Устройство автоматической регулировки усиления Советский патент 1990 года по МПК H03G3/20 

Фиг i

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано к уси- промежуточной частоты радиоприемников о

Цель изобретения - повышение быстродействия, а также повышение точности регулирования,

На фиг с 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг„ 2 - структурная электрическая схема депителя частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) устройства; на фиг „ 3 и 4 представлены диаграммы, поясняющие работу устройства для случая N 4«

Устройство автоматической регулировки усиления содержит N-разрядный регулируемый усилитель 1, компаратор 2, формирователь 3 управляющих сигна- лов, N-разрядный двоичный счетчик 4, цепи 5 задержки отключения, а также усилительные каскады 6(,п„бм, резисторы 7i.oc.7N и ключи 8„0„„8к, образующие N-разрядный регулируемый усили- тель, и ДПКД 9, входной элемент И-НЕ 10 и одновибратор 11, образующие фор- кирователь управляющих сигналов

ДПКД 9 содержит элементы И-НЕ 12., ... .12Мм, ключи 13(„, о13ц, регистр 14 сдвига, переключатель 15, элемент И

16и счетный триггер 17„ Устройство автоматической регулировки усиления работает следующим образом о

В исходном состоянии на выходе од- новибратора 11 уровень логического N-разрядный двоичный счетчик 4, регистр 14 сдвига и счетный триггер

17установлены этим уровнем в нулевое состояние Все ключи 8 отключены и N-разрядкый регулируемый усилитель 1 работает с максимальным усилением, Регулирование усиления начинается при превышении напряжения на выходе N-раз рядного регулируемого усилителя 1

(фиго За) эталонного напряжения., При каждой положительной полуволнеs превышающей эталонное напряжение, на выход компаратора 2 появляется отрицательный импульс (фиг о 36)о Импульсы инвер- тируются входным элементом И-НЕ 10 и поступают на вход синхронизации одно- вибратора 11 и тактовый вход ДПКД 9 (фиг03в} как тактовые импульсы, Первый тактовый импульс запускает одно- вибратор 11 и на его выходе устанавливается уровень логической 1 (), разрешающий работу N-разряд

5

Q 5

Q

0 5

5

5

ного двоичного счетчика 4, регистра 14 сдвига и счетного триггера 17,Второй, третий и четвертый тактовые импульсы делятся по частоте на два счетным триггером 17 и поступают на счетный вход N-разрядного двоичного счетчика 4„ При поступлении второго и четвертого тактовых импульсов N-разрядный двоичный счетчик 4 переключается в состояние 0001, затем в состояние 0010 (фиГсЗд), включая вначале ключ 8,1, а затем 8„2, отключая при это12 ключ 8„10 Дальнейшее переключение N- разрядного двоичного счетчика 4 после включения ключа 8„2 производится не шестым, а седьмым импульсом, так как в работу включается ДПКД 9. В предшествующем состоянии счетчика 0001 уровень логической 1 на первом информационном выходе ДПКД 9, инвертированный в логический .О элементом И-НЕ 12П, через ключ 13„1 подается на вход (N-1) регистра 14 сдвига. Третий и четвертьй тактовые импульсы записывают в разряд (N-1) регистра 14 уровень логического О (фиГоЗе) Одновременно четвертьй тактовый импульс сдвигает логический О в разряд N регистра 14 сдвига (фиГоЗж1) и через переключатель 15 и элемент И 16 устанавливает счет- ный триггер 17 в нулевое состояние с задержкой, обусловленной временем переключения регистра, элемента И и счетного триггера,, Пятый тактовый импульс записывает в разряд (N-O регистра 14 сдвига, логическую 1, шестой тактовый импульс сдвигает ее в разряд N регистра 14 и разрешает работу счетного триггера 17„ Седьмой тактовый импульс .перебрасывает счетный триггер 17 в единичное состояние, при этом N-разрядный двоичный счетчик 4 устанавливается в состояние 0011, вторично включая ключ Девятый тактовый импульс перебрасывает N-разрядный двоичный счетчик 4 в состояние 0100, включая ключ 8„3 и отключая ключи 8о2 и В этом состоянии счетчик находится в течение четырех тактов, так как в предыдущем состоянии 0011 в регистр 14 сдвига записались логические О по двум информационным входам Далее происходит переключение N-разрядного двоичного счетчика 4 в состояния 0101, 0110, 0111, 1000, повторяющие первые четыре переключения В состоянии 1000 N-разрядный двоичный счетчик 4 находится в течение пяти

тактов, поскольку в предыдущем состоянии 0111 логические О были записаны в три разряда регистра 14 сдвига. Дальнейшие переключения повторяют предыдущие циклы.

