Устройство автоматической регулировки усиления

(19) (И)ЗС 3/ 3(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56 1. Авторское свидетельство ССВ 924826,кл. Н 03 й 3/20, 1980(54) (57) УСРОИСВОРЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ по авт., св,В 924826, о т л и ч а ю щ е е с ятем, чего, с целью уменьшения иска ний закона модуляции выходного сигнала, выход Фильтра нижних частотсоединен с дополнительным элементомсравнения через введенный переключатель, между выходом третьего детектора и другим входом переключателя включены последовательно дифФеренциатор, селектор полярности,дополнительные фиксатор уровня, ограничитель амплитуды и фильтр нижних частот, а управляющий вход переключателя подключен к выходу дополнительного ограничителя амплитуды.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использованов различных радиотехнических установках, в частности в радиоприемных у,стройствах.По основному авт. св. 9 92482 бизвестно устройство автоматичес-.кой регулировки усиления ( АРУ), 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 детек. тора меньше постоянной времени первого детектора, а между выходом второго детектора и управляющим входом четырехполюсника с регулируемым ко-. эффициентом передачи включен элемент сравнения, другой вход которого подключен к выходу.первого детектора, элемент сравнения выполнен регулируемым, к входу регулируемого усилителя подключены последовательно соединенные третий детектор, фиксатор уровня, ограничитель амплитуды, фильтр нижних частот и дополнительный элемент сравнения, к другому. входу которого подключен источник опорного напряжения, а противофазнке выходы дополнительно го элемента сравнения подключенысоответственно к первому и.второму управляющим входам элемента сравнения, а элемент сравнения выполнен в виде операционного усилителя, в ,цепь обратной связи которого включена цепочка из параллельно включенных резистора и диода, между Выходом. операционного усилителя и общей шиной включен первый регулируемый элемент, управляющий вход которого является первым управляющим входом элемента сравнения, между выходом операционного усилителя и соответствующей шиной источника питания включены последовательно второй регулируемый элемент, управляющий вход которого является . вторым управляющим входом элемен" . та сравнения,. и стабилитрон, при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя являются соответственно одним и другим входами элемента сравнения 1 Д..Недостатком известного устройства АРУ является наличие искажений закона модуляции выходного сигнала в процессе нарастания амплитуды входного сигнала, т.е. в течение времени установления, что вызвано отсутствие автоматической регулировки времени,установления. Необходимость в регулировании времени установления возникает в связи с изменением структуры принимаемого сигнала. Действительно, при слишком малом времени установления возмож но срабатывание АРУ от кратковременно действующей помехи. Если же увеличить время установления с тем, чтобы АРУ не реагировало на помеху, возможно запаздывание срабатывания 10 АРУ, что приводит к потери частиинформации,.содержащейся в законе модуляции входного сигнала.Таким образом, при быстромизменении амплитуды входного сигнала необходимо обеспечить малое время установления, большее дЛительности помехи, а при медленном изменении амплитуды - большое время установления. Обеспечить же малое время установления при медленном изменении амплитуды входного сигнала нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению максимально возможного времени восстановления, как следствие, к иска" жению закона модуляции выходного сигнала устройства.Цель изобретения - уменьшение искажений закона модуляции выходного сигнала.Указанная цель достигается тем, что в устройстве АРУ, содержа 25 30 щем регулирующий усилитель, на входкоторого подан входной сигнал, амежду выходом и управляющим входомвключены последовательно первый детектор и четырехполюсник с регулируемыи коэффициентом передачи, атакже второй детектор, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, при этом постоянная времени второго детектора меньшейоатоянной времени первого детектора, а между выходом второго детектора и управляющим входом четырех 60 65 дам элемента сравнения, а элементсравнения выполнен в виде операционного усилителя, в цепь обратнойсвязи которого включена цепочка изпараллельно. включенных резистора идиода, между выходом операционного полюсника с регулируемым коэффициентом передачи включен элемент срав. нения, другой вход которого подключен к выходу первого детектора, эле-мент сравнения выполнен регулируемым, к входу регулируемого усилителяподключены последовательно соединенные третий детектор, фиксаторуровня, ограничитель амплитудыфильтр нижних частот и дополнительный элемент сравнения, к другомувходу которого подключен источникопорного напряжения, а противофазные выходы дополнительного элементасравнения подключены соответственнок первому и второму управляющим вхо1054878 55 60 усилителя и общей шиной включен первый регулируемый элемент, управляющий вход которого является первым