УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H03G3/20 H04N5/52 

Изобретение относится к телевидению и может использоваться в мощных усилительных трактах, которые должны быть надежно защищены от перегрузок.

Известен компенсатор скачка уровня сигнала [1] содержащий элемент с регулируемым коэффициентом передачи, два алгебраических накапливающих сумматора, четыре элемента задержки, пороговый элемент, элементы совпадения, памяти и блок давления.

Однако данное устройство характеризуется недостаточным быстродействием, поскольку компенсация изменения уровня сигнала происходит, если длительность этих изменений превышает время КТ, равное длительности 4 тактовых интервалов.

Ближайшим аналогом является устройство автоматической регулировки усиления [2] которое содержит регулируемый четырехполюсник в виде резистивной матрицы и блока управления матрицей усилитель, компаратор в виде элемента совпадения, реверсивных счетчик и блок селектирования синхроимпульсов строк и полей, а также формирователь тактовых импульсов.

Недостатком ближайшего аналога также является невысокое быстродействие. При скачкообразном увеличении входного сигнала резко увеличивается выходное напряжение, которое приводится к номинальному уровню системой автоматической регулировки усиления (АРУ) за несколько тактовых интервалов. Такая длительная перегрузка приводит к аварии усилительного тракта.

В предложенном устройстве решена задача мгновенной отработки системы АРУ, если сигнал на выходе устройства превысил заданный допустимый уровень. Ниже этого порога система работает со своей обычной скоростью, приводя выходной сигнал к номинальному уровню, который меньше допустимого.

Устройство имеет два варианта технического решения задачи.

Первый вариант относится к таким системам, в которых формируются тактовые импульсы, жестко связанные с усиливаемым амплитудно-модулированным сигналом (например, в телевизионных передатчиках) или к системам, где сигналы не модулированы по амплитуде (например, в ЧМ-передатчиках).

Второй вариант относится к системам, в которых сигнал модулирован по амплитуде, но отсутствует специально сформированные тактовые импульсы (например, в вещательных АМ-передатчиках).

Решение поставленной задачи по первому варианту осуществляется за счет введения амплитудного детектора и второго компаратора, на выходе которого появляется сигнал, если выходное напряжение усилительного тракта допустимый порог. Этот сигнал устанавливает счетчик в такое состояние, при котором коэффициент передачи регулируемого четырехполюсника уменьшается настолько, чтобы заведомо исключить перегрузку усилительного тракта. Затем система АРУ приводит выходное напряжение к номинальному уровню и поддерживает его. Если при скачке входного сигнала выходное напряжение вновь превысит допустимый уровень, который несколько больше номинального, процесс повторяется.

В результате система АРУ поддерживает номинальный уровень выходного сигнала, а при резком его увеличении и при превышении допустимого уровня мгновенно снимает перегрузку, обеспечивая надежную защиту от аварии.

Решение поставленной задачи по второму варианту осуществлено благодаря амплитудного детектора и второго компаратора, как в первом варианте, и кроме того буферного каскада и пикового детектора, включенных между амплитудным детектором и первым компаратором. Во втором варианте, благодаря введению пикового детектора, используются произвольные тактовые импульсы, не связанные жестко со структурой усиливаемого сигнала.

Проблема защиты усилительного тракта в обоих вариантах решена одинаково и с аналогичными результатами.

На фиг. 1 и 2 представлены соответственно первый и второй варианты структурной электрической схемы предложенного устройства, на фиг. 3 - диаграммы напряжений "а" тактовые импульсы, "б" и "в" огибающая телевизионного сигнала на входе и выходе устройства соответственно.

