УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕН и' Советский патент 1972 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техНИкл и иредназлаче«о для автоматической установки коэффициента усиления, причем такого, что усиливаемый сигнал на -выходе устройства имеет постоянный, ра&ный входно-му, диапазон изменения амллитуд стационарных детерминированных или случайных сигналов, в котором значения выходных амил.итуд могут находиться с наперед заданной вероятностью нахождения амплитуд входного сигнала в диаиазо 1е, равном отношению выходного диапазона устройства к полученному коэффициенту усиления вход;10го сигналя.

Известны усилителе с автоматической регулировкой усиления (АРУ), содержащие усилитель с переменным коэффициентом усиления, детектор огибающей входного сигнала и фильт.р .ниакой частоты. Недостатка.м.и известных ycTpoiicTB АРУ при использовании их для измерительных -и вычислительных целей яаляются:

- отсутствие строгой, постоянной зависимости на раметров сигнала обратной связи от вероятного диапазона изменения амплитуд входного сигнала, т. к. такая зависимость онределяется законом распределения амплитуд входного сигнала, а нменно, вероятностью нрсвыщснпя некоторого дианазопа;

-отсутствие регистрации коэффициента усиления;

-нелинейность зависимости коэффициентаусиления от величины управляющего сигнала

обратной связи;

-отсутствие цепей, позволяющих осуществлять ручную установку и изменять скорость отработки коэффициента усиления.

Целью изобретения является у. учшение

характеристик -известных устройств авто-матической регулировки . усиления с тем, чтобы обеспечить возможность использования их в измерительных и вычислительных устройствах, предназначенных для .работы со стациона-рпыми случайными или детерминироза.нными сигналами.

Для достижения этой цели в схему АРУ дополнительно к используемым з известных устройствах блокам введены следующие новые

блоки: д-вухполуперяодный линейный детектор (блок модуля), блок измерения оценок вероятности лревышения границ заданного диапазона, блок сравнения полученных значений оценок вероятности превыщения с заданной

вероятностью превышения, двоич-ный резерсивны11 счетчик и зиравляемое им цифровое управляемое сопротивление, разряды которого подключены к единичным выходам соответствующих этим разрядам по весу триггеров двоется гальваническая отрицательная обратная связь с выхода на вход усилителя постоянного тока (УПТ) с большим коэффициентом усиления, превращающее УПТ в решающий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, блок управления гбнераторо.м имлульсоз и реверсивным счетчиком, управляемый генератор им(пульсО|В, блоки ручной и гр|убой установки коэффищиента усиления, индикации состояния разрядов двоичного счепч та и блоков уравнения и грубой уста«ав.ки.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит усилитель / постоянносго тока, цифровое управляемое сопротивление 2, являющееся сопротивлением обратной связи усилителя и представляющее собой безынерционный или слабоинерционный управляемый двухполюсник, активное сопротивление которого -меняется дискретно (пилообразно-стуленчато) в зависимости от кодовой комби.нации, поданной на его управляющие входы; двухполупе риодный детектор (блок модуля) 3, предназначенный для образования модуля выходного сигнала устройства, блок сравнения 4, двоичный реверсивный счетчик 5, блок 6 измер ниж вероятности превышения, управляемый генератор импульсов 7, блок управления 8, -блок 9 грубой установки коэффициента усиления, блок W ручной установки коаффнцнента усиления, блок // индикааии коэффициента усиления. Число разрядов счетчика 5 выбирается из условия до-статочно точной отработки коэффициента усиления внутри диапазона дискретных значений коэффициента усиления, устанавливаемых с помощью блока 9, а число грубых значений коэффициента усиления, устанавливаемых блоком 9, определяется из заданного диапазона изменения коэффициента усиления и желаемого ускорения его отработки. Элементы схемы соединены следующим образом: цифровое управляемое сопротивление 2 включено в цепь обратной связи усилителя 1, входы его младших разрядов подключены к единичным выходам триггеров соответствующих разрядов счетчика 5, а входы старших разрядов подключены к выходам блока 9 грубой установки коэффициента усиления, на вход которого, объединенный со входом прямой цепи усилителя /, подается входной сигнал устройства. Одновременно с этиМ единичные выходы триггеров счетчика 5 и выходы блока 9 подключены к соответствующим входам блока индикации 11. Нулевые и единичные в.ходы триггеров счетчика 5 подключены к соответствующнл выходам блока W ручной установки коэффициента усиления, остальные выходы которого соединены соответствующим образом со входами элементов, предназначенных для установки коэффициента усиления блока 9, так что обеспечивается раздельное ручное управление положением каждого триггера счетчика 5 и каждого э.юмента, предназначенного для грубого управления коэффициентом усиления блока 9. Счетный вход счетчика 5 подключен к выходу генератора 7; вход управления реверсом счетчика ,5 подключен к выходу блока управления 8, а управляющий выход счетчика 5, сигналы на котором появляются при одновременном нахождении всех триггеров счетчика в нулевом или единичном положении, подключен ко входу блока 8. Вход блока модуля 3 соединен с выходом усилителя 1, являющимся выходом