управляющим входом элемента сравнения, между выходом операционного усилителя и соответствующей шиной 5 источника питания включены последовательно второй регулируемый элемент, управляющий вход которого является вторым управляющим входом элемента сравнения и стабилитрон, 10 при этом инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя являются соответственно одним и другим входом элемента. сравнения, выход фильтра нижних частот соединен с дополнительным элементом сравнения через введенный переключатель, между выходом третьего детектора и другим входом переключателя включены последовательно дифференциатор, селектор полярности, дополнительные фиксатор 20 уровня, ограничитель амплитуды и Фильтр нижних частот, а управляющий вход переключателя подключен к выходу дополнительного ограничителя ампли. туды.25На чертеже приведена структурная электрнческая схема предлагаемого устройства АРУ.Устройство АРУ содержит регулируемый усилитель 1, первый детектор 2 30 и второй детектор 3, детектор 2 является детектором АРУ, его постоянная времени больше постоянной времени детектора 3, четырехйолюсник 4 с регулируемым козффициентом передачи, 35. элемент сравнения 5, третий детектор б,. Фиксатор уровня 7, ограиичнтель амплитуды 6 и Фильтр 9 нижних частот, дифференциатор 10, селектор полярнос.- ти 11, дополнительный Фиксатор уров ня 12, дополнительный ограничитель амамплитуды 13, дополнительный фильтр 14 нижних частот, переключатель 15, дополнительный элемент сравнения 16. К другому входу дополнительного зле мента сравнения 16 подключен источник опорного напряжения положительной полярности Е , при этом элемент сравнения 5 содержит операционный усилитель 17, масштабный резистор 18, резистор 19 обратной связи, шунтированный диодом 20, полевые транзисторы 2 Х и 22, стабилитрон 23 и резистор 24. Переключатель 15 содержит триггер дятта 25, электронные ключи 26 и,27. Вход триггера Шмитта 25 является управляющим входом переключателя 15, сигнальный вход электронного ключа 26 - одним сигнальным входом, сигнальный вход электронного ключа 27 - другим сигнальным входом переключателя 15, а выходы ключей, .соединенные вместе - выходом переключателя 15. Предлагаемое устройство АРУ работает следующим образомПри отсутствии сигнала на выходеустройства напряжение на выходепервого 9 и второго 14 фильтровнижних частот и на выходе первогодетектора 2 равно нулю, при этомкоэффициент передачи четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи приобретает максимальное значение и коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 имеет максимальное значение.С появлением сигнала на вхоДеустройства начинается процесс установления коэффициента передачирегулируемого усилителя 1. Напряжение на выходе второго детектора3, представляющее собой неискаженную огнбающю выходного сигналаустройства, в течение времени установления превышает напряжение навыходе первого детектора 2 вследствие большей инерционности последнего, На выходе элемента сравнения5 .возникает напряжение отрицательной полярности, величина которогоне остается максимальной, а зависитот скорости нарастания амплитудывходного сигнала,Напряжение на выходе третьегодетектора б представляет собойнеискаженную огибающую входногосигнала устройства. На выходе дифференциатора 10 образуются импульсположителЬной полярности, соответствующий процессу нарастания амплитуды входного сигнала, и импульсотрицательной полярности, сбот- .ветствующий процессу спада амплитуды входного сигнала. Селектор полярности 11 выдает импульсы положительной полярности, поступающиена дополнительный фиксатор уровня 12. На выходе последнего образуются импульсы, положительноенапряжение которых соответствуетнапряжению ограничения +ЕОГРнезависимо от амплитуды входнсгосигнала в пределах динамическогодиапазона устройства. Далев сигналыпоступают на дополнительный ограничитель амплитуды 13, на выходекоторого образуются импульсы поло-,жительной полярности с Фиксированнойамплитудой. Если частота следования и длительность импульсов не изменяются, что соответствует стационарному входному сигналу устройства, то на вывыходе дополнительного Фильтра 14 ннжних частот возникает постоянное напряжение положительной лолярности, величина которого прямо пропорциональна времени нарастания амплитуды входного сигнала устройства, Это постоянное напряжение через переклю"чатель 15 поступает на дополнительный элемент сравнения 16.Переключатель 15 пропускает напряжение с выхода дополнительного фильтра 14 нижних частот лишь на времяпоступления импульса с выхода дополнительного ограничителя 13 на управляющий вход переключателя 15, т.е,на время нарастания амплитуды выходного сигнала устройства. В течениеостального времени переключатель 15 Щпропускает напряжение с выхода фильтра нижних частот 9.Такой алгоритм работы переклрчателя 15 обеспечивается следующим образом. 35При отсутствии сигнала на управляющем входе переключателя 15 ключ26 является токопроводящим, ключ 27.