Устройство для приема частотно- МАНипулиРОВАННыХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G08C19/12 

Изобретение относится к телемеха нике, а именно к устройствам для преобразования частотно-манипулирозванных сигналЬв телемеханики в импул сы постоянного тока и может быть использовано в устройствах приема телемеханической информации на промышленных предприятиях, в энергетике в городском хозяйстве и на трансгпорте. В известных устройствах для преоб разования частотно-манипулированных сигналов телемеханики выходное напря жение линейно зависит от частоты принимаемого сигнала и формируется с помощью диодов и резисторов. Некоторые из них имеют и более сложные схемы. Известно устройство,содержащее два колебательных LC контура, S - два выпря мителя формирующие каскада на транзис торах, включенные по дифференциально схеме и реагирующих на разность напряжений, снимаекых с контуров, и конденсаторы, отфильтровыва1ощие токи несущей частоты; напряжение на выход устройства также линейно зависит от частоты принимаемого сигнала til. Недостатком этого устройства является недостаточная помехоустойчквость. Напряжение на выходе возникает не только-при приеме сигналов с частотами f Q - д f и f + д f, н6 и сигналов, частоты которых близки к указанным. Это напряжение может вызвать ложное срабатывание выходного устройства приемника, например триггера. Кроме того, импульс помехи, хотя и ослабленный контурами, вызывает на выходе устройства напряжение помехи, которое может вызвать срабатывание выходного триггера приемника. Другими недостатками известных устройств являются низкая надежность и большие габариты из-за применяемых в них LC контуров. Эти недостатки могут быть уменьшены применением в устройстве активных RC фильтров в микроэлектронном исполнении. Наиболее близким техническим решением является устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее приемные информационные каналы, кгикдый из которых состоит из активного фильтра, вход которого через резистор подключен ко входу устройства, пороговый элемент, выход которого через согласующий усилитель и выходной усилитель соединен с выходом устройства, и источники питания. отрицательные полюсы которых объединены 12. Напряжение на выходах устройства, постоянное по величине, имеется толь ко в определенной полосе частот и полностью отсутствует вне этой полос Это значительно повышает помехоустой .чивость работы по сравнению с другими известными устройствами. Недостатками известного устройства являются низкая чувствительност и узкий динамический диапазон работы/ связанные с применением мостовых двухполупериодных выпрямителей. Яа диодах выпрямителей пгодаёт большее напряжение, что приводит к необходимости увеличивать входной сигнал.-С другой стороны, большой входной сигнал может вызвать насыщение транзисторов схемы, что недопустимо. Цель изобретения - расширение дин мического диапазона устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для приема частотно манипулированных сигналов в его Кс1ждый приемный информационный канал введены дополнительный усилитель с большим усилением, р-п-р и п-р-п транзисторы, резисторы и конденсатор, вы ход активного фильтра подключен ко входу дополнительного усилителя, выход которого соединен с базами перво го п-р-п и первого р-п-р транзисторов, эмиттеры которых через первый резистор подключены ко входу дополнительного усилителя и через второй резистор - к положительному полюсу первого источника питания, коллектор первого п-р-п транзистора соединен с коллектором и базой второго р-п-р транзистора и с базой третьего р-п-р транзистора, эмиттеры которых подключены к положительному полюсу втор го источника питания, коллектор первого р-п-р транзистора соединен с коллектором базой второго п-р-п транзистора и с базой третьего п-р-п транзистора, эмиттеры второго и -третьего п-р-п транзисторов соответственно через третий и четвертый резисторы подключены к отрицательным полюсам источников питания, база третьего р-п-р транзистора соединена с 1 :оллектором третьего п-р-п транзис тора, коллектор третьего р-п-р транзистора одного приемного информацион нск-о канала подключен к коллектору .