Устройство автоматической регулировки усиления Советский патент 1982 года по МПК H03G3/20 

Изобретение относится к радиотех инке и может быть использовано для ступенчатой регулировки уровня сигнала в широком динамическом диапазоне. Известно устройство автоматической регулировки усиления, содержащее видеоусилитель, состоящий из последовательно соединенных предусилителя и одного или нескольких регулируемых каскадов, конечного каскада и порогового детектора, а также содержащее одновибратор, два компаратора с различными порогами срабатыва ния, ждущий моностабильный мультивибратор, шестиразрядный регистр сдвига, две резистивные суммирукяцие цепи и усилитель ступенчатого напряжения регулирования с цепью смещения нуля ГП. Однако в устройстве расширение диапазона регулирования при достаточ но высокой требуемой точности сопровождается существенным возрастагшем аппаратурных затрат. Кроме того, для сохранения основного достоинства устройства (высокого быстродействия) при расширении диапазона регулирования пришлось бы увеличивать число дополнительных компараторов, что еще более усложнило бы устройство. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматической регулировки усиления, содержащее соединенные последовательно элемент с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого является входом, а выход - выходом устройства, детектор, элемент сравнения, на опорные входы которого подано минимальное и максимальное опорные напряжения, и реверсивный счетчик f 2 . Однако известное устройство об:ладает .недостаточным быстродействием при использовании элемента с регули-. руемым коэффициентом передачи с нединейной регулированной характеристи кой в верхней части динамического диапазона ВХОД1ЮГО сигнала из-за того, что на каждом по еле дуищем шаге регулирования в нелинейной части регулировочной характеристики убывает вегшчина изменения коэффициента усиления. Цель изобретения - повышение быстродействия при использовании элемента с регулируемым коэффициентом п редачи с нелинейной регулировочной характеристикой в верхней части динамического диапазона входного.сигна Цель достигается тем, что в устройство .автоматической регулировки усиления, содержащее соединенные последовательно элемент с регулируемым коэффициентом передачи, вход которог является входом, а выход - вькодом устройства, детектор, элемент сравнения, на опорные входы которого подано минимальное и максимальное опор ные напряжения, и реверсивный счетчик, введен регистр сдвига, на .информационный вход которого подан сиг нал логической единицы, между выходами разрядов регистра сдвига и реверсивного счетчика и управляющим вх дом элемента с регулируемым коэффициентом передачи включен сумматор, меясду другим выходом элемента сравнения и тактовым входом регистра сдв га включены последовательно первый элемент И и первый элемент ЩИ, меж- ду выходом младшего разряда регистра сдвига и другим входом первого элемента ИЛИ БК.пючен второй элемент И, между выходом элемента сравнения и другим входом реверсивного счетчика включены последовательно третий элемент И и второй элемент ИЛИ, межд выходами разрядов реверсивного счетчика и другим входом второго элемен та ИЛИ включены последовательно элемент И-НЕ и четвертый элемент И, на цторые входы элементов И пода, ны тактовые импульсы, между выходом старшего разряда регистра сдвига и третьим входом первого элемента И, включен первый элемент НЕ, между выходом элемента И-НЕ и точкой соединения третьего входа второго элемента И и четвертого входа первого элемента И включен второй элемент |НЕ, управляющий вход регис.тра сдвига и четвертый вход второго элементаИ соединены с выходом элемента сравнения, между выходом младшего разряда регистра сдвига и третьим входом третьего элемента И включен третий элемент НЕ, другой выход элемента сравнения соединен с третьим входом четвертого элемента И. На чертеже приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство автоматической регулировки усиления содержит элемент 1 с регулируемым коэффициентом передачи, детектор 2, элемент 3 срав нения. третий элемент И 4, четвертый элемент И 5, второй элемент ИЛИ 6, второй элемент НЕ 7, третий элемент НЕ 8, второй элемент И 9, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 11, элемент И-НЕ 12, первый элемент НЕ 13, регист| 14 сдвига, реверсивный счетчик 15 и сумматор 16, Устройство автоматической регулировки усиления работает следующим образом, В исходном сострШши коэффициент Передачи элемента максимален и ра вен Кр, код рев грсивного счетчика 15 ,.код регистра 14 сдвига , а начальное напряжение регулирования . При плавном или скачкообразном возрастании амплитуды входного сигнала момент, когда U {( где и максимальное опорное нацряжение, на выходе элемента 3 сравнения появляется сигнал 1 (шлсокий уровень напряжения), разрешающий поступление тактовых импульсов через четвертый элемент И 5 и второй элемент ИЛИ 6 на вход реверсивного счетчика 15. Так как на другом выходе элемента 3 сравнения, поддерживается логи-ческий нуль (низкий уровень напряжения), то реверсивный счетчик 15 работает в режиме суммирования. Число импульсов i, подсчитанное реверсивным счетчиком 15 на I-ом шаге регулирования и выраженное в нем двоичным кодом Х, вызывает уменьшение коэффициента передачи на Ig. (дБ). ПЬступление тактовых импульсов на реверсивный счетчик 15 прекращается в Момент, когда амплитуда выходного сигнала устройства U- и..-..-и на выходе элемента 3 сравРЬК NVJ№„ ,, нения появляется cnrnajg О . Если условие Uebtx UjyyQKcHe выполняется вплоть до i-n-ro шага регулирования. когда напряжение регулирования Up больше или равно граничному значению Up линейной части регулировочной характеристики, на выходе элемента И/НЕ 12 появляется сигнал О, который запрещает поступление тактовых импульсов через четвертый эле мент И 5 и второй элемент ШМ б на реверсивный счетчик 15, но через второй элемент НЕ 7 разрешает прохо дение тактовых импульсов через первый элемент И 10 и первый элемент ИЛИ И на регистр 14 сдвига. Так ка на регистр 14 сдвига с выхода элемента 3 сравнения подается сигнал 0 а на информационный вход - сиг нал логической единицы, то регистр 14 работает в режиме сдвига его код влево (в сторону старших разрядов). При этом на (п+1)-ом шаГе в -ый разряд регистра 14 записывается единица, а на (п+2)-ом шаге из 1-го разряда единица переписывается во 2-ой разряд, а единичное состояние 1-го разряда восстанавливается сигналом 1 с информационного входа и т.д. Таким образом, в данном устройстве регистр 14 сдвига работает в режиме счетчика Джонсона до полного заполне1шя всех егогм разрядов едини- 30 цами. Код регистра 14 суммируется с кодом реверсивного счетчика 15 на сумматоре 16 и изменяет коэффициент Передачи эдемента 1 по нелинейному закону. Благодаря этому, коэффициент пере чи элемента 1 убывает равными ступенями,- несмотря на нелинейность регулированной характеристики. Прохождение тактовых импульсов через первы элемент И 10 прекращается либо сигналом О с другого выхода элемента 3 сравнения, когда U|: 6° сигналом О с выхода первого элемен та НЕ 13, когда в старший разряд регистра 14 сдвига записывается единица. В последнем случае напряжение регулирования достигает максимума, а коэффициент передачи элемента I устанавливается на требуемом минимальном уровне. При уменьшении амплитуды входного сигнала в момент, когда /v«v где минимальное опорное напряжение, сигналом .1 с выхода элемента 3 сравнения регистр 14 сдвига переводится в режим сдвига кода впра .во, реверсивный счеТчик 15 - в режим вычитания, и одновременно разреша24ется прохожде(ше тактовых импульсов череэ второй элемент И 9 и первый элемеит ИЛИ 11 на тактовый вход регистра 14. С;двиг кода регистра 14 сдвига вправо сопровождается последовательным переходом т-го, затем ( и т.д. разрядов регистра 14 в-нуль, убыванием напряжения регулирования и возрастанием коэффициента передачи элемента 1. В момент перехода в нуль 1-го разряда регистра 14 сдвига прохождение тактовых импульсов через второй элемент И 9 прекращается, но на выходе третьего элемента НЕ 8 йоявляется сигнал 1, разрешаюо прохожде1ше тактовых импульсов через третий элемент И 4 и второй элемент ШШ 6 на-реверсивный счетчик 15. Из числа, записанного в реверсивном счетчике 15, на каждом шаге регулирования вычитается по единице, напряжение регулирования убывает, а коэффициент передачи элемента 1 продолжает возрастать. Процесс обратного регулирования коэффициента передачи прекращается либо в момент выполнения условия Un,.7U , когда на другом выходе элемента 3 сравнения появляется сигнал О, либо в момент обнуления реверсивного счетчика 15, когда коэф4 1циент передачи элемента 1 принимает максимально возможное значение Kjj. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять регулировку усиления равными ступенями не только в диапазоне линейной зависимости между коэффициентом передачи элемента I и регулирующим сигналом, но и за его пределами вплоть до достижения в устройстве минимально возможного коэффициента передачи, благодаря чему.обеспечивается расширение диапазона регулирования без замедления его скорости при переходе на нелинейнь1й участок регулировочной характеристики и повьшается быстродействие. : Формула изобретения Устройство автоматической регулировки усилеиия, содержащее соедииенные последовательно элемент с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого является входом, а выход - ш 1ходом устройства, детектор, ;элемеит сравнения, на опорные входы