всего устройства, а выход блока 3 соединен со входом блока 6 измерения вероятности превыщения, выход которого соединяется с одним входом блока сравнения 4, а на второй вход блока 4 подается сигнал, пропорциональный

заданной вероятности превышения вероятного диапазона. Выход блока сравнения 4 подключен ко входу блока управления 8 и ко входу блока индикадии 11, причем сигнал на выходе блока 4 имеет различный вид в зависимости

от того, меньше, больше или равна измеренная блоком 6 вероятность превышения заданной вероятности.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал устройства одновременно

подается на вход усилителя 1 постоянного тока и в блок 9 грубой установки коэффициента усиления. Схема построена таким образом, что одновременно начинает производиться грубая установка коэффициента усиления блоко.м 9 и

точная - двоичным реверси-вным счетчиком 5. Блок 9 и элементы канала точной отработки коэффициента построены так, что анализ вероятного диапазона изменения амплитуд з блоке 9 и грубая установка коэффициента

усиления им вблизи искомого коэффициента занимает очень мало времени по сравнению с абщим времене.м отработки, а большая часть времени отработки искомого коэффициента усиления отводится для точной отработки его

с помощью канала точной установки коэффициента усиления, в который входят блоки 2- 8 схемы устройства.

Точное изменение коэффициента усиления осуществляется следуюп,им образом.