Устройство автоматической регулировки усиления (вариант 1) содержит последовательно соединенные регулируемый четырехполюсник 1 и усилительный тракт 2, включенные между входом и выходом устройства, вход тактовых импульсов, реверсивный счетчик 3, разрядные выходы Q которого подключены к управляющему входу регулируемого четырехполюсника 1, вход управления реверсом ("сложение-вычитание") к выходу первого компаратора 4, второй вход которого подключен к первому источнику опорного напряжения, амплитудный детектор 5, второй компаратор 6 и элемент И-НЕ 7, включенный между выходом переноса P и тактовым входом С реверсивного счетчика 3, второй вход элемента И-НЕ 7 подключен к входу тактовых импульсов, первые входы компараторов 4 и 6 объединены и соединены с выходом амплитудного детектора 5, подключенного к выходу устройства, второй вход компаратора 6 соединен со вторым источником опорного напряжения, а выход подключен к входу разрешения установки V реверсивного счетчика 3, на информационных входах D которого установлен цифровой код.

Устройство автоматической регулировки усиления (вариант 2) содержит, кроме элементов по варианту 1, последовательно соединенные буферный каскад 8 и пиковый детектор 9, включенные между выходом амплитудного детектора 5 и первым входом первого компаратора 4.

Вход тактовых импульсов является вторым входом устройства. В варианте 1 на этот вход подаются укороченные строчные синхроимпульсы (фиг. 3, а), спад которых приходится на плоскую вершину синхроимпульса. Они могут быть сформированы с помощью одновибратора, запускаемого фронтом синхроимпульса.

В варианте 2 на вход поступают короткие периодические импульсы, частота следования которых определяется статистикой огибающей сигнала и примерно равна средней частоте выбросов.

Формирователи тактовых импульсов не изображены.

В качестве реверсивного счетчика может использоваться ИМС 564ИЕ 11.

Устройство автоматической регулировки усиления (вариант 1) работает следующим образом.

Входной телевизионный сигнал, огибающая которого показана на фиг. 3,б, поступает на регулируемый четырехполюсник 1 и затем через усилительный тракт 2 на выход устройства. Амплитудный детектор 5 выделяет огибающую выходного сигнала (фиг. 3,в), которая в компараторе 4 сравнивается с опорным напряжением V₀, задающим номинальную амплитуду синхроимпульсов. Если амплитуда синхроимпульса V_c меньше V₀, на выходе компаратора 4 на интервале синхроимпульса устанавливается уровень логической единицы, если V_c>V₀ уровень логического нуля. Тактовые импульсы, поступающие на вход устройства, сформированы так, что их спад приходится на вершину синхроимпульса (фиг. 3,а). Через открытый элемент И-НЕ они попадают на тактовый вход реверсивного счетчика 3 и запускают его. Момент срабатывания счетчика приходится на середину синхроимпульса, а направление счета определяется потенциалом на выходе управления реверсом. Если V_c<V₀, счетчик 3 работает на суммирование и увеличивает коэффициент передачи регулируемого четырехполюсника 1, а следовательно, уровень сигнала на выходе усилительного тракта 2. При V_С > V₀ счетчик 3 работает на вычитание, приводя сигнал к номинальному уровню V₀.

Прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 3 блокируется сигналом переноса с выхода счетчика 3, если он оказался в одном из крайних состояний (0.0 или 1.1), а диапазон регулировки недостаточен. Нулевой сигнал переноса прекращает прохождение через элемент И-НЕ 7 импульсов на тактовый вход счетчика 3, который остается в крайнем состоянии (до изменения знака реверса), и колебательный процесс системы АРУ исключается.

При резком увеличении входного сигнала в произвольный момент времени t₀ (фиг. 3, б) соответствующее увеличение сигнала происходит на выходе устройства (фиг. 3,в). Сигнал с выхода амплитудного детектора 5 поступает на второй компаратор 6, где сравнивается с опорным напряжением V_д, которое соответствует допустимому уровню выходного сигнала. В момент t₁, когда огибающая превысит V_д, на выходе компаратора 6 появляется уровень логической единицы, который переводит счетчик 3 в режим параллельной записи, на его разрядных выходах появляется код числа N, установленного на информационных входах. Число N, определяющее коэффициент передачи четырехполюсника 1, выбрано таким, чтобы при наибольшем входном сигнале выходной сигнал не превышал V_д. В частности, затухание в четырехполюснике 1 может быть максимальным. В момент t₁, выходной сигнал резко уменьшается, сигнал с выхода компаратора 6 снимается, т. е. счетчик 3 переводится в счетный режим, и система АРУ приводит выходной сигнал к номинальному уровню 0' но не сверху, а снизу (фиг. 3,в).

