Устройство для приема частотноманипулированных сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 28.0281, Бюллетень т 4 э 8Дата опубликования описания 280281 Р 1 М К 3 С 08 С 19/12 Государственнмй ноинтет СССР по делаю нзобретеннй н отнрытнйГ В.Я.Овласюк, В,С.Хальков и Н.Н,Буше Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ЧАСТОТНО-МАНИЦУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к телемеханике, а именно к устройствам дляпреобразования частотно-манипулированных сигналов телемеханики в импуль-сы постоянного тока и может быть использовано.в устройствах приемателемеханической информации на промышленных предприятиях, в энергетике,в городском хозяйстве и на транс.порте.В известных устройствах для преобразования частотно-манипулированныхсигналов телемеханики выходное напряжение линейно зависит от частотыпринимаемого сигнала и Формируетсяс помощью диодов и резисторов. Некоторые из них имеют и более сложныесхемы,Известно устройство, содержащее дваколебательных С контура, 5 - два выпрямителя, формирующие каскады на транзис-торах, включенные по дифференциальнойсхеме и реагирующих на разность напряжений, снимаемых с контуров, иконденсаторы, отфильтровывание токинесущей частоты; напряжение на выходеустройства также линейно зависит отчастоты принимаемого сигнала 11.Недостатком этого устройства является недостаточная помехоустойчи- З 0 вость. Напряжение на выходе возникает не только при приеме сигналов с частотами УО ьт и Го + ьТ н 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 иэ-за применяежх в них С контуров, Эти недостатки могут быть уменьшены применением в устройстве активных кС фильтров в микроэлектронном исполнении.Наиболее близким техническим решением является устройство для приема частотно-манипулированных сигналов, содержащее приемные информационные каналы, каждый из которых состоит иэ 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, 809289отрицательные полюсы которых объединены 23.Напряжение на выходах устройства, постоянное по величине, имеется только в определенной полосе частот и полностью отсутствует вне этой полосы. Это значительно повышает помехоустойчивость работы по сравнению с другими известными устройствами.Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность 1 р и узкий 1 динамический диапазон работы, связанные с применением мостовых двухполупериодных выпрямителей, На диодах выпрямителей падает большеЕ напряжение, что приводит к необходимости увеличивать входной сигнал. С другой стороны, большой входной сигнал может вызвать насыщение транзис. торов схемы, что недопустимо.Цель изобретения - расширение динамического диапазона устройства. . фУказанная цель достигается тем, что в устройство для приема частотномаиипулированных сигналов в его каждый приемный информационный канал введены дополнительный усилитель с25 большим усилением,р-и-ри и-р-и тран" эисторы, резисторы и конденсатор, выход активного Фильтра подключен ко входу дополнительного усилителя, выход которого соединен с базами перво-;щ го и-р-и и первого р-и-р транзисторов, эмиттеры которых через первый резистор подключены ко входу дополнительного усилителя и через второй резистор - к положительному полюсу первого источника питания, коллектор первого и-р-и транзистора соединен с коллектором и базой второго р-и-р транзистора и с базой третьего р-и-р транзистора, эмиттеры .которых подключены к положительному полюсу второго источника питания, коллектор первого р-и-р транзистора соединен с коллекторомбазой второго и-р-и транзистора и с базой третьего и-р-и транзистора, эмиттеры второго и 45 .третьего и-р"и транзисторов соответственно через третий и четвертый резисторы подключены к отрицательным полюсам источников питания, база третьего р-и-р транзистора соединена р с коллектором третьего и-р-и транэистора, коллектор третьего р-и-р транзистора одного приемного информационнаго канала подключен к коллектору .