Устройство автоматической регулировки усиления

(19) 1)5 НОЗС 3/ ЕТЕНИЯ ИО ТЕЛЬЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСНОМУ Св(56) Патент Японии Р 59-3552кл. Н 03 С 3/20, 1984,(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИ)1 ЕНИЯ(57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях промежуточной частоты радиоприемников Цель изобретения - повышение быстродействия., Устройство автоматической регулировки усиления(ЛРУ) содержит И-разрядный регулируемый усилитель 1, компаратор 2, формирователь управляюцих сигналов 3, Иразрядный двоичный счетчик 4, цепи задержки отключения 5, дополнительные каскады 6, резисторы 7 и ключи 8, образующие И-разрядный регулируемый усилитель, и делитель с переменным коэффициентом деления 9, входной элементИ-НЕ 10 и одновибратор 11, образукяциеформирователь управляющих сигналов.Увеличение быстродействия в устройстве ЛРУ достигается эа счет измененияинтервалов сравнения формирователемуправляюцих сигналов 3, причем этиинтервалы увеличиваются при включениистарших разрядов, начиная с второго.Точность регулирования увеличиваетсяс помощью дополнительного увеличенияинтервала сравнения в конце регулирования на два периода для подавленияперепадов напряжения управления, атакже эа счет того, что цепи задержки отключения 5 выполняют роль фильтров, устраняя резкие броски напряжения управления, 2 з.п, ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к радиотех- ного двоичного счетчика 4, регистра нике и может быть использовано в уси сдвига и счетного триггера 17,Втоли .елях промежуточной частоты радио- рой, третий и четвертый тактовые имприемников. пульсы делятся по частоте на два счетЭЦель изобретения - повышение быст- ным триггером 17 и поступают на счетродействия, а также повышение точнос- ный вход И-разрядого двоичного счетти регулирования. чика 4. При поступлении второго и четНа фиг, 1 представлена структурная вертого тактовых импульсов Б-разрядньп электрическая схема устройства; на 10 двоичньп счетчик 4 переключается в фиг. 2 - структурная электрическая состояние 0001, затем в состояние схема делителя частоты с переменным 0010 (фиг.Зд), включая вначале ключ коэффициентом деления (ДПКД) устрой, а затем 82, отключая при это. ства; на фиг. 3 и 4 представлены диа- ключ 8.1 Дальнейшее переключение Я- граммы, поясняющие работу устройства 1, разрядного двоичного счетчика 4 после для случая И = 4. включения ключа 8.2 производится неУстройство автоматической регули- шестым, а седьмым импульсом, так как в ровки усиления содержит И-разрядньй работу включается ДПКД 9. В предшестрегулируемьп усилитель 1, компаратор вующем состоянии счетчика 0001 уро, формирователь 3 управляющих сигна вень логической "1" на первом инфорлон, И-разрядый двоичный счетчик 4, мационном выходе ДПКД 9, инвертированцепи 5 задержки отипочеия, а также ньп в логический ",0" элементом И-НЕ усилительные каскады б б , резис, через ключ 131 подается на вход торы 7, 7 И и ключи 88 ц образу" (1-1) регистра 14 сдвига. Третий и ющие И-разрядный регулируемый усили четвертый тактовые импульсы записывают тель, и ДПКД 9, входной элемент И-НЕ в разряд (1-1) регистра 14 уровень ло и одновибратор 11, образующе фор- гического "0" (фиг.Зе). Одновременно мирователь управляющих сигналов, четвертцй тактовый импульс сдвигаетДПКД 9 содержит элементыИ-НЕ 12логический "0" в разряд Н регистра 14 .12ключи 13 .,13регистр 14 30 сдвига (фг.,Зж 1 и через переключатель сдвига, переключатель 15, элемент И 15 и элемент И 16 устанавливает счет и счетный триггер 17. ный триггер 17 в нулевое состояние сУстройство автоматической регули- задержкой, обусловленной времеровки усиления работает следующим об" нем переключения регистра, элемента разом. И и счетного триггера Пятый тактоВ исходном состоянии на выходе од- вьпй импульс записывает в разряд (Ь-)35новибратора 11 уровень логического