Таким образом, производится мгновенная защита усилительного тракта 2 при превышении выходным сигналом допустимого уровня в любой произвольный момент времени.

Устройство автоматической регулировки усиления (вариант 2) работает следующим образом.

Огибающая выходного сигнала с выхода амплитудного детектора 5 (фиг. 2) через буферный каскад 8 поступает на пиковый детектор 9, на выходе которого устанавливается уровень, равный амплитуде синхроимпульсов. Выходное напряжение пикового детектора 9 поступает на компаратор 4, где сравнивается с опорным напряжением V₀, и от результата зависит знак реверса в счетчике 3. Поскольку напряжение на выходе пикового детектора 9 медленно меняющееся, нет необходимости специально формировать тактовые импульсы, привязанными к входной последовательности. Реверсивный счетчик 3, воздействуя на регулируемый четырехполюсник 1, приводит выходной сигнал к номинальному уровню, как в первом варианте. Также осуществляется защита усилительного тракта от перегрузок.

Изобретение относится к телевидению и может использоваться в мощных усилительных трактах, которые должны быть надежно защищены от перегрузок. Предложенная система АРУ поддерживает номинальный уровень выходного сигнала, а при резком его увеличении и при превышении допустимого уровня мгновенно снимает перегрузку, обеспечивая надежную защиту от аварии. Устройство содержит регулируемый четырехполюсник, усилительный тракт, включенные между входом и выходом устройства, вход тактовых импульсов, реверсивный счетчик, два компаратора, два источника опорного напряжения, амплитудный детектор и элемент И-НЕ (вариант 1). АРУ (вариант 2) содержит, кроме элементов по варианту 1, последовательно соединенные буферный каскад и пиковый детектор, включенные между амплитудным детектором и первым компаратором. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее последовательно соединенные регулируемый четырехполюсник и усилительный тракт, включенные между входом и выходом устройства, вход тактовых импульсов, реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены к управляющему входу регулируемого четырехполюсника, вход управления реверсом к выходу первого компаратора, второй вход которого подключен к первому источнику опорного напряжения, отличающееся тем, что введены амплитудный детектор, второй компаратор и элемент И НЕ, включенный между выходом переноса и тактовым входом реверсивного счетчика, второй вход элемента И НЕ подключен к входу тактовых импульсов, первые входы компараторов объединены и соединены с выходом амплитудного детектора, подключенного к выходу устройства, второй вход второго компаратора соединен с вторым источником опорного напряжения, а выход подключен к входу разрешения установки реверсивного счетчика, на информационных входах которого установлен цифровой код. 2. Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее последовательно соединенные регулируемый четырехполюсник и усилительный тракт, включенные между входом и выходом устройства, вход тактовых импульсов, реверсивный счетчик, разрядные выходы которого подключены к управляющему входу регулируемого четырехполюсника, вход управления реверсом к выходу первого компаратора, второй вход которого подключен к первому источнику опорного напряжения, отличающееся тем, что введены амплитудный детектор, второй компаратор, последовательно соединенные буферный каскад и пиковый детектор, а также элемент И НЕ, включенный между выходом переноса и тактовым входом реверсивного счетчика, второй вход элемента И НЕ подключен к входу тактовых импульсов, вход буферного каскада и первый вход второго компаратора объединены и соединены с выходом амплитудного детектора, подключенного к выходу устройства, выход пикового детектора соединен с первым входом первого компаратора, второй вход второго компаратора соединен с вторым источником опорного напряжения, а выход подключен к входу разрешения установки реверсивного счетчика, на информационных входах которого установлен цифровой код.