Таким образом, после каждого включения ключа 8о1 сравнение выходного напряжения с эталонным и включение ключа 8,2 производится через два такта После каждого включения ключа 8,2 сравнение производится через три такта, после включения ключа 8,3 - через четыре такта и после включения ключа 8„4 - через пять тактов„

Огибающая сигнала на выходе четы- рехкаскадного усилителя, имеющего задержки в каждом каскаде усиления 20 не, задержки в цепи обратной связи 30 не для всех разрядов, задержку в цепях 5,1 - 90 не, 5„2 - 70 не, 5.3 - 50 не о Период синусоидального сигнала 20 не имеет вид (фиг„3з), где на оси времени обозначены цифрами моменты сравнения напряжения на выходе с эталонным. Первая ступень снижения напряжения на выходе N-разрядного регулируемого усилителя 1 появляется на выходе через время, равное задержке в цепи обратной связи, т„е„ через 30 не а Вторая ступень достигает выхода через 50 не после второго сравнения, а ступень отключения первого ключа 8.1 должна была прийти на выход через 120 Не после второго сравнения (на фиГоЗз по10

15

2tf

25

30

ем длительности импульса одновибра- тора 11. После окончания импульса ус ройство устанавливается в исходное состояние с максимальным усилением.

Дополнительная задержка сравнения в конце процесса регулирования иллюс рируется фиг. 4 о На графиках фиг. 4а б,в,г,д изображены условно без ограничения огибающие выходного сигнала при различных уровнях входного сигна ла0 На графике 4е изображено напряже ние логического уровня на выходе пер вого разряда счетчика„ Графики представлены для четырехразрядного устройства, причем вход (N-1) регистра сдвига не используется, ключ 13.1 ра зомкнут, а вход схемы И 16 подключен к выходу (Н-1) регистра 14, В этом случае включение первых двух ключей происходит с одинаковыми интервалами а после включения ключа 14 03 производится увеличение интервала сравнен на один период, после включения четвертого разряда - на два периода. В результате провалов в -огибающей ниже эталонного напряжения, обусловленных цепями задержки отключения, происходит пропуск срабатывания компаратора На графике фиг 4а провал в огибающе приводит к пропуску двух периодов в точках А и Б, затем после медленного повышения напряжения, происходящего при отключении ключа первого разряда происходит окончательное сравнение,

зано пунктиром), но до его отключения На графике фиг,,б уровень напряжения после третьего сравнения, поступает на выходе превышает сумму ослаблений сигнал на вторичное его включение.После четвертого сравнения спустя 70 не

40

появляется ступень включения третьего клхгча 803,;а спустя 120 не - ступень отключения первого и второго, причем первый, не успев отключиться, включается вновь после пятого сравнения„Шее-

аттенюаторов первого и второго разряда, поэтому пропуска срабатывания в предыдущих точках нет., Пропуск по- является после срабатывания третьего разряда в точках В и Г. На графике фиг„4в остается один пропуск в точке В и появляется два пропуска в точках

0

5

tf

5

0

ем длительности импульса одновибра- тора 11. После окончания импульса устройство устанавливается в исходное состояние с максимальным усилением.

Дополнительная задержка сравнения в конце процесса регулирования иллюстрируется фиг. 4 о На графиках фиг. 4а, б,в,г,д изображены условно без ограничения огибающие выходного сигнала при различных уровнях входного сигнала0 На графике 4е изображено напряжение логического уровня на выходе первого разряда счетчика„ Графики представлены для четырехразрядного устройства, причем вход (N-1) регистра сдвига не используется, ключ 13.1 разомкнут, а вход схемы И 16 подключен к выходу (Н-1) регистра 14, В этом случае включение первых двух ключей происходит с одинаковыми интервалами, а после включения ключа 14 03 производится увеличение интервала сравнения на один период, после включения четвертого разряда - на два периода. В результате провалов в -огибающей ниже эталонного напряжения, обусловленных цепями задержки отключения, происходит пропуск срабатывания компаратора„ На графике фиг 4а провал в огибающей приводит к пропуску двух периодов в точках А и Б, затем после медленного повышения напряжения, происходящего при отключении ключа первого разряда, происходит окончательное сравнение,

