УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УСИЛИТЕЛЯ СИГНАЛОВ НИЗКОГО УРОВНЯ Советский патент 1971 года по МПК H03G3/00 

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирован-ия высокочувствительных многокаскадных транзисторных усилителей, работающих в широком динамическом диапазоне входных сигналов.

Известны схемы АРУ, в -которых при большом коэффициенте усиления пороговых сигналов, изменяющихся в большом динамическом диапазоне амплитуд, ироцесс регулирования должен начинаться при подаче на вход первого регулируемого каскада сигналов малого уровня (например, пороговых сигналов). Так как при этом На этот же каскад подается регулирующий сигнал отрицательной обратной связи, его усиление уменьшается, что приводит к ухудшению отношения сигнал/шум на его выходе.

Цель изобретения - увеличить отношение сигнал/шум на входе усилителя сигналов малого уровня с большим коэффициентом усиления и с АРУ без усложнения схемы и без ухудшения температурной стабильности и динамического диапазона.

Это достигается тем, что усиление входного каскада изменяется с помощью изменения сигнала обратной связи, подаваемого на его вход с выходного регулируемого дифференциального (Каскада, схема включения .которого обеспечивает нри малых входных сигналах, подаваемых на входной каскад, сигнал положительной обратной связи, а при больших входных сигналах -отрицательной. Поэтому ири минимальном входном сигнале достигается 1максимальное усиление всего усилителя,

а благодаря положительной обратной связи в первом каскаде - максимально возможное его усиление, а следовательно, и повышение отношения сигнал/шум на входе усилителя. При этом сохраняется динамический диапазон

усиления больших сигналов и ие усложняется схема дополнительными цепями задержки с температурой - нестабильными нелинейными элементами.

Принципиальная схема устройства дана

на чертеже.

Устройство содержит цепи усилителя и АРУ. Цепь усилителя состоит из входного каскада / (построенного, наиример, на биполярном транзисторе по схеме О.З) с регулируемым коэффициентом усиления, к которому подключена цепь 2 обратной связи, промежуточных каскадов 3 (в частном случае промежуточных каскадов может не быть), выходного дифференциального каскада 4 (например, дифференциального усилителя на биполярных транзисторах) с регулируемым коэффициентом усиления, имеющего один синфазный вход 5, транзистора-генератора 6 тока, двух дифференциальных входов 7 и 8 и двух

ров 11 и 12 дифференциальной пары. Цепь АРУ СОСТОИТ из детектора 13, фильтра 14 и усилителя 15 постоянного тока (УПТ).

Выход 10 дифференциального регулируемого каокада 4 подключается к полезной нагрузке 16, выход 9 - к цепи 2 обратной связи входного каскада.

Входной сигнал LBX усиливается во входном 1 и промежуточных 3 каскадах и подается оинфазно на дифференциальный вход 8 и через делитель 17, 18 на синфазный вход 5 выходного дифференциального каскада 4.

Сигналы, усиленные в транзисторе-генераторе 6 тока и транзисторе 12 дифференциальной пары, имеют одинаковую фазу, а в транзисторе 11 дифференциальной нары -противоположную. В результате на выходе 10, подключенном к нагрузке 16, вырабатывается сумма усиленных сигналов, подаваемых на входы 5 и 5, а па выходе Я подключенном к цени 2 обратной связи,- их разность.

При минимальном входном сигнале мин. На выходе усилителя 15 системы АРУ вырабатывается минимальный управляющий сигнал постоянного тока f/per. мин. Последний уменьшает прямое смещение эмиттер.но-базового перехода транзистора 11 дифференциальной пары до уровня, нри котором еще не наступает уменьщепие дифференциального коэффициента усиления. При этом напряжение усилеппого со входа 8 дифференциального сигнала на выходах 9 я 10 максимально, а напряжение усиленного со входа 5 синфазного сигнала максимально па выходе 10, где синфазный сигнал складывается с дифференциальным, и минимально на выходе 9, где он вычитается из дифференциального сигнала.

Коэффициент деления дел-ителя 17, 18 выбирается таким, чтобы при минимальном входном сигнале t/sx- мин. и минимальном регулирующем сигнале, усиленный дифференциальный сигнал превыщал но величине усилений синфазный сигнал, фаза результирующего сигнала .на выходе 9 обеспечивала положительную обратную связь, а его амплитуда - необходимый запас устойчивости (коэффициент усиления контура с разомкнутой обратной связью должен быть меньше единицы).

При возрастании входного сигнала результирующий сигнал па выходе УПТ 15 АРУ возрастает, вызывая увеличение прямого смещения эмиттерно-базового перехода транзистора 7/ и уменьщение этого смещения в транзисторе 12. Усиленный со входа 8 дифференциальный сигнал на выходах 9 и 10 вначале остается неизменным, а при дальнейшем возрастании прямого смещения эмиттерно-базового перехода транзистора 11 уменьшается.

Синфазный сигнал, усиленный со входа 5, уменьшается на выходе 10, подключенном к Нагрузке, где его фаза совпадает с фазой дифференциального сигнала, и увеличивается 5 на выходе 9, подключенном « цепи обратной связи входного каскада, где его фаза противоположна фазе дифференциального сигнала. В результате суммарный сигнал на нагрузке уменьшается, а модуль разностного сигнала 10 на выходе 9, осуществляющего положительную обратную связь во входном каскаде, вначале уменьщается до нуля; затем сигнал изменяет фазу, превращаясь в сигнал отрицательной обратной связи, и в дальнейщем его

15 модуль продолжает возрастать.

Таким образом, при малых входных сигналах (например, пороговых) напряжение на выходе дифференциального регулируемого каскада максимально, а во входном каскаде

0 Имеет место максимальная положительная обратная связь. Усиление входного каскада нри этом также максимально, и отношение сигнал/щум на его выходе имеет максималь|ную величину. При воэрастания входного

5 сигнала напряжение «а выходе дифференциального регулируемого каскада, подключенного к нагруз.ке, уменьшается, а величина положительной обратной связи во входном каскаде вначале уменьщается до нуля; затем

0 обратная связь превращается в отрицательную, пОСле чего величина ее с ростом входного сигнала продолжает увеличиваться.

Благодаря этому, С ростом входного сигнала происходит уменьшение усиления сразу

5 двух регулируемых -каскадов, а следовательно, и эффективное поддержание постоянства выходного напряжения в широком динамическом диапазоне изменения входного сигнала без ухудшения отнощения сигнал/щум при ми0 нимальном его значении.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического регулирования усилителя сигналов низкого уровня,

5 содержащее входной каскад с регулируемой величиной обратной связи, предоконечный усилительный каскад и выходной регулируемый дифференциальный каскад, отличающееся тем, что, с целью увеличения отношения

0 сигнал/щум в широком динамическом диапазоне регулировки усиления, выход предоконечного каскада подключен к дифференциальному входу и одновременно через делитель напряжения к синфазному входу выходного дифференциального каскада, а выход дифференциального каскада подключен к эмиттеру транзистора входного регулируемого каскада через цепь обратной связи.