которого подано минимальное и максимальное опорные напряжения, и реверсивный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при использовании элемента с регулируемым коэффициентом передачи с нелинейной регулированной характеристикой в верхней части динамического диапазона входного сигнала, в него введен регистр сдвига, на информационный вход которого подан сигнал логической единицы, между выходами разрядов регистра сдвига и реверсивного счетчика и управляющим входом элемента с регулируемым коэффициентом передачи вклю-. чен сумматор, между другим выходом элемента сравнения и тактовым входом регистра сдвига включены последовательно первый элемент И и первый элемент ИЛИ, между выходом младшего разряда регистра сдйига и другим входом первого элемента ИЛИ включен второй элемент И, между выходом элемента сравнения идоугим входом реверсивного счетчика включены последовательно третий элемент И и второй элемент ИЛИ, между выходами разрядов реверсивного счетчика и другим входом второго элемента ИЛИ включены последовательно элемент И/НЕ и четвертый элемент И, на вторые входы

элементов И поданы тактовые импульсы, между выходом старшего разряда регистра сдвига и третьим входом первого элемента И включен первый элемент НЕ, между выходом элемента И-НЕ

и точкой соединения третьего входа второго элемента И и четвертого входа первого элемента И включен второй элемент НЕ, управляющий вход регистра сдвига и четвертый вход второго

элемента И соединены с выходом элемента сравнения, между выходом младшего разряда регистра сдвига и третьим входом третьего элемента И включен третий элемент НЕ, другой выход

элемента сравнения соединен с третьим входом четвертого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 4075573, кл. И 03 G 3/20, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР ,№ 150875, кл. И 03 G 3/20, 1960

(прототип).