закрыт,В этом случае на выход переключателя 25 проходит напряжение с выходафильтра 9 нижних частот, Импульс сположительной полярности, поступающий на вход триггера Шмитта 25, перебрасывает последний в состояние,противоположное исходному, на времядействия входного импульса. При этомна время действия входного импульсана прямом выходе триггера Шмитта25, подключенном к управляющему входуключа 26, напряжение уменьшается до ЗОнапрякения насыщения, а на инверсномвыходе триггера шмитта 25, подключенном к управляющему входу ключа27, наоборот, напряжение возрастаетпочти до напряжения .источника питания положительной полярности, Вследствие этого ключ 27, ранее закрытыйстановится проводящим, а ключ 26закрывается на время действия входного импульса. В этот интервал вре Омени на выход переключателя 15 проходит напряжение с выхода дополнительного фильтра 14 нижних частот.В отсутствие входного сигнала, на инверсном выходе дополнительного 45элемента сравнения 16 напряжениеотсутствует, на прямом выходе возникает максимальное напряжение от,рицательной полярности. При этомкоэффициент передачи элемента сравнения 5 имеет максимальное значение.Постоянное напряжение положительной полярности, поступающее на дополнительный элемент сравнения 16,вызьвает появление напряжения отрицательной полярности на.инверсномвыходе и уменьшение абсолютной величины отрицательного напряженияна прямом. выходе, вследствие чегоуменьшается коэффициент передачи 60элемента сравнения 5, т.е. уменьша ется абсолютная величина напряжения, поступающего на управляющийвход четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи. При б 5 этом коэффициент передачи четырехполюсника 4 также уменьшается, т.е, уменьшается коэффициент передачи цепи обратной связи устройства, что вызывает, как известно, увеличение длительности переходного процесса устройства АРУ.Таким образом, увеличение времени нарастания амплитуды входного сигнала устройства автоматически вызывает увеличение времени установления, соответственно при уменьшении времени нарастания амплитудывходного сигнала происходит уменьше"ние времени установления, т,е. повышение быстродействия устройства.С уменьшением амплитуды сигнала на входе устройства начинается процесс восстановления коэффициента передачи регулируемого усилителя 1. На выходе дифференциатора 10 возникает импульс отрицательной полярности, который не проходит к дополнительному фильтру 14 нижних частот. Таким образом, в процессе восстановления автоматическое регулирование времени установления не происходит. Выходное напряжение второго де"тектора 3 становится меньше выходногонапряжения первого детектора 2. Навыходе элемента сравнения возникаетнапряжение, близкое к нулевому значению, при котором коэффициент передачи четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом передачи уменьшается, чтовызывает увеличение вре-.мени восстановления., На выходе фиксатора уровня 7 в процессе изменения амплитуды входного сигнала возникает напряжение фиксированной амплитуды. Далее спомощью ограничителя амплитуды 8 формируются импульсы положительной полярности. На выходе фильтра 9 нижних частот возникает постоянное напряжение положительной полярности, величина которого прямо пропорциональна среднему значению входного сигнала устройства. Это напряжение через переключатель 15 поступает на дополнительный элемент сравнения 16, На инверсном выходе элемента сравнения 16 образуется напряжение отрицательной полярности, а на прямом выходе напряжение возрастает, т.е, .уменьшается абсолютная величина напряжения отрицательной полярности. При этом на выходе элементасравнения 5 возникает напряжение,определяемое средним значением входйого сигнала устройства, С уменьшением среднего значения входного сигнала устройства напряжение на выходе элемента сравнения 5 возрастает по абсолютной величине, оставаясь отрицательным по знаку, При этом коэффициент передачи четырехполюсника 4 с регулируемым коэффициентом пере1054878 7 Составитель С.,Цаниэлян Редактор Н.Киштулинец Техред С.Ингунова Корректор В.Бутяга Ф еФмю Заказ 9117/56 Тираж 936 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 е ю ееве 6 Ф ее ееееер филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4дачи вновь возрастает, что йрнводит к уменьщению времени восстановления.Процесс установления и восстановления осуществляются путем изменения коэффициента передачи цепи обратной .связи АРУ, т,в. без изме нвиия постоянной времени детектора АРУ. Процессы разделены во времени и не влияют друг. на друга,Такам образом в предлагаемом устройствв.АРУ осуществляется автома тичесиое рвгулированив времени установлвййя в зависимости от времени иарастайия амплитуды входного .сигнала. 6 ри этом нв нарущается автоматическая регулировка времени 15 восстановления, ранвв полученная в известном устройстве АРФ. Искажения закона модуляции выходного сигнала устройства уменьщаются., так как оба вида регулнровок осущвствляют путем изменения коэффицнента передачи цепи обратной связи бвз изменения постоянной времени детектора АРУ.Экспериментальные исследования показывают, что при времени восстановления, изменяющемся от 50 мс до 12 с, время установления можно регулировать от 0,1 до 10 мс. При этом коэффициент нелинейных искажений огибающей выходного сигнала устройства значительно уменьщается.