С выхода усилителя 1 сигнал поступает на блок 3 ;Выделения модуля, коэффициент передачи которого равен единице. Введение блока 3 обусловлено тем, что дальнейший анализ выходного сигнала одной полярности приводит к упрощению включенных последовательно на выход блока 3 блока 6 измерения вероятности превышения и блока сравнения 4. По.тучаемый при этом допустимый диапазон изменения выходного сигнала симметричен относительно нулевого значения сигнала. В блоке 6 измерения вероятности превышения определяется оценка математического ожидания 1положительных значений разности между пиковыми значениями выходного сигнала блока 3 И заданным схемным путем уровнем сигнала, соответствующим верхней границе выходного диапазона устройства. вероятности превышения границы выходного диапазона. Результат сравнения представляет собой сигнал, Имеющий различный вид или значение в зависимости от результата сравнения. При сравнении могут встретиться следующие три ситуации: а)диапазон изменения амплитуд выходного сигнала превышения мал, т. е. измеренная вероятность превышения меньше заданной; б)диапазон изменения амплитуд выходного сигнала велик; в)диапазон изменения амнлитуд выходного сигнала соответствует выходному диапазону устройства с заданной вероятностью. Выходной сигнал блока 4 поступает в блок 8 управления генераторо.м импульсов и на вход блока индикации 11, а именно, на вход элементов блока индикации 11, предназначенных для отображения значения выходного сигнала блока 4. Состояние указанных элементов блока индика.ции позволяет контролировать процесс отработки коэффициента усиления как в автоматическо.м, так и в ручном режимах работы устройства. Блок 8 управления генератором импульсов выполНен в виде логической схемы, которая в зависимости от вида сигнала, поступающего из блока сравнения 4, вырабатывает сигналы управления работой счетчика 5 и генератором 7. Кроме того, в блоке 8 имеется еще одна логическая с.хема, которая вырабатывает сигнал остановки генератора 7 после анализа состояния всех триггеров счетчика 5 при обнаружении состояния, когда все триггеры счетчика находятся либо в единичном, либо в нулевом состоянии. Анализ сигнала с выхода счетчика 5, анализ сигнала с выхода блока 4 и остановка генератора 7 осуществляются с учетом времгни измерения оценки вероятности, т. е. запуск генератора 7 может произойти только спустя время, Необходимое для измерен1ия вероятности превышения. Наличие этой схемы необходимо для устранения колебаний, возможных при скачкообразно м изменении коэффициента усиления, отрабатываемого точным калалом, а именно: если код в счетчике 5 принял экстремальное значение, а сигнал с выхода блока 4 в силу инерционности последнего имеет вид, который не позволяет блоку управления 8 осуществить остановку генератора 7. При автоматической отработке искомого коэффициента усиления импульсы от генератора 7 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 5, который в зависимости от диапазона изменения амплИтуд входного сигнала ставится в режим сумМИ|рования или вычитания. При этом код в счетчике равномерно увелич 1вается или уменьшается и управляет значением сопротивления 2. Количество разрядов сопротивления 2 равно количеству разрядов счетчика плюс кол1И1че:ство разрядов блока 9, определяемое (количеством уровней анализа диапазона .изменения амплитуд входного сигнала, задаваемых в блоке 9 грубой установки коэффициента усиления. Одновременно со счетчика 5 и с блока 5 выходные сигналы поступают в блок индикации 11, количество разрядов которого равно количеству разрядов сопротивления 2, и, таки.м образом, осуществляется косвенная индикация величины коэффициента усиления. В режиме ручной отработки посредством блока 10 ручной установки коэффициента усиления, при помощи входящих в него вручную коммутируемых элементов, осуществляется подбор требуемой величины коэффициента усиления, а результаты поиска при этом отображаются блоком 11 так, что по комбинациям включенных индикатор,ных элементов определяется направление поиска требуемого коэффициента усиления и величина шагов (приращений) поиска. Таким обравом, предлагаемое устройство позволяет автоматически определять, усиливать и стабилизировать вероятный диапазон изменения амплитуд стационарных сигналов, представленных в виде электрического напряжения. Предмет изобретения Устройство для автоматического определения и стабилизации диапазона амплитуд стационарных сигналов, содержащее последовательно включенные усилитель постоянного тока с целью отрицательной обратной связи и детектор, а также блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью выделения вероятного диапазона изменения входного сигнала, линеаризации зависимости коэффициента усиления И его индикации, в цепь обратной связи усилителя включено цифровое управляемое сопротивление, а устройство дополнительно содержит двоичный реверсивный счетчик, блок измерения вероятности превыщения границ заданного выходного диапазона, управляемый генератор им пульсов, блок управления, блоки ручной и грубой установки и индикации коэффициента усиления и состояния блока управления, причем выходы разрядов двоичного реверсивного счетчика подключены к управляющим входам цифрового управляемого сопротивления, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, управляющие входы генератора и реверсивного счетчика подключены к соответствующим выходам блока управления, а входы блока управления подключены к выходам блока сравнения, один вход которого подключен к блоку иЗМерения вероятности превыщеиия, а другой - к источнику постоягяного напряжения, определяемого заданной вероятностью превышения праниц заданного выходного диапазона, вход блока измерения вероятностей подключен к выходу детектора, выходы бло.ка ручкой установки коэффициента усиления соединены с выхода ми двончного счетчика и блока грубой установки, выходы блока грубой устано-вки соединены со входа:у1и

старших разрядов цифрового управляемого сопротивления, а выход блока индикации no;j,ключен ко й.чоду блока управления.

Bfod

Выкод