третьего и-р-и транзистора другого приемного информационного канада, база которого соединена с коллектором третьего р-и-р транзистора другого приемного информационного канала, коллектор третьего р-и-р транзистора подключен ко входам пороговых элемен- Ю тов приемных информационных каналов и через параллельно включенные пятый резистор и конденсатор - к положительному полюсу первого источника питания. 6 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 активого фильтра 1 в каждом канале соедиен со входом усилителя 3 с большим усилением, а к выходу усилителя присоединены базы транзисторов и-р-и 4 и р-и-р. 5. Эмиттеры транзисторов 4 и 5 объединены и через резистор б соединены со входом усилителя 3, а через резистор 7 с плюсом источника питания Ч . Коллектор транзистора 4 соединен с коллектором и базой р-и-р транзистора 8, а также с базой р-и-р транзистора 9, змиттеры которых соединены с плюсом источника питания Ч . Коллектор транзистора 5 соединен с коллектором и базой и-р-и транзистора 10, а также с базой и-р-и транзистора 11. Эмиттеры транзисторов 10 и 11 через резисторы 12 и 13 соединены с объединенными отрицательными полюсами источников питания.База транзистора 9 в первом при 1емном информационном канале соединена с коллектором транзистора 11 , а его коллектор соединен с плюсом Ч источника питания через параллельйо включенные резистор 14 и конденсатор 15 и. непосредственно с коллектором транзистора 11 во втором приемном информационном каналеБаза транзистора 112 во втором приемном информационном канале соединена с коллектором транзистора 9 в том же информациоином канале.Параллельно включенные резистор 14 и конденсатор 15 соединены с объединенными входами пороговых элементов 16 в обоих трактах (161 и 16 ).К выходам пороговых элементов в обоих приемных информационных каналах через согласующие усилители 17 О 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 "0" фильтры устройства настроены соответственно на частотыиф,+ь где Сэ - частота канала;ьХ - девиация частоты.При поступлении с приемника на вход устройства сигнала частотойЬ 1 на выходе первого фильтра будет максимальное напряжение, а на втором - остаточное напряжение, определяемое амплитудно-частотными характеристхами 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 9Во втором канале на положительных полу- волнах открываются транзисторы 4,8,9 и 11, на отрицательных - 5,10,11.Зона нечувствительности у входной характеристики кремниевых транзисторов лежит в пределах 0,4 - 0,5 В. Следовательно, транзисторы 4 и 5 начинают открываться, когда напряжение на входе усилителей 3, имеющих коэффициент усиления К, достигает значения + -В, так как при закрытых транзйсторах 4 и 5 обратная связь через резисторы 6 разомкнута. 15На положительных полуволнах напряжения транзисторы 4, а.на отрицательных полуволнах транзисторы 5 входят в активный режим и в их коллекторных цепях протекает ток, величина кото рого в каждый момент определяется величиной напряжения на выходе фильтров 1. Коллекторный ток транзистора 4 в первом канале через повторитель тока на транзисторах 8 и 91 переда ется в коллекторную цепь транзистора 9 . Коллекторный ток транзистора 51 через повторитель тока на транзисторах 10 и 11 передается в коллекторную цейь трайзистора 4 ,который. в это время закрыт. далее ток повто;рителем на транзисторах 8 к 9 передается в коллекторную цепь транзистора 9 . Таким образом, в коллекторной цепи транзистора 9 протекает пульсируаций ток.Во втором канале ток в коллекториой цепи транзистора 4 1 через повто-. ритель тока на транзисторах 8 и 9 и далее через повторитель на транзисторах 10 к 11 а передает ся в коллекторную цепь транзистора 11. Коллекторный ток транзистора 5 через повторитель тока на транзисторах 10 и 11 з также кередается в коллекторную цепь транзис-Ц тора 11, в которой течет пульсирующий ток.Таким образом, через резистор 14, включенный в коллекторные цепи транзисторов 91 к 11,протекает. ток, рав" фо ный разности их коллекторных токов. Передача токов осуществляется тем точнее, чем меньше разница значений параа.