Устройство для автоматического определен и

Союз Сооетскиз Социалистическиа РеспубикиИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗависимое от авт. свидетельства Л- -Заявлено ОЗ.Н 11,1970 ( 1469646/18-24) М.Кд. 6 06 р 7/ с присоединением аявки Ав Комитет со дедав зобретений и сткрытиФ арн Сосете Министр СССР;1,К 621.317,619 (088.8) Аг,торыизобретения В, В, Губарев, Ю. А, Лупенко, 10. К, Постоенко н А. Э. Йн Новосибирский электротехнический институт аявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕН 1 И СТАБИЛИЗАЦИИ ДИАПАЗОНА АМПЛИТУД СТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и предназначено для автоматической установки коэфф.щиента усиления, причем такого, что усиливаемый сигнал на выходе устройства имеет ностлнный, равный входному, диапазон пзменекиз амплитуд стационарных детерминированных или случайных сигналов, в котором значения выходных амплитуд могут находпгься с наперед заданной вероятностью нахождения амплитуд входного сигнала в диапазоне, раь ом отношению выходного диапазона устройства к полученному коэффициенту усиления входного сигнала. Известны усилители с автоматической регулировкой усиления (АРУ), содержащие усилитель с переменным коэффициентом усиления, детектор огибающей входного сигнала и фильтр низкой частоты. Недостатиками известных устройств АРУ нри использовании их для измерительных и вычислительных целей являются:- отсутствие строгой, постоянной зависимости параметров сигнала обратной связи от вероятного диапазона изменения амплитуд входного сигнала, т. к. такая зависимость определяется законом распределения амплитуд входного сигнала, а именно, вероятностью превышения некоторого диапазона;- отсутствие реги:трацпи коэффициентаусиления;- нелинейность зависимости коэффициентаусиления от величины управляющего сигнала5 обратной связи;- отсутствие цепей, позволяющих осуществлять ручную установку и изменять скоротьотработки коэффициента усиления,Целью изобретения является улучшениен 5 характеристик известных устройств автоматической регулировки . усиления с тем, чтобыобеспечить возможность использования их визмерительных и вычислительных устройствах,предназначенных для .работы со стационарпы 1;-, ми случайными или детерми 1 шрованпымп снг.пал ами.Для достижения этой цели в схему АРУ дополнительно к используемым в известных устройствах блокам введены следующие новые20 блоки; двухполупериодный линейный детекторблок модуля), блок измерения оценок вероятности превышения границ заданного диапазона, блок сравнения полученных значенийоценок вероятностиревышенпя с заданной2 з вероятностьо превышения, двоичный реверсивпый счетчик и управляемое им цифровоеуправляемое сопротивление, разряды которогоподключены к единичным выходам соответствующих этим разрядагм по весу триггеров двоЗо ичного счетчика, и через которое осуществляется 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 генератором импульсоз и реверсивным счетчиком, управляемый генератор иипульсов, блэки ручной и грубой установки коэффициента усиления, блок индикации состояния разрядов двоичного счетчика и блоков сравнения и грубой установки,Блок-схема устрои"тва приведена на чертеже.Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, цифровое управляемое сопротивление 2, являющееся сопротивлением обратной связи усилителя и представляющее собой безынерционный или слабоинерционный управляемый двухполюсник, активное сопротивление которого меняется дискретно (пилообразно-ступенчато) в зависимости от кодовой комбинации, поданной на его управляющие входы; двухполупвриодный детектор (блок модуля) 3, предназначейный для образования модуля выходного сигнала устройства, блок сравнения 4, двоич ый реверспвпый счетчик 5, блок 6 измерени вероятности превышения, управляемый ген ратор импульсов 7, блок управления 8, блок 9 грубой устанозки коэффициента усиления, блок 10 ручной у "тановки коэффициента усиления, блок 11 индикации коэффициента усиления, Число разрядов счетчика 5 выбирается из условия достаточно точной отработки коэффициента усиления внутри диапазона дискретных значений коэффициента усиления, устанавливаемых с помощью блока 9, а число грубых значений коэффициента усиления, у:танавливаемых 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, па вход которого, объединенный со входом прямой цепи усилителя 1, подается входной сигнал устройства. Одновременно с этисм единичные выходы триггеров счетчика 5 и выходы блока 9 подключены к соответствующим входам блока индикации 11. Нулевые и единичные входы триггеров счетчика 5 подключены к соответствующим выходам блока 10 ручной установки коэффициента усиления, остальные выходы которого соединены соответствующим образом со входами элементов, предназначенных для установки коэффициенга усиления блока 9, так что обеспечивается раздельное ручное управление положением каждого триггера счетчика 5 и каждого элемента, предназначенного для грубого управления коэффициентом усиления блока 9. Счет 5 10 15 20 25 ЗО 40 45 50 55 60 65 ный вход счетчика 5 подключен и выходу генератора 7; вход управления реверсом счет- цика,5 подключен к выходу блока управления 8, а управляющий выход счетчика 5, сигналы па котором появляются при одновременном наождении всех триггеров счетчика в нулевом или единичном положении, подключен ко входу блока 8. Вход блока модуля 3 соедичен с выходом усилителя 1, являющимся выходом всего устройства, а выход блока 3 соединен со входом блока 6 измерения вероятности превышения, выход которого соединяется с одним входом блока сравнения 4, а на второй вход олока 4 подается сигнал, роорционай задаш 1 ой вероятности превышения вероятного диапазона. Выход блока сравнения 4 подключен ко входу блока управления 8 и ко входу блока индикации 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 ооразом.