Устройство с регулируемым коэффициентом усиления Советский патент 1990 года по МПК H03G3/20 

Фиг. 1

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в приборах для регистрации импульсных сигналов.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства с регулируемым коэффициентом усиления; на фиг. 2 - структурная электричес- кая схема первого преобразователя ко- а во временной интервал; на фиг, 3 - структурная электрическая схема втоого преобразователя кода во временной интервал; на фиг, 4 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит датчик 1 сигнала, усилитель 2, первый компаратор 3, реверсивный счетчик 4, первый 5 и второй 6 преобразователи кодов, инвертор 7, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы И-НЕ, первый блок 11 дифференцирования, одновибратор 12, ключ 13, аналого-цифровой преобразователь 14 и первый 15 и второй 16 преобразователи кода во временной интервал, при этом первый преобразователь 15 кода во временной интервал выполнен в виде первого счетчика 17, первого 18, второго 19, третьего 20 и четвертого 21 элементов И, первого элемента ИЛИ 22 и первого RS-триггера 23, а второй преобразо- ватель 16 кода во временной интервал - в виде второго счетчика 24, второго компаратора 25, пятого 26 и шестого 27 элементов И, второго элемента ИЛИ 28, третьего счетчика 29, второго блока 30 дифференцирования, второго RS-триггера 31 и элемента ИЛИ-НЕ 32.

Устройство работает следующим образом.

С выхода датчика 1 сигнала на вход усилителя 2 поступает видеоимпульс известной формы (фиг. 4а, пунктирная линия). Он может быть однократным или повторяться с неизвестной частотой. Длительность импульса по уровню 0,5 может изменяться в широких пределах.

В момент периода видеоимпульса содержимое реверсивного счетчика 4 равно нулю. Первый преобразователь 5 кодов преобразует двоичный код реверсивного счетчика в унитарный код, под действием которого устанавлива0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ется максимальный коэффициент передачи усилителя 2. При достижении мгновенным значением выходного сигнала усилителя 2 уровня порога (фиг. 4, а) срабатывает первый компаратор 3. В результате очередной тактовый импульс прохддит через первый 8 и третий 10 элементы И-НЕ на тактовый вход реверсивного счетчика 4, который под действием выходного сигнала первого компаратора 3 устанавливается в режим сложения. В реверсивном счетчике 4 записывается 1 в двоичном коде.

Под действием выходного сигнала первого преобразователя 5 кодов коэффициент передачи усилителя 2 скачкообразно уменьшается, и парвый компаратор 3 возвращается в исходное состояние, переводя реверсивный счетчик 4 в режим вычитания, состояние которого не изменяется, так как закрытым оказывается второй элемент И-НЕ 9. Импульсы на тактовом входе реверсивного счетчика 4 служат началом формирования временных интервалов в первом 15 и втором 16 преобразователях кодов во временной интервал. Каждый из импульсов проходит на вход первого RS-триггера 23, на выходе которого формируется временной интервал (фиг. 4, г). Под действием выходного сигнала первого преобразователя 15 кода во временной интервал на одном выходе второго преобразователя 16 кода во временной интервал появляется сигнал, запирающий второй элемент И-НЕ 9. ,,

Сигнал на выходе усилителя 2 после момента t1 продолжает нарастать и в момент t 4 снова достигает порога (фиг. 4, а). При этом срабатывает первый компаратор 3 (фиг. 4, б), и повторяется указанньй процесс, результатом которого является запись числа 2 в двоичном коде в реверсивном счетчике 4 (фиг. 4, в). При больших амплитудах входного сигнала процесс продолжается до заполнения реверсивного счетчика 4, так как при появлении логической единицы в старшем разряде запирается первый элемент И-НЕ 8.

Если после момента t мгновенное значение выходного сигнала усилителя 2 не достигает порога срабатывания второго компаратора 3, осуществляется поэтапное восстановление усиления до максимального значения. Сначала формируется интервал времени

Ј , величина которого определяется числом, записанным в реверсивном счетчике 4 (фиг. 4, г). Затем формируется интервал времени Ј , величина которого пропорциональна наибольшму мгновенному значению сигнала на выходе усилителя 2 на интервале Ј, , а также определяется числом, записанным в реверсивном счетчике 4.