регистра 14 сдвига, логическую "1", "0". М-разрядный двончньп счетчик 4, шестой тактовый импульс сдвигает ее регистр 14 сдвига и счетньп триггер в разряд Б регистра 14 и разрешает 17 установлены этим уровнем в нулевое работу счетного триггера 17. Седьмой состояние, Все ключи 8 отключены и тактовый импульс, перебрасывает счет- И-разрядный регфулируемьй усилитель 1 ный триггер 17 в единичное состояние, работает с максимальным усилением Ре- при этом 11-разрядный двоичный счетчик гулирование усиления начинается при 4 устанавливается в состояние 0011, превышении напряжения на выходе И-раз- вторично включая ключ .8.1. Девятый рядного регулируемого усилителя 145тактовый импульс перебрасывает Ы-раз.(фиг. За) эталонного напряжения, При рядный двоичньп счетчик 4 в состояние каждой положительной полуволне, превы, включая ключ. 8.3 и отключая клюшаюцей эталонное напряжение, на выходе чи 8.2 и 8.1. В этом состоянии счетчик компаратора 2 появляется отрицатель- находится в течение четырех тактов, ньп импульс (фиг.Зб). Импульсы инвер так как в предыдущем состоянии 0011 тируются входным элементом И-НЕ 10 и в регистр 14 сдвига записались логи- поступают на вход синхронизации одно- ческие "0" по двум информационным вховибратора 11 и тактовый вход ДПКД 9 дам. Далее происходит переключение(фиг.Зв) как тактовые импульсы. Пер- Н-разрядного двоичного счетчика 4 в вый тактовый импульс запускает одно состояния 0101 0110, 0111, 1000, поввибратор 11 и на его выходе устанав- торяющие первые четыре переключения. ливается уровень логической "1" В состоянии 1000 Я-разрядньп двоичный15788тактов, поскольку в предыдущем состоянии 0111 логические "0" были записаны в три разряда регистра 14 сдвига,Дальнейшие переключения повторяют предыдущие циклы,Таким образом, после каждого включения ключа 81 сравнение выходногонапряжения с эталонным и включениеключа 8.,2 производится через два такта. После каждого включения ключа 8.2сравнение производится через три такта, после включения ключа 8,3 - черезчетыре такта и после включения ключа8.4 - через пять тактов.15Огибающая сигнала на выходе четырехкаскадного усилителя, имеющего задержки в каждом каскаде усиления20 нс, задержки в цепи обратной связи30 нс для всех разрядов, задержку в 20цепях 5,1 - 90 нс, 5.2 - 70 нс, 5.350 нс. Период синусоидального сигнала20 нс имеет вид (Фиг.Зз), где на осивремени обозначены цифрами моментысравнения напряжения на выходе с эта- .25лонным, Первая ступень снижения напряжения на выходе М-разрядного регулируемого, усилителя 1 появляется на выходе через время, равное задержке в цепи обратной связи, т.е. через 30 нс. 30Вторая ступень достигает выхода через50 нс после второго сравнения, а ступень отключения первого ключа 8.1 должна была прийти на выход через 120 нспосле второго сравнения,(на фиг.Зз по 35зано пунктиром), но до его отключенияпосле третьего сравнения, поступаетсигнал на вторичное его включениеПосле четвертого сравнения спустя 70 нспоявляется ступень включения третьего 40 ключа 8,3,.а спустя 120 нс - ступень отключения первого и второго, причем первый, не успев отключиться, включается вновь после пятого сравнения.Шес-. тое и седьмое. сравнение повторяют второе и третье, После восьмого сравнения, через 90 нс появляется ступень снижения напряжения от ключа 8,4, а через 120 нс - ступень отключения трех ключей, Далее происходит повторение включения первых трех ключей при включенном ключе 8.4.Уровень усиления, отрегулированный по первому импульсу, может сохраняться в течение времени прохождения кодовой группы импульсов, обеспечивая подавление помех в переотраженных от местных предметов импульсов. Необходимое время устанавливается изменени 03 бем длительности импульса одновибратора 11, После окончания импульса устройство устанавливается в исходноесостояние с максимальным усилением.