СЖИМАТЕЛЬ-РАСШИРИТЕЛЬ Советский патент 1971 года по МПК H04B1/10 

Изобретение относится к области связи и может быть иснользовано в установках радиовещания, радиосвязи, проводной связи, в установках для заииси и воспроизведения звука, а также в качестве отдельных узлов (блоков) аналоговых вычислительных устройств.

Известны сжиматели-расширители на датчиках Холла с произвольной степенью сжатия и расширения динамического диапазона передаваемых сигналов. Но они не обеспечивают прямолинейных в логарифмическом масштабе диамических характеристик при произвольной степени сжатия и расширения динамического диапазона.

Цель изобретения - увеличение степени сжатия и расширения /динамического диапазона до 3, 4 ..., я раз.

В предлагаемом сл имателе-расширителе это достигается тем, что к выходу усилителя канала передачи последовательно подключены буферный усилитель, выпрямитель, фильтр, усилитель постоянного тока и электромагнит. Между буферным усилителем и выпрямителем магнитного канала управления включена цепочка, состояш.ая из (п-2)-х звеньев в виде последовательно соединенных датчика Холла и усилителя.

равленпя для г сз:иожности ступенчатого изменения степени сжатия и расширения.

Сжиматель динамического диапазона передаваемых сигналов содержит:

основной капал I передачи, который включает в себя усилитель / переменного тока с несколькими (одним, двумя) каскадами усиления I вьп1И1аюш.ее устройство 2:

основной токовый канал // управления,

состоящий из одного (п-1)-го датчика Холла о, входные ;.лектроды которого нитают;:я напряжением с выхода усилителя У, а выходные электроды соединены с вычитающим устройством 2;

основной магнитный канал III управления, который включает в себя выпрямитель 4, фильтр 5, источник 6 напряжения задержки, однокаскадный усилитель 7 постоянного тока, работающий в режиме В, охваченный глубокой местной отрицательной обратной связью и содержащий цени коррекции переходной характеристики в области малых времен, и электромагнит 8, в воздущном зазоре которого размещен одии (я-1)-й датчик Холла 3 основного токового канала управления II;

дополнительный магнитный канал IV управления, состоящий из однокаскадного буферного усилителя 9 переменного тока, выпрямителя 10, фильтра //, однокаекадного уеилижиме В, охваченного глубокой местной отрицательной обратной связью и содержащего цепи коррекции переходной хар актеристики в области малых времен, и одного электромагнита 13 или нескольких, включенных носледовательно, в воздушном зазоре которого размещены (п-2) датчиков Холла дополнительного токового канала управления V;

донолпительный токовый канал V управления, состоящий из (п-2)-х датчиков Холла 14, 15, ..., 16 и из (га-2)-х однокаскадных усилителей 17, 18, ... 19 переменного тока.

Направление передачи энергии между каналами сжимателя и отдельными узлами каналов показано на чертеже стрелками.

Расщиритель динамического диапазона передаваемых сигналов содержит:

основной канал VI передачи, который включает в себя входной трасформатор 20 с тремя вторичными обмотками, переменный резистор (потенциометр) 21 и суммирующее устройство 22,основной токовый канал Vli управления, основной магнитный канал V111 управления, дополнительный магнитный канал IX управлепия и дополнительный токовый капал X управления, которые полностью идентичны соответствующим каналам управления сжимателя.

При схема сжимателя-расширителя отличается от известных ранее только тем, что на вход вынрямителя 4 напряжение поступает с выхода буферного усилителя 9. Это напряжение на выходе усилителя 9 равно -- б 2, где /JG - коэффициент усиления усилителя 9.

При /г 2 все датчики Холла 14, 15, ..., 16 и все усилители 17, 18 ..., 19 дополнительного токового капала управления отключены.

При « 3 датчик. Холла 14 и усилитель 17 включаются в дополнительный токовый канал V управления.

Входные электроды датчика Холла 14 питаются выходным напряжением Uzo буферного усилителя 9. Напряжение на выходных электродах датчика Холла 14 является входным напряжением однокаскадного усилителя 17 переменного тока. Усиленное усилителем /7 в Кд раз напряжение подается на вход выпрямителя 4 основного магнитного канала управления.

Напряжение на выходе усилителя 17 равно напряжению Usx.i на входе второго датчика Холла 15, т. е. .2 .

Чтобы обеснечить возможность включения в дополнительный токовый канал управления любого количества датчиков Холла, необходимо величину напряжения на входных электродах этих датчиков поддерживать одинаково при максимальном сигпале. Это устранит опасность перегрузки этих датчиков.

после усилеиия усилителем 17 выпрямляется выпрямителем 4, то иаличие пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра 11 не имеет существенного значения. Это позволяет уменьщить в несколько раз постоянную времени заряда ифльтра 11 по сравнению с постоянной времени заряда фильтра 5, что существенно снижает время срабатывания сжимателя и расщирителя.

Напряжение с выхода фильтра // поступает па вход однокаскадного усилителя 12 постоянного тока. Усилитель 12 работает в режиме fi, охвачен глубокой местной отрицательной обратной связью и содержит цепи коррекции переходной характеристики в области малых времен. Наличие цепей коррекции в схеме усилителя 12 уменьшает время срабатывания датчиков Холла в дополнительном токовом канале управления V в десять и более раз но

сравнению с постоянной времени заряда фильтра 11 (такая эффективность коррекции возможна потому, что постояпная времени установления тока в электромагните 13 на 1-2 порядка меньше, чем постоянная времени заряда

фильтра 11). При отсутствии сигнала па входе (в наузах нередачи) усилитель 12 заперт (режим В). Благодаря такому выбору режима работы, а также из-за глубокой местной отрицательной обратной связи в усилителе 12

нрактически устраняется дрейф нуля.