Первый RS-триггер 23 в состоянии 1 снимает блокировку первого счетчика 17, в котором начинается накопление тактовых импульсов. Второй преобразователь 6 кодов преобразует двоичный код в код один из №, под действием которого осуществляется выбор выхода первого счетчика 17, определяемого состоянием реверсивного счетчика 4, при этом частота сигнала на этом выходе первого счетчика 17 ниже тактовой. В момент t.

5

0

ватель выходного кода второго преобразователя 6 кодов во временной интервал .

Содержимое второго счетчика 24, начиная с момента t убывает до нуля по линейному закону (фиг. 4, ж) со скоростью, пропорциональной числу, записанному в реверсивном счетчике 4. Интервал Ј заканчивается в момент t (фиг. 4, а), когда содержимое второго счетчика 24 становится равным нулю и импульс переноса из второго счетчика 24 возвращает второй RS- триггер 31 в нулевое состояние. При этом блокируется работа третьего счетчика 29, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 32 появляется уровень логической единицы, которым открывается в торой элемент И-НЕ 9. В этот момент сигналом с выхода второго RS-тригге- ра 31 запускается одновибратор 12 (фиг. 4, и), который размыкает ключ 13 на время импульсной помехи, выз

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит датчик 1 сигнала, усилитель 2, компаратор 3, реверсивный счетчик 4, преобразователи 5 и 6 кодов, инвертор 7, эл-ты И - НЕ 8 - 10, блок дифференцирования 11, одновибратор 12, ключ 13, АЦП 14 и преобразователи 16 и 16 кода во временной интервал. С выхода датчика 1 на вход усилителя 2 поступает видеоимпульс заданной формы. Он может быть однократным или повторяться с неизвестной частотой. Длительность импульса по уровню 0,5 может изменяться в широких пределах. В течение всего времени присутствия сигнала на входе усилителя 2 его мгновенные значения фиксируются на выходах устройства в форме с плавающей запятой: мантисса считывается с выхода АЦП 14, а порядок - с выхода реверсивного счетчика 4. Время полного восстановления усиления зависит от уровня наблюдаемого сигнала и не превышает времени его существования. Устройство по пп. 2 и 3 ф-лы отличается выполнением преобразователей 15 и 16. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

(фиг. 4, а) первый RS-триггер 23 воз- 25 ванной скачкообразным изменением вращается в нулевое состояние импульсом с выхода первого элемента ИЛИ 22 и опять блокирует работу первого счетчика 17. Спад сигнала Ј1 дифференцируется вторым блоком 30 диф- 30 ференцирования (фиг. 4, д) и переводит второй RS-триггер 31 в состояние 111 (фиг. 4, е). К моменту t во втором преобразователе 16 кода во временной интервал завершен процесс чис35

усиления усилителя 2, так как уме шилось содержимое реверсивного сч чика 4 (фиг. 4, в). Появление имп са на тактовом входе реверсивного счетчика 4 служит началом формиро ния очередного интервала времени а тот в свою очередь вызывает фор рование очередного интервала

Процесс повторяется до тех пор пока содержимое реверсивного счет ка 4 не станет равным нулю. При э второй элемент И-НЕ 9 запирается нулевое состояние реверсивного с чика 4 сохраняется до периода оче ного видеоимпульса с выхода датч ка 1 ..

ла, соответствующего максимальному значению сигнала на интервале Д .

В начале этого интервала счетчик 24 очищен импульсом с выхода первого блока 11 дифференцирования и в течение интервала его содержимое обновля- ;ется всякий раз, когда очередное число на выходе аналого-цифрового преобразователя 14 оказывается больше содержимого второго счетчика 24. В таких случаях второй компаратор 25 разрешает прохождение тактового импульса через второй элемент ИЛИ 28 на-тактовый вход второго, счетчика 24, обеспечивающего перезапись его содержимого. Таким образом, на выходе второго счетчика 24 имеет место код, величина которого пропорциональна максимальному значению кода на выходе аналого-цифрового преобразователя 14 на интервале С, (фиг. 4, ж).