На графике фиг,,б уровень напряжения на выходе превышает сумму ослаблений

аттенюаторов первого и второго разряда, поэтому пропуска срабатывания в предыдущих точках нет., Пропуск по- является после срабатывания третьего разряда в точках В и Г. На графике фиг„4в остается один пропуск в точке В и появляется два пропуска в точках

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях промежуточной частоты радиоприемников. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) содержит N-разрядный регулируемый усилитель 1, компаратор 2, формирователь управляющих сигналов 3, N-разрядный двоичный счетчик 4, цепи задержки отключения 5, дополнительные каскады 6, резисторы 7 и ключи 8, образующие N-разрядный регулируемый усилитель, и делитель с переменным коэффициентом деления 9, входной элемент И-НЕ 10 и одновибратор 11, образующие формирователь управляющих сигналов. Увеличение быстродействия в устройстве АРУ достигается за счет изменения интервалов сравнения формирователем управляющих сигналов 3, причем эти интервалы увеличиваются при включении старших разрядов, начиная со второго. Точность регулирования увеличивается с помощью дополнительного увеличения интервала сравнения в конце регулирования на два периода для подавления перепадов напряжения управления, а также за счет того, что цепи задержки отключения 5 выполняют роль фильтров, устраняя резкие броски напряжения управления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

тое и седьмое-сравнение повторяют вто-45 Д и Е, На графике фиг„4г пропуски смерое и третье о После восьмого сравнения, через 90 не появляется ступень снижения напряжения от ключа 8,4, а через 120 не - ступень отключения трех ключейо Далее происходит повторение 50 включения первых трех ключей при включенном ключе 8„4

Уровень усиления, отрегулированный по первому импульсу, может сохранятьщаются в точки К и Л0 При уровне сигнала изображенном на графике фиг„4д пропуски происходят в точках М, Н кП, это соответствует максимальному времени регулирования, которое для данного варианта включения ДПКД 9 составляет около 1,5 мкс, при частоте входного сигнала 25 МГц0 Провалы напряжения огибающей в начале регулися в течение времени прохождения кодо-с рования превышают порог ограничения,

вой группы импульсов, обеспечивая подавление помех в переотраженных от местных предметов импульсов„ Необходимое время устанавливается изменениа провалы в конце регулирования фильт руются узкополосным фильтром приемника после усиления и не искажают формы импульсов,

Д и Е, На графике фиг„4г пропуски смещаются в точки К и Л0 При уровне сигнала изображенном на графике фиг„4д пропуски происходят в точках М, Н кП, это соответствует максимальному времени регулирования, которое для данного варианта включения ДПКД 9 составляет около 1,5 мкс, при частоте входного сигнала 25 МГц0 Провалы напряжения огибающей в начале регулиа провалы в конце регулирования фильтруются узкополосным фильтром приемника после усиления и не искажают формы импульсов,

Ключи 13 с 1 о о и переключатель 15 (фиг„2) предназначены для ручного переключения режима работы ДПКД 9.В изображенных на фиг.2 положениях ключей и переключателя ДПКД 9 увеличивает интервалы между сравнениями при включении старших разрядов начиная с второго Это обеспечивает максимальное быстродействие в случае выбора оптимальной для устрой тва АРУ тактовой частоты (частоты усиливаемого сигнала)„ Точность регулирования увеличивается путем дополнительного увеличения интервала сравнения з конце регулирования па два периода путем подавления перепадов напряжения управления, а. также в результате того, что цепи задержки отключения выполняют роль фильтров,, устраняя резкие броски напряжения о

Цепи задержки 5„ I. „, 5,, бтключа ют младшие разряды аттенюатора после того,, как ступенька снижения напряжения от старшето разряда пройдет V,OOT ветствукаций разряд аттенюатора„ При этом выбросы полностью подавляются (фиг„Зэ)

Кроме прямого увеличения быстродеп

ствз-м цепи задержки отключения позволяют сократить время регулирования также за счет того, что увеличение точности регулирования достигается увеличением интервалов между сравнениями не при кадцом включении старших разрядов, а только в конце процесса регулирования„ Достигается это тем, что время задержки для каждого разряд увеличено, например на два такта, как показано на фиг 4„ по сравнению с временем, необходимым для подавления выбросов„

ДПКД предназначен для увеличения быстродействия путем изменения HHicp- валов времени между сравнениями выход ного напряжения с -этаионным в зависимости от времени распространения мг нала от каскьлов до компаратора,, Ценя задержки предназначены для увеличения быстродействия пуквм умень и -±чш длительности переходных процессов -юсле переключения разрядов, з также пли увеличения точности регулирования путем уменьшения амплитуды переходных процессов и путем дополнительного увеличения интервалов в конце процесса регулирования.