Дополнительная задержка сравненияв конце процесса регулирования иллюст"рируется фиг. 4, На графиках фиг. 4 а,б,в,г,д изображены условно без ограничения огибающие выходного сигналапри различных уровнях входного сигнала, На графике 4 е изображено напряжение логического уровня на выходе первого разряда счетчика. Графики представлены для четырехразрядного устройства, причем вход (11-1) регистрасдвига не используется, ключ 13.1 разомкнут, а вход схемы И 16 подключенк выходу (Н - 1) регистра 14, В этомслучае включение первых двух ключейпроисходит с одинаковыми интервалами,а после включения ключа 14.3 производится увеличение интервала сравненияна один период, после включения четвертого разряда - на два периода. Врезультате провалов в огибающей нижеэталонного напряжения, обусловленныхцепями задержки отключения, происходит пропуск срабатывания компаратора.На графике фиг. 4 а провал в огибающейприводит к пропуску двух периодов вточках А и Б, затем после медленногоповышения напряжения, происходящегопри отключении ключа первого разряда,происходит окончательное сравнение,На графике Фиг 4 б уровень напряженияна выходе превышает сумму ослабленийаттецюаторов первого и второго разряда, поэтому пропуска срабатыванияв предыдущих точках нет Пропуск поФявляется после. срабатывания третьегоразряда в точках В и Г, На графикефиг.4 в остается один пропуск в точкеВ и появляется два пропуска в точкахД и Е, На графике Фиг.4 г пропуски смещаются в точки К и Л. При уровне сигнала изображенном на графике Фиг.4 дпропуски происходят в точках 11, Н и П,1это соответствует максимальному времени регулирования, которое для данного варианта включения ДПКД 9 составляет около 1,5 мкс, при частотевходного сигнала 25 МГц. Провалынапряжения огибающей в начале регулирования превышают порог ограничения,а провалы в конце регулирования фичьтруются узкополосным фильтром приемника после усиления и не искажают формыимпульсов, 1578803Ктпттчи 13.113,Ми переключатель 15 т,ФНГ.2) предназначены для ручного переключения режима работы ДПКД 9,В изображенных на Фиг.2 положениях ключей и переключатепя ДЛКД 9 увеличивает интервалы между сравнениями при включении старших разрядов начиная с второго, Это обеспечивает максимальное быстродействие в случае выбора оптимальной для устройства ЛРУ тактовой частоты т,частоты усиливяемого сигнатга).Точность регулирования увеличивается путем дополнительного увеличения ин-.тервала сравнения в конце регулирования на два периода путем подавленияперепадов напряжения управления, а также Б результате ТОГО что цепи за" держки отключения выполпятот роль Фильт-.ров устраняя резкие броски напряже 26 ьтт тяЦепи задержки 5.1,.5 И-.1 Отключа-ют младшие разряды аттенюатора послетого, кяк ступенька снижения напряжения от старшето разряда пройдет соот".ветствующий разряд аттенюатора. Приэтом выбросы полностью подавляются(Фиг 3 З)Кроме прямого уве,татттения быстродейЗОствия цепи задержки отключения позволяют сократить время регулированиятакже за сче. Того, что увеличениеточности регулирования достигаетсяувеличением интервалов между сравнения;я не прн каждом вклю тенин старших 5разрядов, а только в конце процессарегулирования, Достигается это тем,что время задержки для каждого разрядаувеличено, например на два такта, кяк.показано на Фиг. 4, по сравнению свременем,.необходиттьтт для подавлениявыбросов. ДПЩ предназначен для увеличения бьтстродействият путем изменения интер; 45 валов времени между сравнениями выход- НОГО НЯПРЯЖЕНИЯ С ЗТЯЛОННЫМ В ЗЯВИСН МОСТИ От ВРЕМЕНИ РЯСПРОСТРЯтНЕттив (.ттг- нала от каскадов до компаратора Цепизадержки предназначены для увеличения 5 О быстродействитя путем уменьшения дли- тельности переходных процессов после переключения разрядов, я гакттте для увеличения точности регулирования путем уменьшения амплитуцы переходных у процессов и путем допопнительного увеличения интервалов в конце процесса регулирования. Формула изобретения 1. Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее И-разрядный регулируемый усилитель, компаратор, первый вход которого соединен с выходом И-разрядного регулируемого усилителя, а второй вход является вхо-. дом для подачи эталонного напряжения, Формирователь управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом компаряторя, и И-разрядный двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с тактовым выходом Формирователя управ.- ляющих сигналов, причем управляющие входы И-разрядного регулируемого усилителя соединены с соответствующими выходами И-разрядного двоичного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чт.о, ;. целью повышения быстродействия, Иразрядный регулируемътй усилитель выполнен в виде И последовательно соединенттых усилительных каскадов, параллельно выходу каттдого из которых включены последовательно соединенные резис-,. тор и клют, а Формирователь управляющих сн,налов выполнен в виде делителя частоты с переменным козФФициентом деления, входного элемента И-НЕ и одновибраторя, причем первый вход входного элемента И-НЕ является первым входом Формирователя управляющих сигналов, второй вход является входом стробировяния Формирователя управляющих сигналов, выход входного элемента И-НЕ соединен с. входом синхронизации одновибратора н тактовым входом делителя частоты с переменным коэФФициентом деления, вход установки одновибратора соединен с вторым входом входного элемента И-НЕ, выход одновибратора соединен с управляющим входом делителя частоты. с переменным коэФФнциентом деленил и входом сброса И-разрядного двоичного счетчика, ИинФормационных входов делителя частоты с переменным коэффи" циен.ом деления соединены с соответствующими выходами И-разрядного двоичного счетчика., а выход делителя ттястоты с переменным козФФипиентом деления является тактовым выходом Фсрмирователя управляющих сигналов.2, Устройство по и, 1, о т л т: - ч а ю щ е е с я тем, что делитель частоты с переменным козФФициентом деления содержит И-.1 элементов ИЕ, (И) ключа, И-разрядный регистр сдвига, переключатель элемент И и,счетный триггер, причем вход синхронизации регистра сдвига и счетный вход счетного триггера являются тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход сброса5 регистра сдвига и первый вход элемента И являются управляющим входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход счетного триггера является выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первые входы Иэлементов И-НЕ являются Иинформационными входами делителя частоть с переменным коэффици ентом деления, при этом первый вход каждого предыдущего элемента И-НЕ подключен к одному из входов каждого из последующих элементов,И-НЕ, выход (И)-го элемента И-НЕ подключен к первому разряду 11-разрядного регистра сдвига, между выходом каждого из где= 1М,элементов И-НЕ и входом Б-)-го разряда Б-разрядного регистра сдвига включен ключ, входыпереключателя подключены к выходамЯ-разрядног., регистра сдвига, выходк второму входу элемента И, выход ко"торого соединен с входом сброса счетного триггера. 3. Устройство по п, 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности регулирования и быстродействия, в него введены Ицепи задержки отключения, причем управляющие входы, кроме И-го, М-разрядного регулируемого усилителя соединены с соответствующими выходами И-разрядного двоичного счетчика через соответствующую цепь задержки отключения,при чем постоянная времени задержкиМ-й цепи задержки отключения, где М = 1,М, больше постоянной времени задержки входного сигнала в (Я+1-М) каскадах И-разрядного регулируемого усилителя,. /ОО с оставитель В. Чернехред М.Моргентал сина Корректор М. Пожо Редактор С,Заказ 1922 Тираж б 59 БНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, Подписное ГКНТ СССР по изобретениям и открытиямЖ, Раушская наб., д. 4/5