При 1 О второй счетчик 24 переходит в режим вычитания и на ин- тервале Са работает как преобразованной скачкообразным изменением

усиления усилителя 2, так как уменьшилось содержимое реверсивного счетчика 4 (фиг. 4, в). Появление импульса на тактовом входе реверсивного счетчика 4 служит началом формирования очередного интервала времени Ј , а тот в свою очередь вызывает формирование очередного интервала

Процесс повторяется до тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика 4 не станет равным нулю. При этом второй элемент И-НЕ 9 запирается и нулевое состояние реверсивного счетчика 4 сохраняется до периода очередного видеоимпульса с выхода датчика 1 ..

В течение всего времени существования сигнала на входе усилителя 2 его мгновенные значения фиксируются на выходах устройства в форме с плавающей запятой: мантисса считывается с выхода аналого-цифрового преобразователя 14, а порядок - с выхода реверсивного счетчика 4. Время полного восстановления усиления зависит от уровня наблюдаемого сигнала и не превышает времени его существования.

Формула изобретения

и реверсивный счетчик, выходы которого подключены к управляющим входам усилителя через первый преобразователь кода, а также аналого-цифровой преобразователь и ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены первый и второй преобразователи ко- дф во временной интервал, второй пре- образователь кода, одновибратор, инвертор, первый, второй и третий элементы Й-НЕ и первый блок дифференцирования, причем выход усилителя подключен к входу ключа, выход первого компаратора соединен с входом инвертора и с первым входом первого эле- мЈнта И-НЕ выход ключа подключен

.к входу аналого-цифрового преобразователя , выход которого соединен с од- ним входом второго преобразователя кода во временной интервал, выход реверсивного счетчика подключен к управляющим входам усилителя через первый преобразователь кодов, вы- ход его старшего разряда подключен также к второму входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с одним входом третьего элемента , выход младшего разряда первого преобразователя кода сеединен также с первым входом второго элемента H t-HE, второй вход которого соединен с выходом инвертора, третий вход - с одним выходом второго преобразо- вателя кода во временной интервал, а выход - с другим входом третьего элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ подключен к тактовому входу реверсивного счетчика и к входу пер- вого блока дифференцирования, выход которого соединен с входом управле ния первого преобразователя кода во временной интервал и с входом сброса второго преобразователя кода во временной интервал, выход первого преобразователя кода во временной интервал соединен с входом управления второго преобразователя кода во временной интервал, другой выход которо го подключен через одновибратор к входу управления ключа, а другой вход - к выходу второго преобразователя кодов, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и к выходу первого преобразователя кода во временной интервал, при этом тактовые входы первого и второго преобразователей кода во временной интервал, третий вход первого элемента И-НЕ и четвертый вход второго элемента И-НЕ соединены с тактовым выходом аналого-цифрового преобразователя.

и четвертого элементов И являются входом первого преобразователя кода во временной интервал, S-вход первого RS-триггера - входом управления, а тактовый вход первого счетчика - тактовым входом.

И подключен к выходу второго RS-триггера, инверсный выход которого соединен с входом сброса третьего счетчика, а выход подключен к R-входу второго RS-триггера, при этом информационный вход второго счетчика соединен с другим входом второго компаратора и является одним входом второго преобразователя кода во временной интервал, информационный вход третьего счетчика является другим входом, второй вход пятого элемента И соединен с входом управления второго счетчика, входом второго блока дифференцирования и с другим входом элемента ИЛИ-НЕ и является входом

управления второго преобразователя кода во временной интервал, вхоц сброса второго счетчика является его входом сброса, третий вход пятого элемента И соединен с тактовым входом третьего счетчика и является тактовым входом, выход элемента ИЛИ-НЕ является одним выходом, а инверсный выход второго RS-триггера другим выходом.

Фиг. 2

Фиг.З

Фиг.