третьего п-р-п транзистора даугого приемного информационного канала, ба которого соединена с коллектором третьего р-п-р транзистора другого приемного информационного канала, ко лектор третьего р-п-р транзистора подключен ко входам пороговых элемен тов приемных информационных кангшоб и через параллельно включенные пятый резистор и конденсатор - к положител ному полюсу первого источника питания . Принципиальная схема устройства приведена на чертеже. Устройство состоит из двух приемных информационных каналов, в каждом из которых активный фильтр 1 через резистор 2 присоединен к входной клемме устройства Вход. Выход активного фильтра 1 в каждом канале соедирен со входом усилителя 3 с большим .усилением, а к выходу усилителя присоединены базы транзисторов п-р-п 4 и р-п-р. 5. Эмиттеры транзисторов 4 и 5 объединены и через резистор 6 соединены со входом усилителя 3, а через резистор 7 с плюсом источника питания V. Коллектор транзистора 4 соединен с коллектором и базой р-п-р транзистора 8, а также с базой р-п-р транзистора 9, эмиттеры которых соединены с плюсом источника питания Vj , Коллектор транзистора 5 соединен с коллектором и базой п-р-п транзистора 10, а также с базой п-р-п транзистора 11. Эмиттеры транзисторов 10 и 11 через резисторы 12 и 13 соединены с объединенными отрицательными полюсами источников питания. База транзистора 9 в первом приемном информационном канале соединена с коллектором транзистора 11, а его коллектор соединён с плюсом V источника питания через параллельно включенные резистор 14 и конденсатор 15и непосредственно с коллектором транзистора llj во втором приемном информационном канале. База транзистора И во втором приемном информационном к.анале соединена с коллектором транзистора 9 в том же информационном канале. Параллельно включенные резистор 14 и конденсатор 15 соединены с объединенными входами пороговых элементов 16в обоих трактах (16 и 16j).К выходам пороговых элементов в обоих .приемных информационных каналах через согласующие усилители 17 подключены выходные усилители 18, в качестве которых использованы элементы ИЛИ-НЕ. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии транзисторы 4, 5, 8 - 11 в обоих приемных каналах закрыты, пороговые элементы также закрыты, на выходах устройства сигнал О..Фильтры устройства настроены соответственно на частоты fQ-uf И fg + &f , где f(0 - частота канала; Af - девиация частоты. При поступлении с приемника на вход устройства сигнала частотой ffl - if на выходе первого фильтра будет максимальное напряжение, а на втором - остаточное напряжение, определяемое амплитудно-частотными характеристиками фильтров. Сигналы с выходов фильтров через усилители 3 поступают на базы транзисторов 4 и 5. В первом канале на положительных полу волнах открываются транзисторы 4,8,9, на отрицательных - 5,10,11 и 9. Во втором кансше на положительных полуволнах открываются транзисторы 4,8,9 и 11, на отрицательных - 5,10,11. Зона нечувствительности у входной характеристики кремниевых транзисторо дежит в пределах 0,4 - 0,5 В. Спедо)вательно, транзисторы 4 и 5 начинают открываться, когда напряжение на вход усилителей 3, имеющих коэффициент усиления К, достигает значения В, так как при закрытых транзисторах 4 и 5 обратная связь через резисторы 6 разомкнута. На положительных полуволнах напря жения транзисторы 4, а на отрицатель ных полуволнах транзисторы 5 входят в активный режим и в их коллекторных цепях протекает ток, величина которого в каждый момент определяется величиной напряжения на выходе фильт ров 1. Коллекторный ток транзистора 4 в первом канале через повторитель тока на транзисторах 8 и 9 передается в коллекторную цепь транзистора 9 . Коллекторнь1й ток транзистора 5 через повторитель тока на транзисторах 10 и 11 передается в коллектор ную цепь транзистора 4 ,который в это время закрвлт. Далее ток повто рителем на транзисторах 8 и 9 передается в коллекторную цепь транзистора 9jj . Таким образом, в коллекторной цепи транзистора 9 -протекает пульсирупщИй ток. Во втсфом канале ток в коллекторной цепи транзистора 4 j через повторитель тока на транзисторах 82 и §2 и далее через повторитель на транзисторах lOj и 11 г передает:СЯ в коллекторную цепь транзистора 111 . Коллекторный ,ток транзистора 5;} через повторитель ток «а транзисторах lOji и ll также пере дается в коллекторную цепь транзис тора 112 в которой течет пульсирукиц ток. Таким образом, через резистор 14, включенный в коллекторные цепи транзисторов 9 и 11.