Устройство автоматического регулирования усиления Советский патент 1980 года по МПК H03G3/20 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УСИЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах.

Известное устройство автоматического регулирования усиления (АРУ) содержит регулируемый усилитель, на вход которого подан входной сигнал, а между выходом и управляющим входом включены последовательно первый детектор и четырехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, а также второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго Детектора меньше постоянной времени первого I.

Однако известное устройство характеризуется небольшой величиной отношения времени восстановления к времени установления.

Цель изобретения - увеличение отношения времени восстановления к времени установления.

Для этого в устройстве автоматического регулирования усиления, содержащем регулируемый усилитель, на вход которого подан входной сигнал, а между выходом и управляющим входом включены последовательно первый детектор и четырехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, а также второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго детектора меньше постоянной времени первого, между выходом второго детектора и управляющим входом четырехполюсника с регулируемым коэффициентом передачи включен элемент сравнения, другой вход которого подключен к выходу первого детектора.

10 На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу предложенного устройства. Предложенное устройство содержит регулируемый усилитель 1, первый детектор 2,

5 четырехполюсник 3 с регулируемым коэффициентом передачи второй детектор 4, элемент сравнения 5.

В состав четырехполюсника 3 и элемен2Q та сравнения 5 входят соответственно операционный усилитель 6, резистор 7 обратной связи, масштабный резистор 8, полевой транзистор 9, операционный усилитель 10, резистор 11 обратной связи, масштабный резистор 12,. диод 13. Выход регулируемого усилителя 1 является выходом устройства.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на входе устройства напряжение на выходе детектора 2, а следовательно, и на йеинвертирующих выходах операционных усилителей 6 и 10 равно нулю.

Постоянная составляющая тока детектора 4; вйЗНикающая вследствие детектирования, также равна нулю, но на выходе детектора 4 вследствие действия порогового напряжения Епор образуется нёкбТброе Напряжение положительной полярности. Это напряжение необходимо для обеспечения надежной работы элемента фавйеййя 5 в начале процесса установления. Вследствие действия напряжения Гмр на выходе операционного усилителя 10 и на затворе полево-го транзистора 9 возникает напряжение насыщения, равное напряжению питания - Епцг операционного усилителя 10. Одно временно с этим к инвертирующему входу операционного усилителя 6 и к истоку полевого транзистора 9 приложено напряжение задержки +Е, возникающее вследствие действия опорного напряжения fon. В итогё при отсутствии сигнала на входе устройства полевой транзистор 9 заперт, а на выходе операционного усилителя 6, т. е. на выходе четырехполюсника 3, возникает напряжение насыщения отрицательной полярности, при котором коэффициент передачи регулируемого усилителя 1 будет максимальным.

Сигнал, поступающий на вход устройства (фиг. 2а), проходит через регулируемый усилитель 1, усиливается и поступает на выход устройства (фиг. 26). С выхода усилителя 1 сигнал одновременно поступает на детектор 4 и на детектор 2. Детектор 4 является вспомогательным и служит для управления коэффициентом усиления цепи обратной связи. Детектор 2 используется в качестве детектора АРУ и одновременно совместно с детектором 4 служит для управления коэффициентом усиления цепи обратной связи. Постоянная времени RG детектора 4 имеет малую величину, поэтому его выходное напряжение представляет собой неискаженную огибающую вьтхбдного сигнала устройства (фиг. 2в). Постоянная времени RC детектора 2 намного больше постоянной времени RC детектора 4. При этом соотнощение между R и,С детектора 2 таково, что он обеспечивает быстрое установление и медленное восстановление. ВысокоЙ1мНбё 1вЬ1Х(ЗДНоё сопротивление Детектора 2 обеспёчива1ется тем, что вьтход Детектора

Подключён к неинвертирующим входам операционных усилителей 6 и 10, которые обладая вьюоким входным сЬп ротйвЛениём, не шунтируют детектор 2.

