Устройство автоматической регулировки усиления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК ЛИК 114 Н оз ЕТЕНИЯ 3880188/24-0901.04.8507,01,87. Бюл. Ид 1В.И. Кичатов621,396.666(088,8)Белецкий Б.В. Теорияе методы резервироваронной аппаратуры, Мс. 329,орское свидетельств85, кл, Н ОЗ С 3/20 4672,ческ вт 34 СССР 1976 Нф б СКОЙ РЕГ равне ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ И двтоесноьвсвидетел(54) УСТРОЙСТВО АВТОИАТИЧЕ уЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение на.дежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадногоусилителя. Устр-но содержит многокаскадный усилитель 1, состоящий изкоммутаторов 7, ключей .18 и усилительных каскадов (УК) 21, амплитудный детектор 2, элемент 3 с нияс постоянными. пороговыми уровнями,ЯО 1282310 реверсивный счетчик (РС) 4, генераторы 5, 11 импульсов, элемент 6 сравнения кодов, элемент 8 развязки, элементы И 9, 12, 14, 17, ИЛИ 10, НЕ 13, блок 15 определения количества включенных усилительных каскадов, состоящий из сумматоров 19, 20, и счетчик 16. Число разрядов счетчика 16 равно числу коммутаторов 7, число которых на один меньше числа УК 21, В данном случае трехфазный счетчик 16 обеспечивает восемь режимоз усиления, осуществляемых различными наборами УК 21, Состояние РС 4 в каждом режиме определяет число дополнительно включенных УК 2 1. Необходимость включения или отключения дополнительных УК 21 определяется при сравнении в элементе 3 выходного сигнала амплитудного детектора 2 с пороговыми уровнями. На его выходе Формируются сигналы "Ниже нормы" или "Выше нормы", которые обеспе 9 аай чивают изменение состояния счетчи- ф) ка 16. 1 ил,ОО128Изобретение относится к радиотехнике и может быть использованодля регулировки усиления в трактахпромежуточной частоты приемниковподвижных радиорелейных станций.Цель изобретения - повышение надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадного усилителя.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройстваавтоматической регулировки усиления.Устройство автоматической регулировки усиления содержит многокаскадный усилитель 1, амплитудный детектор2, элемент 3 сравнения с постояннымипороговыми уровнями, реверсивныйсчетчик 4, первый генератор 5 импульсов, элемент 6 сравнения кодов, ком" мутаторы 7, элемент 8 развязки, первый элемент И 9, элемент ИЛИ 10, вто"рой генератор 11 импульсов, второйэлемент И 12, элемент НЕ 13, четвертый элемент И 14, блок 15 определения количества включенных усилительных каскадов, счетчик 16, третийэлемент И 17.Кроме того, на чертеже показаныключи 18, первый и второй сумматоры19 и 20 блока определения количествавключенных усилительных каскадов,усилительные каскады 21, выход 22 -выход элемента 6 сравнения кодов"Сигнал на первом входе больше сигнала на втором входе", выход 23 -выход элемента 6 сравнения кодов"Сигнал на первом входе меньше сиг. нала на втором входе", выход 24 -выход элемента 6 сравнения кодов"Сигналы на первом и втором входахравны",Устройство работает следующим образом,Положим для определенности, что число усилительных каскадов 21 равно четырем. Тогда число коммутаторов 7 равно трем.Число разрядов счетчика 16 выбирается равным числу коммутаторов 7, Для рассматриваемого случая счетчик 16 может находиться в одном из 2 состояний; "000", "001", "010", 01 1 100 101 1 10 1 1 1У ЭУПервому состоянию соответствует отключение всех усилительных каскадов 21, кроме последнего, второму, тре 2310тьему и пятому состоянию - дополни-тельное включение одного из усилительных каскадов 21, четвертому,шестому и седьмому состоянию - дополнительное включение двух усилительных каскадов 21, восьмому состоянию - включение всех усилительныхкаскадов 21 многокаскадного усилителя 1,Ю Каждый из режимов дополнительноговключения одного или двух усилительных каскадов 21 может осуществляться различным набором усилительныхкаскадов 21. Например, если для рас 15 сматриваемого примера реализацииустройства обозначить усилительныекаскады 21 21 , 21 и 21 в соответствии с порядком их включения,то режим включения двух усилитель 20 ных каскадов 2 1 достигается однойиз комбинаций включения каскадов21 -21, 21, -21, 21 -2125Число состояний реверсивногосчетчика 4 должно соответствоватьчислу различных режимов, Для рассматриваемого случая из четырех режимовсоответственно имеем: "00", "01","10" "11" где00" - отключениевсех усилительных каскадов 21 кромепоследнего, "01" - дополнительноевключение одного усилительного каскада 21, "10" - дополнительное вклю 35 чение двух усилительных каскадов 21,"11" - включение всех усилительныхкаскадов 21. Состояние реверсивного счетчика 4 в каждом режиме совпадает с числом дополнительно включен 40 ных усилительных каскадов 21 в двоичном коде. Для устранения кольцевого эАекта реверсивный счетчик 4 должен иметь блокировку.Устойчивость схемы регулированияобеспечивается выбором периода следования импульсов первого и второготактовых генераторов 5 и 11 постоянной времени АРУ последнего усилитель 50 ного каскада 21,Постоянная времени АРУ последнегоусилительного каскада 21 должна бытьменьше периода следования импульсоввторого генератора 11, а период сле 55 дования импульсов первого генератора 5 выбирается таким, чтобы междудвумя соседними импульсами счетчик16 вырабатывал полный цикл под воздействием импульсов от второго ге3 12823нератора 11. Блок 15 может быть образован первым и вторым сумматорами19 и 20.Первый и второй выходы разрядовсчетчика 16 подключены к выходам пер-.5вого сумматора 19, выходы которогоподключены к входам второго сумматора 20, на один из входов которогоподключен выход третьего разрядасчетчика 16. В результате суммирования на выходе второго сумматора 20получается число дополнительно включенных усилительных каскадов 21 вдвоичном коде ("ОО", "01", "10",юэ 1 1 и) 15Это число поступает на первыйвход элемента 6, на второй вход которой поступает число, соответствующее заданному числу включенных усилительных каскадов 21, с выхода реверсивного счетчика 4 ("00", "01", "10","11"). В случае их равенства на выходе элемента 6, сигналы рассогласования отсутствуют, Устройство находится в статическом режиме в случае 25отсутствия сигналов "Выше нормы" и"Ниже нормы". на выходе элемента 3 исигналов рассогласования на выходеэлемента 6. В таком режиме состояниюреверсивного счетчика 4, которое определяет требуемый режим, соответствует одно изсостояний счетчика 16,вкотором дополнительно включено заданное число усилительных каскадов 21.35Рассмотрим работу устройства, когда счетчик 16 и реверсивный счетчик4 находятся в состояниях "000" и"00",Входной сигнал номинального уровня через коммутаторы 7 подается навход последнего усилительного каскада 21, а с его выхода часть выходного сигнала поступает на вход амплитудного детектора 2, Продетектированный сигнал с выхода амплитудногодетектора 2 поступает на регулирующий вход усилительного каскада 214и элемент 3. Если уровень продетектированного сигнала изменяется незначительно, то уровень сигнала навыходе многокаскадого усилителя 1поддерживается постоянным при помощи плавной АРУ в последнем усилительном каскаде 21. Остальные усилительные каскады 21 отключены. Если уровень сигнала на выходе амплитудного детектора 2 при подключении усилительного каскада,211 стал 45 в пределах допуска, то снимется сигнал "Ниже нормы" на выходе элемента3 и устройство перейдет в статический режим. В противном случае под .воздействием следующего тактового им пульсапервого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние"10", На выходе 23 появится сигнал,так как на первый вход элемента 6с выхода второго сумматора 20 пос тупает сигнал "01 . Аналогичным образом произойдет включение второгогенератора 11 и счетчик 16 перейдетв состояние "010". Усилительныйкаскад 21 будет отключен, а усилиВ случае когда уровень сигнала на выходе многокаскадяого усилителя10 41 уменьшится ниже номинального, урбвень на выходе амплитудного детектора 2 станет меньше нижней границынормы, На выходе "Ниже нормы" элемента 3 появится сигнал, которыйодновременно поступит на вход первого генератора 5 и включит его, атакже на вход суммирования реверсивного счетчика 4. При поступлении тактового импульса от первого генератора 5 на выходе реверсивного счет чика 4 будет сформирован сигнал "01", который поступит на второй вход элемента 6, на первый вход которого поступает сигнал 00" с выхода второго сумматора 20, В результате навыходе 23 появится сигнал рассогласования, который поступает на вход второго элемента И 12, на второй вход которого также подан сигнал с выхода элемента 3 "Ниже нормы".Появление сигнала на выходе второго элемента И 12 подготовит первый элемент И 9 посредством которого управляется второй генератор 11.Выходной сигнал второго элемента И 12 с уровнем логической единицы через элемент ИЛИ 10 поступает на вход первого элемента И 9. При поступлении тактового импульса сг второго генератора 11 счетчик 16 перей-. дет из состояния "000" в состояние "001". Это приведет к включению усилительного каскада 21 и формированию на выходе второго сумматора 20 сигнала "01", На выходе 23 элемента 6 снимется сигнал, который разрешал прохождение тактовых импульсов от второго генератора 11 на вход счетчика 16.О бмента 3, и процесс регулирования закончится. В противном случае с приходом следующего импульса от первого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "00". Навыходе 2 2 появится сигнал, что вызовет последующий переход счетчика16 в состояния "101", "110", "111"и остановку его в состоянии 000".В тракте усйления останется включенным усилительный каскад 21Такой алгоритм работы предусмат.ривает включение одного и того жечисла усилительных каскадов 21 различными вариантами для обеспечениязаданного режима. Это ведет к выравниванию расхода эксплуатационногоресурса усилительных каскадов 21 иповышению надежности устройства. Кроме того, в случае отказа одного изусилительных каскадов 21 за исключением последнего во всех режимах, нетребующих включения усилительных каскадов 21, устройство автоматическивосстанавливает работоспособность.Предположим, что в результате автоматического регулирования системанаходилась в статическом режиме, вкотором были включены усилительныекаскады 21 и 21 . Этому режиму соответствует состояние "01" реверсивного счетчика 4 и состояние "100"счетчика 16. В случае отказа усилительного каскада 21 уровень сигназла на выходе амплитудного детектора2 станет ниже нормы, на выходе элемента 3 появится сигнал "Ниже нормы". Этот сигнал включит первый генератор 5 и поступит на суммирующий 40 вход реверсивного счетчика 4. Подвоздействием тактового импульса реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "10". На выходе 23 элемента6 появится сигнал, вследствие которо го в конечном счете произойдет срабатывание счетчика 16 и переход егов состояние "101", На первый вход,элемента 6 с выхода второго сумматора 20 поступит сигнал "10", что при ведет к снятию сигнала с выхода 23,В тракт усиления будут включены усилительные каскады 21 и 21, . Сигнал"Ниже нормы" снят не будет, так каквключен неисправный усилительный 5 каскад 21 э. 5 128231тельный каскад 21 включен. На выходе второго сумматора 20 сохранится сигнал "01", и на выходе 23 будетединичный потенциал, кроме того, небудет снят сигнал "Ниже нормы" навыходе элемента 3. Остановки счетчика 16 не последует и под воздействием следующего импульса от второго генератора 11 счетчик 16 перейдет в состояние "011". Под воздействием его выходных сигналов будутвключены усилительные каскады 21,и 21и на выходе второго сумматора20 появится сигнал "10". Если уровеньсигнала на выходе амплитудного детектора 2 после включения усилительных каскадов 21, и 21 стал в пределах нормы, то снимется сигнал "Ниженормы" на выходе элемента 3, произойдет остановка второго 11 и первого 205 генераторов. Устройство зайиксируется. В противном случае аналогично рассмотренному будет включен ещеодин усилительный каскад 21,Если уровень сигнала на выходе амплитудного детектора 2 превышаетноминальный, то на выходе элемента3 появится сигнал "Выше нормы", который одновременно поступит на входпервого генератора 5 и вычитающий 30вход реверсивного счетчика 4. Подвоздействием очередного тактовогоимпульса реверсивный счетчик 4 изменит свое состояние, На выходе 24 элемента 6 появится сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступит на входэлемента И 9.С приходом тактовогоимпульса от второго генератора 11., счетчик 16 изменит свое состояние. Предположим, что до возмущающего воздействия счетчик 16 находился в состоянии "011", реверсивный счетчик 4 - в состоянии "10", на выходе второго сумматора 20 присутствовал сигнал " 10" и были включены усилительные каскады 21, и 21. В этом случае после появления сигнала "Выше нормы" реверсивный счетчик 4 перейдет в соси тфтояние 01 , а счетчик 16 - соответственно в состояние "100"На выходе второго сумматора 20 появится сигнал "01", снимется с выхода 22 сигнал, отключатся усилительные каскады 21, и 21 и включится усилительный каскад 21 . Если уровеньЪна выходе амплитудного детектора 2 стал в пределах нормы, то снимется сигнал "Выше нормы", с выхода элеПод воздействием следующего импульса первого генератора 5 реверсивый счетчик 4 перейдет в состояние"11", что вызовет переход счетчика 16 в состояния "110" и "111". В этом состоянии включены все усилительные каскады 21, отсутствуют сигналы рассогласования на выходах элемента 6, однако сигнал "Ниже нормы" присутствует на выходе элемента 3, так как неисправен усилительный каскад 21д. Это состояние распознается третьим элементом И 17, на входы которого 10 поступают сигналы: с выхода 24, "Ниже нормы с выхода элемента 3 и тактовый импульс с выхода первого генератора 5, Длительность этого импульса выбирается такой, чтобы во 15 время его действия второй генератор 11 вырабатывал не менее двух импуль- сов. Наличие сигнала "Ниже нормы" на 20 выходе элемента 3 вызывает срабатывание первого генератора 5, но переключения реверсивного счетчика 4 не происходит, так как он находится в предельном состоянии "11", Во время 25 действия импульса от первого генератора 5 на выходе третьего элемента И 17 появится сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступит на один из входов первого элемента И 9, Один из 30 импульсов второго генератора 11 поступит на вход счетчика 16 и переведет его в состояние "000 (счетчик 16 не имеет блокировки и послезавершения полного цикла счета переходит в нулевое состояние), На выходе элемента 6 появится сигнал на выходе 23, при сохранившемс,я сигнале "Ниже нормы" на выходе элемента 3 счетчик 16 перейдет в очередное сос тояние "001". В тракт усиления включится каскад 21 , снимется сигнал "Ниже нормы", так как в исходном положении рабочий режим обеспечивался включением одного каскада 21 . На второй и первый входы элемента 6 будут поданы комбинации "11" и "01" соответственно, На выходе 23 останется сигнал рассогласования, однако переключения счетчика 16 не последу ет, так как отсутствуют сигналы "Ниже .нормы", или Выше нормы" с выходов элемента 3, В этом случае на обоих входах четвертого элемента И 14 появляются сигналы логический единицы, один из которых поступает с выхода 23, а второй Формируется элементом НЕ 13 при отсутствии сигнала "Ниже нормы" с выхода элемента 3. 10. 8Через элемент 8 выходной сигнал четвертого элемента И 14 включает первый генератор 5 и одновременно поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 4, Под воздействием тактовых импульсов первого генератора 5 реверсивный счетчик 4 перейдет в состояние "01". Сигнал снимется с выхода 23 элемента 6, первый генератор 5 остановится и процесс регули-, рования закончится. Таким образом, осуществляется коррекция реверсивного счетчика 4.В- некоторых ситуациях возможна работа устройства даже при наличии кратных отказов. Например, когда для обеспечения рабочего режима достаточно включения одного усилительного каскада 21 не считая последнего. Ключи 18, как и в известном устройстве,могут осуществлять отключения Питания у отключенных с помощьЮ коммутаторов 7 усилительных каскадов,Формула изобретенияУстройство автоматической регулировки усиления, содержащее соединенные последовательно многокаскадный усилитель, амплитудный детектор, эле- " мент сравнения с постоянными пороговьпи уровнями, реверсивный счетчик, входы управления "Сложение" и "Вычитание" которого соединены соответственно с выходами Сигнал вьппе нормы" и "Сигнал ниже нормы" элемента сравнения с постоянными пороговыми уровнями, первый генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетных импульсов реверсивного счетчика, а первый и второй входы управления запуском соединены с выходами "Сигнал вьппе нормы" и "Сигнал,ближе нормы элемента сравнения с постоянными пороговыми уровнями соответственно, на входе каждого усилительного каска. - да, кроме последнего, многокаскадного усилителя включен коммутатор, другой выход которого соединен с выходом того же усилительного каскада, выход амплитудного детектора соединен с входом регулировки усиления последнего усилительного каскада многокаскадного усилителя, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что с целью повьппеня надежности за счет выравнивания расхода эксплуатационного ресурса усилительных каскадов многокаскадно128231 Составитель Н. МельниковТехред П.Олейник Корректор В. Бутяга Редактор В. Данко Тираж 899 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7285/57 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 го усилителя, в него введены соединенные последовательно второй генератор импульсов, первый элемент И исчетчик, выходы разрядов которогосоединены с управляющими входами соответствующих коммутаторов, блок определения количества включенных усилительных каскадов, входы которогосоединены с выходами разрядов счетчика, элемент сравнения кодов, первый 10и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока определения количества включенных усилительных каскадов и выходом реверсив,ного счетчикавторой элемент И, соединенный последовательно третий элемент И, первый вход которого соединенс выходом первого генератора импульсов, элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго 20элемента И, а выход соединен с вторым входом первого элемента И, сое 0 10диненные последовательно элементНЕ, вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, первым входом второго элемента И и выходом "Сигнал ниже нормы" элементасравнения с постоянными пороговымиуровнями, четвертый элемент И иэлемент развязки, выход которогосоединен с первым входом управлениязапуском первого генератора импульсов, третий вход элемента ИЛИ соединен с выходом "Сигнал на первом входе больше сигнала на втором входе"элемента сравнения кодов, вторые .входы второго и четвертого элементов И соединены с выходом "Сигнална первом входе меньше сигнала навтором входе" элемента сравнения кодов, третий вход третьего элемента Исоединен с выходом "Сигналы на первом и втором входах равны" элементасравнения кодов.