Нагрузкой усилителя 12 является электромагнит 13. Поэтому магнитная индукция гд в воздушном зазоре электромагнита 13 равна В.2ц тт-(-2С, где т - постоянный коэффициент,

величина которого определяется параметрарами выпрямителя 10, фильтра 11, усилителя 12 и электромагнита 13.

При п 3 напрял-сение (7вх.2 с усилителя 17 поступает на вход выпрямителя 4, выпрямляется и фильтруется фильтром 5. Напряжение 6„ на выходе фильтра 5 пропорционально

f/BX.2.

Напряжение 3 источника 6 включается встречно с выпрямленным напряжением 6в.

Разность этих папряжепий () усиливается одпокаскадным усилителем 7 постоянного тока.

Усилитель 7 охвачен глубокой местной отрицательной обратной связью и содержит цепи

коррекции нереходной характеристики в области малых времен. Нсходиый режим усилителя 7 выбирается близким к режиму В. При отсутствии сигнала на входе (в наузах передачи), благодаря такому выбору режима работы, а также из-за наличия нанряжения EZ усилитель 7 заперт. Это, наряду с глубокой местной отрицательной обратной связью, охватывающей усилитель 7, практически устраняет дрейф нуля в усилителе 7. Наличие в усилителе 7 ценей коррекции переходной характеристики в области малых времен уменьшает время срабатывания (п-1)-го датчика Холла 3 в десять и более раз по сравнению с постоянной времени заряда фильтра 5 (на практике не более нескольких единиц миллисекунд). Такая эффективность коррекции возможна, потому что постоянная времени установления тока в электромагните 8 на 1-2 порядка меньше, чем постоянная времени заряда филь- 5 тра 5. Все это сушествеино снижает время срабатывания устройства в целом (до значений не более нескольких десятых долей миллисекунды) . Разиость напряжений , усиленная ю усилителем 7, создает магнитную индукцию BZO в воздушном зазоре электромагнита 8. Входные электроды датчика Холла 3, размещенного в воздушном зазоре электромагнита 8, находятся под воздействием магнитного is поля с индукцией 620- Нанрял-сение на выходе датчика Холла 3 является управляющим напряжением в сжимателе и расширителе. В сжимателе напряжение с выхода датчика Холла 3 поступает на вычитающее устройст- 20 во 2, в котором оно складывается с входным напряжением I/i в противофазе. Разность напряжений усиливается усилителем / основного канала I передачи. При минимальных уровнях сигналов на вы- 25 ходе сжимателя усилитель 7 заперт, индукция в воздушном зазоре электромагнита 8 равна нулю, напряжение на выходе датчика Холла 3 равно нулю и сжатия сигналов (шумов в паузах передачи) не происходит.30 Математически и экспериментально доказано, что при соответствующем выборе напряжония источника задержки з характеристики сжимателя близки к идеальным. Помимо этого, наличие напряжения ES позволяет упрос- 35 тить схему усилителя 1 основного канала I передачи и повышает устойчивость работы этого усилителя. Так, в данном случае глубина обратной связи может быть снижена по сравнению с той, которая должна быть без на- 40 пряжения задержки, примерно в 80 раз. Это позволяет ограничиться двумя транзисторными каскадами в усилителе 1. В расширителе все каналы управления VII, VIII, IX, X идентичны соответствующим каналам II, III, IV, V 45 в сжимателе. Папряжение с выхода датчика Холла 3 поступает на суммирующее устройство 22, в котором складывается в фазе с напряжением, 50 снимаемым с отдельной обмотки входного трансформатора 20 с помощью переменного резистора (потенциометра) 21. Суммарное напряжение является выходным напряжением Uz расширителя. 55 Характеристики расширителя, благодаря соответствующему выбору ЕЗ, при произвольной величине га близки к идеальным, При /г 4, ..., каналы управления сл имателя и расширителя работают так же, как и при . При совместной работе сжимателя и расширителя и одинаковой степени сжатия и расширения (одинаковых /г в сжимателе и расширителе) огибаюшая сигналов на выходе расширителя будет в точности следовать за огибающей сигналов на входе сжимателя, т. е. система сжиматель-расширитель будет в точности согласованной, если произведение коэффициента передачи сжимателя на коэффициент передачи расширителя равно единице. Точность согласования подбирают путем перемещения движка потенциометра 21. Для возможности ступенчатого изменения коэффициента сжатия в сл-;имателе и коэффициента расширения в расширителе в дополнительный токовый канал управление введено (и-2) переключателя 25, 24, 25 (см. фиг. 2). При положении «Выключено (верхнее положение подвил-:ных контактов переключателей 23, 24, 25 (все (п-2) датчика Холла и (п-2) усилителя переменного тока отключены, и напряжение с выхода однокаскадного буферного усилителя 9 поступает на вход выпрямителя 4 основного магнитного канала управления П1 (« 2). При п - п все переключатели 23 24, 25 переводятся в положение «Включено (нижнее положение на фиг. 2) и в дополнительном токовом канале управления включаются все датчики Холла и все усилители. Предмет изобретения Сжиматель-расширительдинамического диапазона передаваемых сигналов, содержащий выпрямитель, фильтр, источник нанряжения задержки, усилитель постоянного тока, электро.магнит, датчик Холла, вычитающее устройство и усилитель канала передачи, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени сжатия и расщирения динамического диапазона до 3, 4, ..., п раз, к выходу упомянутого усилителя канала передачи последовательно подключены буферный усилитель, выпрямитель, фильтр, усилитель ностоянного тока и электромагнит, а между буферным усилителем и выпрямителем магнитного канала управления включена цепочка, состоящая из п-2)-х звеньев в виде последовательно соединенных датчика Холла и усилителя.

23

2 25