С появлением сигнала на выходе устройства начинается процесс у становления-коэффициента передачи регулируемого усилителя 1. Вследствие инерционности детектора 2 напряжение на выходе устройства в течение некоторого интервала времени будет равно напряжению ограничения. Состояние ограничения будет продолжаться до тех пор, пока выходное напряжение детектора 2 с большой постоянной времени не достигнет по величине в некоторый момент времени

t| напряжения задержки Ej (фиг. 2г). Таким образом, в течение интервала времени О-11 устройство АРУ работает как усилитель, находящийся в режиме ограничения. С момента времени t i начинается процесс характеризующийся тем, что выходное напряжение устройства уменьшается от напряжения ограничения до стационарного значения. При этш 1вШодное напряжение детектора 4 уменьшается, а выходное напряжение детектора 2 вследствие инерционности

0 детектора продолжает увеличиваться. В момент времени 1гУ танавлийается состояние, при котором выходное напряжение устройства достигает стационарного значения. При этом выходное напряжение детектора 2 принимает значение, соответствующее определенному затуханию, вносимому регулируемым усилителем 1. Величина вносимого затухания соответствует величине входного сигнала устройства.

Таким образом, процесс установления

0 продолжается истечение интервала времени О-1 г. в течение которого выходное напряжение детектора 4 превышает выходное напряжение детектора 2. Следовательно, при отсутствии Входного сигнала, а также в течение процесса установления выходное наS пряжение операционного усилителя 10 равно напряжению насыщения отрицательной полярности. Полевой транзистор 9 будет заперт и коэффициент передачи четырехполюсника 3, зависящий от соотИощения сопротивлений резисторов 7 и 8, будет иметь больщое значение (фиг. 2д). Время установления t уст , зависящее от коэффициента усиления цепи обратной связи и от коэффициента передач й четырехполюсника 3, в этом случае будет минимальным.

5 В момент времени 13 амплитуда входного сигнала падает и одновременно начинается процесс восстановления коэффициента передачи регулируемого усилителя 1. Вследствие инерционности детектора 2 в первое мгновение напряжение на выходе устройства также падает. Одновременно уменьщается напряжение на выходе детектора 4, которое по величине становится меньще выходного напряжения детектора 2. При этом напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 10 становится по величине больше Напряжения на инвертирующем входе, вследствие чего выходное напряжение операционного усилителя 10 становится положительным и равным падению напряжения на диоде 13, которое по величине близко к напряжению задержки ЕЗ

В этом случае разность потенциалов затвора и истока полевого транзистора 9 становится равной нулю, полевой транзистор 9 открывается до режима насыщения и сопротивление участка сток-исток транзистора 9 шунтирует резистор 7 обратной связи, вследствие чего коэффициент передачи четырехполюсника 3 резко уменьшается. Уменьщение коэффициента усиления цепи обратной связи устройства в процессе восстановления увеличивает длительность процесса. По мере уменьшения напряжения на,выходе детектора 2 напряжение на выходе устройства вновь возрастает. При этом напряжение на выходе детектора 4 также возрастает, а на выходе детектора 2 продолжает уменьшаться. В некоторый момент времени напряжения детекторов 4 и 2 становятся по величине равными друг другу, а затем напряжение на выходе детектора 4 вновь становится больше по величине напряжения на выходе детектора 2. В этом случае полевой транзистор 9 запирается, а коэффициент передачи регулируемого усилителя 1 вновь возрастает до максимальной величины. С этого момента времени процесс восстановления протекает интенсивнее и в момент времени ti напряжение на выходе устройства вновь приобретает ста1и.ионарное значение. Интервал времени t j-t соответствует процессу восстановления.

вх.

Таким образом, при изменении коэффициента усиления цепи обратной связи в зависимости от характера процесса, протекающего в устройстве, увеличивается отношение времени восстановления ко времени установления.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулироваНИН усиления, содержащее регулируемый усилитель, на вход которого подан входной сигнал, а между выходом и управляющим входом включены последовательно первый детектор и четырехполюсник с регулируемым коэффициентом передачи, а также второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго детектора меньше постоянной времени первого, отличающееся тем, что с целью увеличения отношения времени восстановления к времени установления, между выходом второго детектора и управляющим входом четырехполюсника с регулируемым коэффициентом передачи включен элемент сравнения, другой вход которого подключен к выходу первого детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 9897, 35 кл.-98(5)АИ, опублик. 1974 (прототип).

ВИХ.