протекает ток, рав ный разности их коллекторш:1х токов. Передача токов осуществляется тем точнее, чем меныае разница значений параметров работающих в паре транзис торов. Для выравнивания токов в необ холимых случаях в устройство введены резисторы,12 и 13. На резисторе 14 от протекаюпщх по нему коллекторных токов транзисто ров 9 и 11 выделяются полувол1Ш вы рямленного напряжения, положительные относительно V от коллекторного тока транзистора 9 и отрицательные относительно V от коллекторного ток транзистора llj. Их разность сглаживается конденсатором 15, и поступает на объединенные входы пороговых элементов, выполненных на транзисторах разного типа проводимости. Это напряжение положительно относительно V-,, если на выходе фильтра 1 максимгшьное напряжение, а на выходе Ij - оста|ТОчное, и отрицательное/ если максимальное напряжение на выходе фильтра Ig и остаточное на выходе фильтра 1 . При положительном относительно V напряжении срабатывает пороговый эле- мент 16, на п-р-п транзисторах и через согласующий усилитель 17 переводит выходной элемент ИЛИ-НЕ 18 в состояние 1. Пороговый элемент 16j на р-п-р транзисторах при этом надежно закрыт, что повьшает. помехоустойчивость устройства. Пороговый элемент le-j. срабатывает при отрицательном напряжении на его входе и через усилитель 17 переводит элемент ИЛИ-НЕ 18 в состояние 1. Устройство имеет значительно более широкий динамический диапазон работы, чем известные. Оно имеет большую ; надежность и помехоустойчивость. Схема отличается высокой стабильностью к изменению температуры окружающей среды и напряжения питания. Формула изобретения Устройство для приема частотноманипулированных сигналов, содержащее приемные информационные каналы, каж- , дый из которых состоит из активного фильтра, вход которого через резистор подключен ко входу устройства, пороге-. вый-элемент, выход которого через согласующий усилитель и выходной усилитель соединен с. выходом устройства, и источники питания, отрицательные полюсы которых объединены, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона устройства, в него в каждый приемный информационный канал введены дополнительный усилитель, р-п-р и п-р-п транзисторы, резисторы и конденсатор, выход активного фильтра подключен ко входу дополнительного усилителя, выход которого сое,данен с базами первого п-р-п.и первого р-п-р транзисторов, эмиттеры которых через первый резистор подключены ко входу дополнительного усилителя и через резистор - к положительному полюсу первого источника питания, коллектор первого п-р-п транзистора соединен .с коллекторе и базой второго р-п-р транзистора и с базой третьего р-п-р транзистора, эмиттеры которых подключены к положительному полюсу второго источника питания, коллектор первого р-п-р транзистора соединен с коллектором и.базой второго п-р-п транзистора и с базой третьего п-р-п транзистора, эмиттеры (второго и третьего п-р-п транзисторов соответственно Чёрез третий и четвертый резисторы подключены к отрицательным полюсам источников питания/ Оаза третьего р-п-р транзистора соединена с коллектором третьего п-р-п транзистора, коллектор третьего р-п-р транзистора одного приемного информационного канала подключен к коллектору, третьего п-р-п транзистора другого приемного информационного канала, база которого соединена с коллектором третьего р-п-р транзистора другого приемного информационного канала, коллектор третьего Ь-п-р транзистора подключен ко входам пороговых элементов приемных информационных каналов и через.параллельно включенные пятый резистор и конденсатор - к положительному полюсу первого источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Основы автоматики, автоматизации и телеуправления устройствами энергоснабжения электрических железных дорог. Под ред, Сухопруд7 ского Н.Д. и др., М,, Транспорт, 1975, с. 238, рис, 203.

2.Авторское свидетельство СССР № 660076, кл. G 08 С 19/12, 1977 (прототип).

exai