ормула изобретения

О

0

1 „ Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее N-разряд5 ный регулируемый усилитель, компаратор э первый вход которого соединен с выходом N-разрядного регулируемого усилителя, а второй вход является входом для подачи эталонного напряжения,

формирователь управляющих сигналов, пход которого соединен с выходом компаратора, и N-разрядный двоичный счет- чпк, счетный вход которого соединен с тактовым выходом формирователя управ5 ляющих сигналов, причем управляющие входы N-разрядного регулируемого усилителя соединены с соответствующими выходами N-разрядного двоичного счет- , отличающееся тем, 4io, ч. .тслью повышения быстродействия, N -разрытый регулируемый усилитель выполнен в виде N последовательно соеди нениык усилительных каскадов, парал- лепьно выходу каждого из которых включены последовательно соединенные резнс- тор и ключ, я формирователь управляю- cv налов выполнен в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, входного элемента И-НЕ и одно- вибратора, причем первый вход входного элемента И-НЕ явтяется первым входом формирователя управляющих сигналов, второй вход является входом стробиро- вания формирователя управляющих сигна55 ловэ выход входного элемента И-НЕ соединен с входом синхронизации одновиб- ратора и тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления э вход установки одновибратора ьое40 динел с вторим входом входного элемента И-НЕ э выход одновибратора соединен с управляющим входом делителя частоты, с переменным коэффициентом деления и входом сброса й-разрядного двоичного

S счетчика, N-1 информационных входов делителя частоты с переменным коэффи- деления соединены с соответствующими выходами N-разрядного двоичного сметчика. а выход делителя ас-

50 тоты с переменным коэффициентом деления является тактовым выходом формирователя управляющих сигналов„

2, Устройство по По 19 отличающееся темэ что делитель

55 частоты с переменным коэффициентом деления содержит №-1 элементов И-НЕ, (N-2) ключа, Н-разоядный регистр сдвигаs переключатель,, элемент И и

счетный триггер, причем вход синхронизации регистра сдвига и счетный вход счетного триггера являются тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход сброса регистра сдвига и первый вход элемента И являются управляющим входом дели- ггеля частоты с переменным коэффициентом деления, выход счетного триггера является выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первые входы N-1 элементов И-НЕ являются N-1 информационными входами делителя частоты с переменным коэффици- | ентом деления, при этом первый вход каждого предыдущего элемента И-НЕ подключен к одному из входов каждого из последующих элементов ,И-НЕ, выход (N-1)-ro элемента И-НЕ подключен к 2 первому разряду Н-разрядного регистра сдвига, между выходом каждого из j, где j 1,о о о,N-2,элементов И-НЕ и входом (N-j)-ro разряда N-разрядного

регистра сдвига включен ключ, входы переключателя подключены к выходам Ы-разрядног ;. регистра сдвига, выход - к второму входу элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетного триггера,

3„ Устройство по п« 2, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и быстродействия, в него введены N-1 цепи задержки отключения, причем управляющие входы, кроме N-ro, N-разрядного регулируемого усилителя соединены с соответствующими выходами N-разрядного двоичного счетчика через соответствующую цепь задержки отключения,при1 чем постоянная времени задержки М-й цепи задержки отключения, где М 1,.„ ooo,, больше постоянной времени задержки входного сигнала в (Н-И-М) каскадах N-разрядного регулируемого усилителя 0

S

ь

mjTjmminjmrmjinjmriJii

a

А б

fcjr

S

Ъ

Ъ-г

200 WQ 600 /800 WOO ,// /7

11 1 L/ -U- fcif

™«J-L J:C.

0г/г4

Составитель Юо Черных Редактор С„ Лисина Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

Заказ 1922

Тираж 659

ВЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное