Формирователь управляющего напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН 19) (11) 31272 А СПУБЛ 51)4 Н 03632 ССРРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 24-0 1) 37162822) 29.03.84(72) И. С. И В. А. Заика, ниченко (53) 621.396.6 (56) Авторск931122, к.пАвторское1148545, к Бюл.19аксон, П. Н. КолесниВ. А. Смирнов и А. Лес 66 (088,8) е свидетельство ССС Н 03 6 3/20, 1978.свидетельство СССРч. Н 03 6 3/20, 1983. ЯЮШЕ орострое- нелинеи-ва. Форжения сотор 1, ком напряжеэлементения, упя, элемент цепь разА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ФОРМИРОВАТЕЛЪ УПРАВ ГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к приб нию и обеспечивает уменьшение ных искажений и упрошение устр мирователь управляюшего напря держит входной амплитудный детек параторы 2, 3 и 4, источник 5 ния, управляемую цепь разряда 6 сравнения 7, источник 8 напряж равляемый делитель 9 напряжени развязки 10, конденсаторы 11, 12,ряда 13, управляемую цепь заряда 14, операционный усилитель 16, резистор 17, сумматор 18, фильтры верхних частот 19, 20 и фильтр нижних частот 21. Сигнал с амплитудного детектора 1 поступает на компараторы 2 - 4. Если уровень сигнала (УС) превысит порог срабатывания (ПС) компаратора 3, включается управляемая цепь разряда 6, и конденсатор 11, заряженный до напряжения источника 8, разряжается через нее. При снижении УС ниже ПС ком. паратора 3 управляемая цепь разряда 6 отключается и конденсатор 11 заряжается через управляемый делитель 9 напряжения. ПС компаратора 2 равен или несколько ниже ПС компаратора 3. При срабатывании компаратора 2 напряжение на выходе ис- Я точника 5 становится равным нулю и элемент сравнения 7 устанавливает большее сопротивление управляемого делите.чя 9. ПС компаратора 4 выше Г 1 С компаратора 3. Если УС превышает ПС компаратора 4, конденсатор 12 заряжается через управляемую Я цепь заряда 14.1 з.п. ф-лы, 3 ил.35 40 45 50 55 11 н)бретецие относится к приборостроению и может быть использовано в электроццых схемах обцего назначения и в устройствдх регулировдция, в частцости в схемах сужеция или расширения линамического;1 иа назона громкости в усилителях.1 ег(,к изобретения является умецыцецие целицейных искджеций, д также уцрощецие устройства.)11 фиг. 1 представлена структурная элект рическдя схема формирователя управляюще(о цдпря,кеция цри включеции его в комирсссоре шумополавителя; ца фи. 2то же, при вклнкчеции его в экспдцлере шумоцолдвителя; ца фиг. 3 цриццициальцдя элктрическдя схел(д управляемого лелителя напряжения и элемецта сравнения, и( и(,(ь(укцци хся в форм ировдтелс х цравляк)- ИГС(О Ц(ЦРЯжс Ции.Ф(рми ров(ч (.,1 ьярд в. як)И 11 го ц( ц р 5(жс- ци 51 солержит цхолцо 1 дмцлитхлцый .1 етск. тор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 комцд. рд горы, исо(цик 5 ц(пряж(ция, упрдвлясхн (гсць 6 рд(рял, гсмецт 7 срдвцеция, исгочцик )5 цдцряжсция, управляемый лели(.ьИдцряжеция, элемецт 1 О развязки, цсрцЙ 1 и втри 1 ) кц,1 ецсторы, цеиь 13 рд (ря,1 д, х црднляемую цепь4 здряЛд, вхоЛ 5 лля цо;(клкчеция лополцителыиго источникд напряжения.Кроме того, ца фиг. 1 и 2 обозначены операционный усилитель, резистор 17, сумматор 18, основной 9 и дополнительный 20 фильтры верхних частот и фильтр 21 нижних частот. Управляющий делитель напряжения и элемент сравнения (фи. 3) сол(рждт первый 22 и второй 2:5 резисторы и транзистор 24. Фрмирондтель управляющего цапряжеция р(бот.т с,слк)(цим обГ)азом.С,игцг поступает цд вхол вхолцого дмц.итугИоо лстекторд 1 и (пкле вьИрямлеция цд никол первого 2, второго 3 и трегьег( 4 комириторов. При уровне сигнала, цревыИдк)щсм порог срдбдтывация второго комцдраторд 3, послелний изменяет свое состояние, вклк)чая управляемую цепь 6 разр 5 л 1, образовдццук) цапример, цослеловательцо сослицеццыхи ключом и резистором, ограничивающим ток разрялд (цс показаны). При этом первый коц,1 ецсатор 11, заряжен. цый в исхолцом сснтояции (при отсут. ствии сигцала);1 о цдпряжеция источника 8 цдцряжеция, разряжается через управляемун) цепь 6 рдзряла. При этом цапряжецие цд в холе формирователя управ.як)- цего напряжения сцижается.При снижении уровня сигнала ниже порс)гд срдбдтывдция второго компдратора 3 послелций возвращается в исхолцое состоя. цис,уцрдвляемая цепь 6 разряла отключается, и первый конденсатор 11 заряжается черсз управляемый делитель 9 цапряжеция, (бра нвдццый, цапример, цослеловд 5 10 15 20 25 30 тельно соелицеццыми резистором и ключом, параллельно которому включен другой резистор (не показан). Порог срабатывания первого комцаратора 2 выбран равным либо несколько ниже порога срабатывания второго компаратора 3, что обуславливает измецецие состояния первого компаратора 2 цапротивоположное, если сигцал ца выходе амцлитулцого детектора 1 достигнет порогас рабдтывация второго компаратора 3. При срабатывании первого компаратора 2 цацряжецие на выхоле источника 5 царастдк)щего нацряжеция и соответствеццо ца втором вхоле элемецта 7 сравнения становится равным цулк). Гри этом, если цапряжецие на первом коцлецсаторе 11 и соотв(тствеццо на первом вхоле элемента 7 сравш ция больше чем ца втором входе, то элемецт 7 сравцеция устдцдвливается в сосгояцие, цри котором соцротивлецие управ,яемого делителя 9 напряжения увеличивается. При умецьшеции уровня сигналя ца цхоле вхо;1 цого дмцлитулцого летектора 1 ниже порога срабатывания комнараторов 2 и 3 первый комцдрдтор 2 возвращается в исхолцое состояцие, нслелствие чего цапряжецие цд выхоле источника 5 царастаюце о цацряжеция и соответственно ца втором вхоле элемента 7 срдвцеция начинает рдсги с заданной цостояццой времени. При этом напряжение цд нервом конденсаторе 11 и соогветствеццо ца первом вхоле элемента 7 срана ция растет с больпой псктояццой времс ци, поскольку соцротив,ецие уцравляемоо лелителя 9 напряжения в этот момент велико и может глктдвлять десятки мегом. Когла нарастающее ца втором вхоле элемсцта 7 сравнения напряжение сравняется с цдпряжением цд первом вхоле, состояние элемента 7 сравцеция изменится ца противоцоложцое, вслелствие чего сопротивление управляемого лелителя 9 цапряжеция ул(еньшдется, уменьшая тем самым постоянную нремеци заряда первого конденсатора 11.Таким образом, процесс восстановления (заряла первого коцлецсатора 11) после снижения уровня сигцала ниже цорога срабатывания компараторов 2 и 3 содержит лва у стка: первый с большой цостоянцой времеци и второй с х(алой постоянной времсни. Длительность первого участка опреЛеляется временем нарастания напряжения ца второл( входе элемента 7 сравнения ло зцачеция напряжения ца ее первом входе и, слеловательно, тем мецьшс, чем мецыце напряжение ца первом вхоле. Элемент 7 сравцеция может быть выполнен, например, ца (кцове оцерациоццого усилителя.Порог срабатывания третьего комцаратора 4 выбран выше порога срабатывания вто. рого компаратора 3. Г 1 ри увеличении уровня сигнала ца выходе входного амплитудного летектора 1 выше порога срабатывания третьего ком паратора 4 последний изменяет свое состояние, включая управляемую цепь14 заряда, образованную например, последовательно соединенными ключом и резисто. ром, ограничивающим ток заряда (не показаны). При этом второй конденсатор 12, разряженный в исходном состоянии при уровне сигнала на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывания) заряжается через управляемую цепь 14 заряда. Емкость второго конденсатора 12 выб. рана много меньше емкости первого конденсатора 11, и, соответственно, постоянная времени заряда второго конденсатора 11 вь(брана мно.о меньше постоянной времени разряда первого конденсатора 12.При уменьшении напряжения на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывания управляемая цепь 14 заряла отключается и второй конденсатор 12 разряжается через цепь 13 разряда, выполненную например, в виле резистора, включенного параллельно второму конденсатору 12, Поскольку постоянная времени заряда второго конденсатора 12 много меньше постоянной времени разряда первого конлецсатора 11, то заряд второго конденсатора 12 опережает во времени разряд первого конденсатора 11, вследствие чего сигналы малой длительности менее 1 мкс) не оказывают практического влияния на разряд первого конденсатора 11. Соответственно длительность переходных процессов установления и восстановления при воздействии на вход системы кратковременных сигналов мала и определяется временами разряда и заряла лишь второго конденсатора 12.Аналогично длительность переходных процессов мала при кратковременном увеличении сигнала относительно медленно изменяющегося текунего значения. Для полного исключения влияния управляемой цепи 14 заряда на первый конденсатор 11 включается элемент 10 развязки, например согласующий усилитель постоянного тока, имеющий большое входное и малое выходное сопротивление и коэффициент передачи по напряжению равный единице.Таким образом, кратковременное увеличение уровня сигнала ца небольшую величину, а также импульсные помехи малого уровня не влияют на изменение коэффициента передачи формирователя управляющего напряжения и, следовательно, нелинейные искажения невелики.Рассмотрим работу компрессора и экспандера с предложенной формой систем управляющего напряжения.В отсутствии сигнала на входе компрессора и, соответственно, на входе экспандера амплитудно-частотная характеристика компрессора имеет подъем, а амплитулночастотная характеристика экспандера - обратный ему спад в области средних и верхних частот, в результате среднечастотцые и высокочастотные шумы канала передачи, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При цр)хождении укздццьх ОстВГяО- цих через эксцанлер Оци усилицдктся,( ИСХОЛНОГО УРОВНЯ, СООТВСГСГВХКНЦО ХРОВ- ню нд входе компрессора. 1 ри этом усиливаются и составлякнцие шум; кацдлд ц. редачи, однако блдгоЛдря психокутичес кому эффекту мдксировкиромкими (Вукдми тихих эти составляющие шума не прослушивднтся включенного между выходом компрессора и входом экспанлера, проходя через экспанлер, ослабляются. Максимальное ослабление шумов определяется ИСХОЛЦОИ ЦОЛК) И ЦРН 1 Х (КЦ И Я С ЦВЦ(Н ) фильтра 9 верхних частот. которая усгднавливдстся цолачей цдцряжсция х исто 1- цикл 8 напряжения через уцрдвлясмьй,(с. литель 9 напряжения и цепь 1) рдзрялд цд хцрзвляк)(цие Входы ОсцОВИОГО 1) и лоцолцительного 20 фильтров Верхних частот.При поступлении цд вхол компрессрд сигнала с среднечдстотными состдвляющи. ми, уровень которых превышает порог срабатывания второго компаратора 3, и высокочастотными составляющими с уровнем ниже Хкд(;ИИОГО ИОРОгз ВтОРОи компдРдтОР Л с ) 1 Г т 11 В 1( Г и В 5 л к ) 1;1(. ти) (1 В, Яхн ) (гс ц 1) р 1:(ря,(1, через к(торт н прои х)лцг рд(ря. перв О кцлецсдторд 11 и (Оотцст 1 Вц цо сциждтся цдцряжеци( цд хпрдвлякнцих входдх Осцовцо1,) и лцолцитсльцн2( фильтрВ и рхццх чдстт 1;ст(тд ср(зд цо- лелцих цри тм цовыцд(тся. чго Вызывает сцинк цис кэффициецтз ц релдчи комц- РЕ(.СО 31 ЦД СР(.:(ЦИХ 1 СТОТ)Х, ОСГ 1 ВГ 5(Я ,О цеи ;1 ццы 1 цд высоких ч;1 с;х ц бесц(- Ч и В51 Т 1 Ч 1Ь 1 Х Д К С И Х1,(Ь Ц Х (О В Е, 1 И Ч И ЦСЖ 11 И Я Ц 1 ВЬ(С)НИХ Ч 1 ТО 1 (Х,ГКЦ Ц 1"и ВЬ 1 К)К Ч;С) ГЦ Ы С (ц- , 1 51 Н) 1И е) С,( б Г 51 Н ) Г51 В мС Г ( С(С Г 1 В,1 51 Н ) 111 в ми ц)д к;(цдлд церлдчи, цри эгом В Обсдст 1 В рх 11(х частот (,1(Г,1111 к.в МДЛ 1 Ц, Ч Г ЭКВИВ(1 ЕЦТЦО М(КСИХ(Д 1 ЬЦОй В( .Ячиц(ждтия В комп ре( р Сон ротив.1 еи( уцрвля. мой цени 6 рз(рялд и емк(к ть ц р ВОГО коцлецсдт(рд 11 Оцрелеляк,т Время у- тацвлеция системы, прц повышении уровня сигнала цд Вхоле. С увелич цием уровня срелцчдсОтцх и высокочастотных состдвлян)ц 1 их сигнала цынге цорогд срабатывания Второго компардтор 1,) частота сре(д Основ- но О 1) и лоцогИц)ес ИО(О 20 фильтр(ц Верхних частот церестрдивдется и (це грзцичной частоты рабочего лцдцд ицд. Б э 1 Ох( сгх. чае д(плиту)цо-ч;(сто гцдя хдрзктерцстикд компрессора Оцреле,(яет(51,(хИлитулцо-частотной характерстикой фиг(ь рд 21 циж. цих чд(тот, цри эт(м коэффипцецт церелдчи компрессора В ОГ),11( ти В рх них с( тт становится мецьцк елицип, т;(к чт Вьк Ок(- ЧЗСТОТЦЫЕ СГ)СТЗВ,(ЯКНЦИЕ СИГИ(Г 1, ЦРОХОЛ 51 через кох(рессор, гслдблян)тся и це цсрегружают канал цсрелдчи, В чдстцоти мд Иит. цую енто.Напряжение на первом входе элемента 7 сравнения соответствует необходимому регуирующему воздеиствию на управляющих входах осцовного 19 и дополнительного 20 фильтров верхних частот и обусловливает текущее значение их частоты среза, соответстнукнцее уровню и частоте входного сигнала. Причем, чем выше уровень и частота входного сигнала, тем ниже напряжение ца первом входе элемента 7 сравнения и, соответственно, на управляющих входах основного 19 и дополнительного 20 40 45 фильтров верхних частот, вследствие чего повышается их частота среза.Напряжение на втором входе элемента 7 сравнения при сигнале, превышающем порог срабатывания компараторов 2 и 3, всегда ниже напряжения на его первом входе и обусловливает такое состояние элемента 7 50 сравнения, при котором сопротивление управляемого делителя 9 напряжения максимально. При уменьшении уровня сигнала ниже порога срабатывания компараторов 2 и 3 они иозврагцаются в исходное состояние. При этом управляемая цепь 6 разряда отклю 55 Порог срабатывания третьего компаратора 4 выбран несколько выше порога срабатывания второго компаратора 3 (в практическом устройстве на 3 дБ), так что при увеличении уровня сигнала выше порога срабатывания второго компаратора 3 на небольшую величину (менее 3 дБ) время установления устройства определяется временем разряда первого конденсатора 11 через управляемую цепь 6 разряда и имеет максимальную величину. 10При увеличении сигнала выше порога срабатывания третьего компаратора 4 последний изменяет свое состояние, включая управляемую цепь 14 заряда второго конденсатора 2. Время установления устройства в этом случае определяется временем заряда второго конденсатора 12 через управляемую цепь 14 заряда и много меньше времени перезаряда первого конденсатора 11После быстрого уменьшения уровня полезного сигнала, наступающего вслед за его уве лцчеццем, коэффициент передачи системы восстанавливается до прежнего значения спустя время восстановления, которое определяется временем заряда первого конденсатора 11 через управляемый делитель 9 напряжения, сопротивление которого зависит от состояния элемента 7 сравнения. Состояние элемента 7 сравнения определяется соотношением напряжений на ее входах. Поскольку порог срабатывания первого компаратора 2 равен либо ниже порога срабатывания второго компаратора 3, то срабатыванию второго компаратора 3 всегда соответствует срабатывание первого компаратора 2. (1 ри этом напряжение на выходе исгочццка 5 нарастающего напряжения и, соответственно, на втором входе элемента 7равнения падает до нуля. чается, а напряжение на выходе источника 5 нарастающего напряжения и, соответственно, на втором входе элемента 7 сравнения начинает увеличиваться с заданной скорост ью,Пока напряжение на втором входе элемента сравнения 7 остается меньше напряжения на его первом входе, сопротивление управляемого делителя 9 напряжения сохраняется максимальным, что обуславливаетбольшую постоянную времени процесса заряда первого конденсатора 11 и, соответственно, процесса восстановления устройства, Когда напряжение на втором входе элемента 7сравнения достигнет напряжения на его первом входе, элемент 7 сравнения изменитсвое состояние на противоположное, вследствие чего сопротивление управляемого делителя 9 напряжения уменьшается, обуславливая малую постоянную времени процесса заряда первого конденсатора 11 и,соответственно, процесса восстановления уст -ройства.Таким образом, процесс восстанавливания содержит два участка. Длительность первого участка процесса восстановления с большой постоянной времени определяется временем, в течение которого напряжение на втором входе элемента 7 сравнения достигает напряжения на его первом входе и тем меньше, чем меньше напряжение на первом входе. В свою очередь, напряжение на первом входе зависит от частоты входного сигнала и тем меньше, чем выше эта частота, откуда следует, что длительность первого участка процесса восстановленияуменьшается с повышением частоты входного сигнала.Поскольку время разряда первого конденсатора 11 велико, то при воздействии на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности (единицы милисекунд), с уровнем, превы. шающим порог срабатывания третьего и, соответственно, первого и второго компараторов, напряжение на первом конденсаторе 11 и, соответственно, на первом входе элемента 7 сравнения практически не изменяется. При этом напряжение на втором входе элемента сравнения 7 падает до нуля, обуславливая максимальную величину сопротивления управляемого делителя 9 напряжения, а регулирующее воздействие на управляющих входах основного и дополнительного фильтров верхних частот формируется посредством заряда второго конденсатора 12 через управляемую цепь 14 заряда. После воздействия на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности с уровнем, превышающим порог срабатывания третьего компаратора 4. Процесс восстановления определяется процессом разряда второго конденсатора 12 через цепь 13 разряда и протекает независимо от состояния упФор,чули изобретенпч равляемого лелителя 9 напряжения. Очевидно, что время заряда и разряда второгс конденсатора 12 и, соответственно, время установления и восстановления устройства при возлсйствии кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности тем меньше, чем ниже текущее значение напряжения на первом конденсаторе 11, выполняющем функцию источника опорного напряжения. Причем, это напряжение тел меньше, чем выше частота исходддого сигнала. Таким образом, с ростом частоты вхолцого сигнала снижается время установления и восстановления устройства после крзтковремснного повышения и последующего уменьшения уровня сигнала .ибо после воздействия наряду с сигцалом импульсной помехи, уровень которой превышает уровень сигнала. Слуховой аппарат человека не успевает, в тчсние короткого времени восстановления адаптироваться к восприятикд незамаскированного полезным сигналом шума, уровень которого н течение времени восстановления остается больпдим, благодаря чему устраняется эффект модуляции шума, обусловленный возлействием на устройство кратковременного сигнала либо импульсной помехи большой амплитулы. 1. Форлди 1, дватель управляюц 1 его напряжения, содержаций входной амплитудный детектор, к выходу которого полключень первый и второй компараторы, а также последовательно соединенные источник напряжения, управляемый делитель напряжения и первый конденсатор, к точке сослинения управляемого лелителя напряжения и 5 1 О 15 20 25 30 35 первого коцлецсаторд первым ныьч.1 л п.1. ключена управлясмд цепь рддр ш. лпр;дц. ЛяЮщцй ВХОЛ КОтОрОй ПОЛКЛЮЧсц К д,Х,1 Л второго компарзторз, г,дп ссднщи 1 ед тем, чт с цельк уменьшения целисиных искаженй, между первым выволом упрднлясмой цепи разря;1 з и управгдякдщил вхолом упрднлсмого лелителя напряжс ния включен элс мсцт сравнения, к второму влплу кгорого полключсн источник нарастакнцсго цдпряжс ци, уп 1)двляюпий едход которого полк,нси к выхолу первого компараторз, к точке сдцдинеция первоо конденсатора и управляемо го лелитсля напряжения подключены пслсдоватслынд соелиценныс элемент развязки, второй конденсатор параллельно которомл включена цепь разряда и упрдвлясмдя цепь заряда, мсжлу входом дмплитулшго лстсктора и управляющим вхо;дом управляс мой цепи заряла включен третий кмпдрдтор, при этом выводы управляемых цепей здряла и разряла объелидсц, и янлякгс холом для подклкчсния дополнительноо источника напряжения, д точка сослицция второго конденсатора и управляемой цепи заряда является выходом форлдирвдтсгдя упр;днляюц 1 сго напряжения.2. Формирователь по и. 1, гт.пчсднсц 1 ед тем, что, с целью упрощения, лпрдвлясмый лслитсль напряжения и элсмсцт сравнения выполнены в вилс послеловдтслыго сослицснцых резисторов, параллельно олц- му из которых включен промежуток коллектор- эмиттср транзисторз, коллектор которого полключсц к источнику напряжения, а эмиттср и база являются псрвым и вторым входами элемента срдвцс;дня сотвс тствсццо, при этол первый вывол псрвсп о резистора и второй вывол послелцех резистора являются соответственно вхолом и выходом, и база транзистора - упр;двляющим входом управляемого делителя цдпряжсциСоставит Техред И. Вере Тираж 902 го комитета СССР сква, Ж - 35, Рау афическое предприКорректор С. ЧерниПодписноепо делам изобретений и открытийшская наб., д. 4/5тие, г Ужгород, ул. Гроектная, 4