального порога второго компаратора 4 (см. фиг. 2, в). Импульс, поступающий на С-вход D-триггера 13 (см. фиг. 2, д) не изменит состояние триггера, так как в этот момент времени на D-входе будет уровень "лог. 1" (см. фиг. 2, в), и, следовательно, реверсивный счетчик 2 останется в режиме предварительной записи. Если во второй период сигнала его амплитуда снова превышает уровень максимального порога второго компаратора 4, то в следующем (втором) разряде регистра 12 установится уровень "лог. 0", и усиление регулируемого усилителя 1 еще раз уменьшится в 1,5 раза, а реверсивный счетчик 2 останется в режиме предварительной записи. Допустим, в третий период сигнала его амплитуда опустилась ниже минимального порога первого компаратора 3. При этом в момент появления на С-входе регистра 12 импульса с первого генератора 8, на D-входе регистра 12 будет уровень "лог. 0" с второго компаратора 4, и код на выходе регистра 12 увеличится на половину соответствующего разряда (в данном случае второго), т. е. во втором разряде установится "лог. 1", а в третьем - "лог. 0". На С-вход триггера 13 импульс не поступит, так как на другом входе третьего элемента И 14 будет присутствовать уровень "лог. 0" с первого компаратора 3, и, следовательно, состояние D-триггера 13 останется прежним. Если в четвертый период сигнала его амплитуда попадет в пределы между максимальным и минимальным порогами компараторов 4, 3, то импульс с третьего элемента И 14 (см. фиг. 2, д) переключит D-триггер 13 по С-входу в состояние "лог. 0" (так как в этот момент на D-входе будет уровень "лог. 0" с второго компаратора 4), реверсивный счетчик 2 перейдет в счетный режим и будет управляться по входам прямого и обратного счета с выходов элементов И 6, 7. В этом режиме осуществляется плавная регулировка коэффициента усиления регулируемого усилителя 1 двоичным кодом с выхода реверсивного счетчика 2.

Если амплитуда входного сигнала ниже максимального порогового уровня, но выше минимального, устройство работает следующим образом. Со второго компаратора 4 не поступает сигнал, открывающий второй элемент И 7 и импульсы со второго генератора 9 не проходят на вход вычитания реверсивного счетчика 2. Когда амплитуда входного сигнала превышает минимальный пороговый уровень, импульсы с первого компаратора 3 подаются на R-вход RS-триггера 11, который находится в состоянии "лог. 0" и первый элемент И 6 заперт. Элемент задержки 10 в качестве которой может использоваться, например, счетчик, формирующая задержку путем счета определенного числа импульсов с первого генератора 8, с каждым импульсом с первого компаратора 3, подающимся на вход сброса, приходит в исходное состояние и импульсы на S-вход RS-триггера 11 не подаются. Следовательно первый элемент И 6 постоянно заперт и сигнал с первого генератора 8 не проходит на вход сложения реверсивного счетчика 2. Таким образом, в этом режиме изменение коэффициента усиления регулируемого усилителя 1 не происходит. Если в установившемся режиме амплитуда сигнала превысит максимальный пороговый уровень, на выходе второго компаратора 4 появляются импульсы, открывающие второй элемент И 7. Импульсы с второго генератора 9 через второй элемент И 7 подаются на вход реверсивного счетчика 2, который уменьшает коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 до тех пор, пока амплитуда входного сигнала не уменьшится ниже порога второго компаратора 4. При этом сигнал на выходе второго компаратора 4 исчезает, второй элемент И 7 закрывается и не пропускает импульсы с второго генератора 9. Состояние реверсивного счетчика 2 не изменяется и процесс уменьшения усиления останавливается. Если за один период входного сигнала его амплитуда не уменьшилась ниже максимального порога, то описанный процесс продолжается в последующие периоды, пока амплитуда не достигает нужного уровня.

Когда амплитуда входного сигнала в установившемся режиме уменьшается ниже минимального порога первого компаратора 3, устройство работает следующим образом. Импульсы с третьего компаратора 5 запускают первый генератор 8, таким образом, чтобы его частота равнялась частоте входного сигнала. Если за время задержки элемента задержки 10 амплитуда входного сигнала ни разу не превышает минимальный порог, импульсы с первого компаратора 3 не поступают на вход сброса элемента 10 задержки, и на выходе появляется импульс, подаваемый на S-вход RS-триггера 11 и перебрасывающий его в состояние логической "1". При этом первый элемент И 6 открывается, и импульсы с первого генератора 8 проходят на вход реверсивного счетчика 2, который увеличивает коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 до тех пор, пока входной сигнал не превысит минимальный порог удержания. Когда амплитуда входного сигнала превысит порог первого компаратора 3, импульс с первого компаратора 3, подаваемый на R-вход RS-тириггера 11, перебрасывает RS-триггер в состояние логического "0", а элемент 10 задержки - в исходное состояние, первый элемент И 6 закрывается, состояние реверсивного счетчика 2 не изменяется, и процесс увеличения усиления останавливается. (56) Авторское свидетельство СССР N 1425811, кл. Н 03 G 3/20, 1987.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УРОВНЯ СИГНАЛА, содержащее регулируемый усилитель, к управляющему входу которого подключен реверсивный счетчик, последовательно соединенные первый генератор тактовых импульсов и первый элемент И, выход которого подключен к входу сложения реверсивного счетчика, последовательно соединенные второй генератор тактовых импульсов и второй элемент И, выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика, RS-триггер, выход которого подключен к другому входу первого элемента И, элемент задержки, включенный между выходом первого генератора тактовых импульсов и S-входом RS-триггера, а также первый компаратор, включенный между выходом регулируемого усилителя и объединенными R-входом RS-триггера и входом сброса элемента задержки, второй компаратор, включенный между выходом регулируемого усилителя и другим входом второго элемента И, и третий компаратор, включенный между выходом регулируемого усилителя и входами запуска первого и второго генераторов тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены D-триггер, выход которого подключен к входу предварительной записи реверсивного счетчика, третий элемент И, входы которого подключены соответственно к выходам D-триггера, первого компаратора и первого генератора тактовых импульсов, а выход - к C-входу D-триггера, и регистр последовательного приближения, выходы разрядов которого подключены к входам предварительной установки реверсивного счетчика, D- и C-входы регистра последовательного приближения подключены соответственно к выходам второго компаратора и первого генератора тактовых импульсов, а S-входы регистра последовательного приближения и D-триггера подключены к выходу сигнала индикации режима работы первого генератора тактовых импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2