тров работакщих в паре транзис торов. Для выравнивания токов в необ ходимых случаях в устройство введены резисторы,12 и 13.На резисторе 14 от протекающих по нему коллекторных токов транзисто- ров 9 к 114 выделяются полуволнй выпрямлейного напряжения, положительные 60 относительно Ч 1 от коллекторного тока транзистора 9 и отрицательные относительно Ч от коллекторного тока транзистора 11 . Их разность сглаживается конденсатором 15 к поступает65 на объединенные входы пороговых элементов, выполненных на транзисторахразного типа проводимости. Это напряжение положительно относительно Ч,если на выходе фильтра 1 макснмальноенапряжение, а на выходе 1 - остаточное,и отрицательное, если максимальное напряжение на выходе фильтра 1 и остаточное на выходе фильтра 1При положительном относительно Чнапряжении срабатывает пороговый эле-.ент 16, на и-р-и транзисторах и чеез согласующий усилитель 17 переводит выходной элемент ИЛИ-НЕ 18.в состояние 1. Пороговый элемент 16на р-и-р транзисторах при этом надежно закрыт, что повьааает помехоустойчивость устройства. Пороговый элемент16 срабатывает при отрицательномнапряжении на его входе и через усилитель 17 переводит элемент ИЛИ-НБ 18в состояние 1.Устройство имеет значительно болееширокий динамический диапазон работы,чем известные. Оно имеет большуюнадежность и помехоустойчивость. Схема отличается высокой стабильностьюк изменению температуры окружающейсреды к.напряжения питания,Формула изобретенияУстройство для приема частотноманипулированных сигнапов, содержащее приемные информационные каналы, каждый из которых состоит кз активного фильтра, вход которого через резистор подключен. ко входу устройства, порого-, вый элемент, выход которого через согласукщкй усилитель и выходной усилитель соединен с. выходом устройства, и источники питания, отрицательные полюсы которых объединены, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона устройства, в него в каждый приемный .информационный канал введены дополнительный усилитель, р-и-р и и-р-и транзисторы, резисторы и конденсатор, выход активного фильтра подключен ко входу дополнительного усилителя, выход ко торого соединен с базами первого ир-и.и первого р-и-р транзисторов, эмиттеры которых через первый резистор подключены ко входу дополнительного усилителя и через второй резистор - к ноложктельному полюсу первого источника питания, коллектор первого и-р-и транзистора соединен с коллектором и базой второгб р-и-р транзистора и с базой третьего р-и-р транзистора, эмиттеры которых подключены к положительному полюсу второго источника питания, коллектор первого р-и-р транзистора соединен с коллектором и базой второго и-р-и транзистора и О базой третьего и-р-и транзистора, эмиттеры второго к третьего и-р-и транзисторов соответственно че809289 оставитель Н. Лыехред М.федорна ко Корректор Е ор А.власенк о Заказ,4 32/б Тираж 702 Пственного комитета СССРобретений и открытий-35, Раушская наб., д. 4/5 одписн ПП фПатент", г. ужгород, ул. Проектная рез третий и четвертый резисторы подключены к отрицательным полюсам источников питания, йаза третьего р-и-р транзистора соединена с коллектором третьего о-р-и транзистора, коллектор третьего р-.п-р транзистора одного приемного информ,ционного кан,а под 5 ключен к коллектору, третьего и-р-и транзистора другого приемного информационного канала, база которого соединена с коллектором третьего р-и-р транзистора другого приемного информа-о ционного канала, коллектор третьего -и-р транзистора подключен ко вхоам пороговых элементов приемных инВНИИПИ ГосУДаРпо делам из И 3035 Москва Ж формационных каналов н через параллельно включенные пятый резистор и конденсатор - к положительному колю су первого источника питания,Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Основы автоматики, автоматизации и телеуправления устройствами энергоснабжения электрических железных дорог. Под ред. Сухопрудского Н.Д. и др., М., "Транспорт", 1975, с. 238, рис. 203.2. Авторское свидетельство СССР В 66007 б, кл, 6 08 С 19/12, 1977 (прототип).