Устройство автоматического регулирования усиления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик 11 767944Опубликовано 30.09.80. Бюллетень36 по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.10.80(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УСИЛЕНИЯическогоем регурого подом и уп- следоваИзобретение относится к радио и может быть использовано в радио р ных 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 Щ,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 автомарегулирования усиления, содержащлируемый усилитель, на вход котодан входной сигнал, а между выхоравляющим входом включены п тельно первыи 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, четырехполюсник 3 с регулируемым коэффициентом передачи второй детектор 4, элемент сравнения 5. В состав четырехполюсника 3 и элемента 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 регулируемогоусилителя 1 является выходом устройства,Предложенное устройство работает следующим образом,При отсутствии сигнала на входе устройства напряжение на выходе детектора 2, аследовательно, и на неинвертирующих выходах операционных усилителей 6 и 10 равно нулю.Постоянная составляющая тока детектора 4; возникающая вследствие детектирования, также равна нулю, но на выходедетектора 4 вследствие действия пороговогонапряжения Епор образуется йекбторое напряжение положительной полярности. Этонапряжение необходимо для обеспечениянадежной работы элемента сравнения 5 вначале процесса установления, Вследствиедействия напряжения Е 0 р на выходе операционного усилителя 10 и на затворе полево"-го транзистора 9 возникает напряжениенасыщения, равное напряжению питания -Елим операционного усилителя 10. Одновременно с этим к инвертирующему входуоперационного усилителя 6 и к истоку полевого транзистора 9 приложено напряжение задержки + ЕЗ, возникающее вследствиедействия опорного напряжения Еоп . В итогепри отсутствии сигнала на входе устройства полевой транзистор 9 заперт, а на выходе операционного усилителя 6, т. е. навыходе четырехполюсника 3, возникает на пряжение насыщения отрицательной полярности, при котором коэффициент передачирегулируемого усилителя 1 будет максимальным. Сигнал, поступающий на вход устройства (фиг. 2 а), проходит через регулируемый усилитель 1, усиливается и поступает на выход устройства (фиг. 2 б). 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 совместйо с детектором 4 служит для управления коэффициентом усиления цепи обратной связи. Постоянная времени ЙС детектора 4 имеет малую величину, поэтому его выходное напряжение представляет собой неискаженную огибающую выходного сигнала устройства (фиг, 2 в). Постоянная времени КС детектора 2 намного больше постоянной времени КС детектора 4. При этом соотношение между К и С детектора 2 та ково; что он обеспечивает быстрое-установление и медленное восстановление, Высокоомное- выходное сопротивление Детектора 2 обеспечивается тем, что выход" детектора подключенк неинвертирующим входам операционных усилителей 6 и 10, которые обладая высоким входным сойротивлением, не шунтируют детектор 2. 4С появлеййем сигнала на выходе устройства начинается процесс установления.коэффициента передачи регулируемого усилителя 1. Вследствие инерционности детектора 2напряжение на выходе устройства в течение3некоторого интервала времени будет равнонапряжению ограничения. Состояние ограничения будет продолжаться до тех пор,пока выходное напряжение детектора 2 сбольшой постоянной времени не достигнетпо величине в некоторый момент времени10 1 напряжения задержки ЕЗ (фиг. 2 г). Таким образом, в течение интервалз времени0 - 11 устройство АРУ работает как усилитель, находящийся в режиме ограничения.С момента времени 1начинается процессхарактеризующийся тем, что выходное напряжение устройства уменьшается от напряжения ограничения до стационарного значения. При этом вы 1 одное напряжение детектора 4 уменьшается, а выходное напряжение детектора 2 вследствие инерционности20 детектора продолжает увеличиваться. В момент времени 1 устанавливается состояние,при котором выходное напряжение устройства достигает стационарного значения. Приэтом выходное напряжение детектора 2 принимает значение, соответствующее определенному затуханию, вносимому регулируемым усилителем 1. Величина вносимого затухания соответствует величине входногосигнала устройства,Таким образом, процесс установлениязо продолжается втечение интервала времени0 - 1 в течение которого выходное напряжение детектора 4 превышает выходное напряжение детектора 2. Следовательно, приотсутствии входного сигнала, а также в течение процесса установления выходное наИ пряжение операционного усилителя 10 равно напряжению насьпцения отрицательнойполярности. Полевой транзистор 9 будетзаперт и коэффициент передачи четырехполюсника 3, зависящий от соотношения сопротивлений резисторов 7 и 8, будет иметь большое значение (фиг. 2 д). Время установлениякруст, зависящее от коэффициента усиленияцепи обратной связи и от коэффициента передачи четырехполюсника 3, в этом случаебудет минимальным.м В момент времени 1 з амплитуда входногосигнала падает и одновременно начинаетсяпроцесс восстановления коэффициента передачи регулируемого усилителя 1, Вследствие инерционности детектора 2 в первоемгновение напряжение на выходе устройстватакже падает, Одновременно уменьшаетсянапряжение на выходе детектора 4, котороепо величине становится меньше выходногонапряжения детектора 2. При этом напряжение на неинвертирующем входе операциону ного усилителя 10 становится по величинебольше напряжения на ин верти рующемвходе, вследствие чего выходное напряжениеоперационного 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 соцротивление участка сток-исток транзистора 9 шунтирует резистор 7 обратной связи, вследствие чего коэффициент передачи четырехполюсника 3 резко уменьшается. Уменьшение 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 14 напряжение на выходе устройства вновь приобретает стационарное значение. Интервал времени 1- 1 соответствует процессу восстановления. 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 изобретенияУстройство автоматического регулирова ния 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 отно 2 в щения времени восстановления к времениустановления, 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 экспертизе1. Патент Японии9897,кл, 98(5)АП, опублик. 1974 (прототип).767944бе осударстве нного комитета С м изобретений и открытий а, Ж - 35, Раушская наб., атент, г. Ужгород, ул. Про д. 4/5 ктная, 4 Редактор Н. СухановаЗаказ 7216/50ВНИИПИ Гпо дел113035, МоскФилиал ППП П Составитель И, ШамонинаТехред К. Шуфрич Корректор О.Бил Тираж 995 Подписное