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 блоком 9 и точная - двоичным реверсивным счетчиком 5, Блок 9 и элементы канала точной отработки коэффициента построены так, что анализ вероятного диапазона изменения амплитуд в блоке 9 и грубая установка коэффициента усиления им вблизи искомого коэффициента занимает очень мало времени по сравнению с общим временем отработки, а большая ча "ть времени отработки искомого коэффициента усиления отводится для точной отработки его с помощью канала точной установки коэффициента усиления, в который входят блэки 2 - 8 схемы устройства.Точное изменение коэффициента усиления осуществляется следующим 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 вероятносги превышения и блока сравнения 4. Получаемый при этом допустимый диапазон изменения выходного сигнала симметричен относительно нулевого значения сигнала. В блоке 6 измерения вероятности превышения определяется оценка математического ожидания положительных значений, разности между пиковыми значениями выходного сигнала блока 3 и заданным схемным путем уровнем сигнала, соответствуюшим верхней границе выходного диапазона устройства.Сигнал с выхода блока 6 подается на вход олока 4, где сравнивается с сигналом, поступающим на его второй вход, равным заданнойвероятности превышения границы выходногодиапазона. Результат сравнения пред"тавляетсобой сигнал, имеющий различный вид илизначение в зависимости от результата сравнения.При сравнении могут встретиться следующие три ситуации:а) диапазон изменения амплитуд выходного сигнала, превышения мал, т. е. измереннаявероятность превышения меньше заданной;б) диапазон изменения амплитуд выходногосигнала велик;в) диапазон изменения амплитуд выходного сигнала соответствует выходному диапазону устройства с заданной вероятностью.Выходной сигнал блока 4 поступает в блэк 8управления генератором импульсов и на входблока индикации 11, а именно, на вход элементов блэка индикации 11, предназначеньыхдля отображения значения выходного сигналаблока 4. Состояние указанных элементов блока индикации позволяет контролировать процесс отработки коэффициента усиления как вавтоматическом, так и в ручном режимах работы устройства.Блок 8 управления генератором импульсоввыполнен в виде логической схемы, которая взависимости от вида сигнала, поступающегоиз блока сравнения 4, вырабатывает сигналыуправления работой счетчика 5 и генератором 7, Кроме того, в блоке 8 имеется еще одналогическая схема, которая вырабатывает сигнал остановки генератора 7 после анализа состояния всех триггеров счетчика 5 при обнаружении состояния, когда все триггеры счетчиканаходятся либо в единичном, либо в нулевомсостоянии,Анализ сигнала с выхода счетчика 5, анализ сигнала с выхода блока 4 и о:тановка генератора 7 осуществляются с учетом времениизмерения оценки вероятности, т. е. запуск генератора 7 может произойти только спустявремя, необходимое для измерения вероятности превышения. Наличие этой схемы необходимо для устранения колебаний, возможныхпри скачкообразном изменении коэффициентаусиления, отрабатываемого точным каналом, аименно: если код в счетчике 5 принял экстремальное значение, а сигнал с выхода блошка 4в силу инерционности последнего имеет вид,который не позволяет блоку управления 8осуществить остановку генератора 7. При автоматической отработке искомого коэффициента усиления импульсы от генератора 7 поступают на счетный вход ревер "ивного счетчика 5,который в зависимости от диапазона изменения амплитуд входного сигнала ставится врежим суммирования или ьычитания. Г 1 риэтом код в счетчике, равномерно увеличпьается или уменьшается и управляет значениемсопротивления 2. Количество разрядов сопро.тивления 2 равно количеству разрядов счетчика плюс количество 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 9 выходные сигналы поступают в блок индикации 11, количество разрядов которого равно количеству разрядов сопротивления 2, и, таким 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 пои:ка при этом отображаются блоком 11 так, что по комбинациям включенных индикаторных элементов определяется направление поиска требуемого коэффициента усиления и величина шагов (приращений) поиска.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматически определять, усилиьать и стабилизировать вероятный диапазон изменения амплитуд стационарчых сигналов, представленных в виде электриче "кого,напряжения,5 10 15 20 25 Предмет изобр етен ия 30 35 40 45 50 55 60 65 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, отличаюиееся 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 превышения границ заданного выходного диапазона, управляемый генератор импульсов, блок управления, блоки ручной и грубой у:тановки и индикации коэффициента усиления и состояния блока управления, причем выходы, разрядов двоичного реверсивного счетчика подключены к управляющим входаьм цифрового управляемого сопротивления, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, управляющие входы генератора и реверсивного счетчика подключеы к соответствующим выходам блока управления, а входы блока управления подключены к выходам блока сравнения, олин вход которого лодключен к блоку измерения вероятности превь 1 шения, а другой - к источнику постоянного напряжения, определяемого заданной вероятностью превышения праниц заданного выходного диапазона, вход блока измерения вероятностей подключен к выходу детектора, выходы блока ручной установки коэффицненга усиления соединены с выходами двоичного счетчика и блока грубой установки, выходы блока грубой установки соединены со входами. л 1 оиеи ко входу блока управления,Вад Составится, Быко Михеева Коррентоь иапо сдактод Б. Нанкин ъре ъказ 3040 ГОду "носаказЦНИИПИ Комитета,пот Министров СССР Областная типография Костромского 1 правяоиия по псч старших разрядов цифрового управляемого сопротивления, а выход блока индикации иод. Изд. М 540дедам изобретений и о Моска,а, Ж, Рауцтск Т,ираж 448нрытий при Совесая наб д. 4/5