Устройство автоматической регулировки усиления

)5 Н 03 0 3/20 ЕНИЯ И САН И Е ИЗС) БРЕТ К АВТО инвател Гол нов в,во СС 1978. ТИЧЕСКОЙ РЕМежду выходо теля и базой уни включены послед детектор, фильтр н постоянного тока н зой которого и шин напряжения включУстройство фун ном режиме, котор ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО АВТОМГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цепях автоматической регулировки усиления приемно-. усилительных трактов.Известна схема усилителя с автоматической регулировкой усиления, содержащая операционный усилитель, к входу которого подключен регулируемый Т-образный делитель напряжения, в параллельное плечо которого включен регулируемый элемент, выполненный на униполярном транзистом операционного усилиполярного транзистора овательно соединенные ижних частот, усилитель а транзисторе, между баой источника питающего ен резистор смещения, кционирует в задержаный обусловлен наличием(57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемно-усилительных трактах, Поставленная цель - уменьшение времени восстановления - достигается тем, что в устройстве автоматической регулировки усиления, содержащем регулируемый усилитель, регулятор, вклю. чающий детекторы с разными постоянными времени, элемент сравнения, дополнительный элемент сравнения, блок с регулируемыми параметрами, блок с регулируемыми параметрами, выполнен в виде фильтра нижних частот. 1 ил. напряжения смещения транзистора усиления постоянного тока.В исходном режиме при отсутствии напряжения сигнала на входе устройства (Оех =О) на выходе транзисторного каскада напряжение управления (Еур) равно нулю,При поступлении на вход устройства нарастающего гармонического сигнала напряжение Еупр изменяется от нулевогозначения до Еулрмах. При этом на выходе устройства за счет изменения коэффициента передачи делителя напряжения происходит уменьшение амплитуды выходного . напряжения устройства. Скорость изменения выходного напряжения определяется постоянной времени фильтра нижних частот (ФНЧ) (тфнч)После уменьшения амплитуды входного напряжения сигнала время восстановления коэффициента усиления устройства составляет (3-5) %рнч. что является недостатком устройства.Известно устройство автоматическогорегулирования усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которого включеныпоследовательно соединенные первый детектор и четырехполюсник, выполненныйна операционном усилителе, между выходом и инвертирующим входом которого включены в параллель резистор и канал сток-исток полевого транзистора. К инвертирующему входу операционного усилителя четырехполюсника подключен источник опорного напряжения (Оопор). Между выходом регулируемого усилителя и затворомполевого транзистора четырехполюсника включены последовательно соединенные второй детектор и элемент сравнения, выполненный на дополнительном операционном усилителе, между . выходом иинвертирующим входом которого параллельно включены резистор и диод, а его неинвертирующий вход подключен к выходу первого детектора.устройство работает следующим обраэом,В отсутствие . входного напряжения сигнала (Оах 0) полевой транзистор в цепи отрицательной обратной связи(ООС) операционного усилителя четырехполюсника переведен в режим непроводимости. При этом операционный усилитель четырехполюсника функционирует в режиме максимального коэффициента усиления и на его выходе вы-. деляется напряжение насыщения отрицательной полярности, которое поступает на управляемый вход регулируемого усилителя, При отрицательной полярности управляющего напряжении (Еупр) регулируемый усилитель функционирует в режиме максимального коэффициента усиления (Кыакс).При поступлении на вход регулируемого усилителя, например нарастающего непрерывного гармонического сигнала (Оах), на его выходе при Кыакс выделяется напряжение максимальной амплитуды, которое одновременно поступает на входы первого и второго детекторов. Выходное напряжение первого детектора поступает на вход четырехполюсника о одновременно поступает на элемент сравнения, на входе которого сравнивается с выходным напряжением второго детектора, Разностное выходное напряжение элемента сравнению используется для регулированиякоэффициента передачи операционного Усилителя четырехполюсника цепи ООС АРУ, Нз выходе четырехполюсника формируется напряжение упрзвления (Еупр), регулирование коэффициента усиления которого осущес; вляется путем изменения 102040 45 50 проводимости канала сток-исток полевоготранзистора, который включен в цепь ООС.операционного усилителя четырехполюсника,Второй детектор выполняет вспомогательную функцию и его постоянная времениВС-цепи выбирается меньше постояннрйвремени ВС-цепи первого детектоРа (Тдетеи тдетес), Причем ЯС-цепь первого детектора выполнена таким образом,что его постоянная времени установлениязначительно меньше постоянной временивосстановления,По мере нарастания сигнала на входеустройства происходит нарастание выходных напряжений первого и второго детекторов, при этом наступает момент, когдавыходное напряжение первого детектора(Оаыхд 1) по уровню становится равным илибольше опорного напряжения (Оаыхд 1Оопор). При Овыхд 1 Оопор напряжение навыходе операционного усилителя четырехполюсника изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. По меренарастания напряжения (Еупр) положительной полярности происходит уменьшение коэффициента усиления регулируемогоусилителя от Кыакс до Кыин, При этом выходное напряжение второго детектора уменьшается, з выходное напряжение первогодетектора вследствие его инерционностипродолжает увеличиваться до тех пор, покавыходное напряжение устройства достигаетустановившегося значения,ПрИ Оаыхд 1Овыхд 2 За СЧЕТ бОЛЬШОГОкоэффициента усиления операционногоусилителя четырехполюсника в цепи АРУустройства обеспечивается высокая скорость установления коэффициента усиления.После скачкообразного уменьшениявходного напряжения сигнала до нулевогозначения (Оах =О), вследствие инерционности первого детектора, напряжение на выходе устройства резко уменьшается, приэтом с относительно большой скоростьюуменьшается выходное напряжение второГО ДЕтЕКтОРа (Оаыхд 2).По мере уменьшения напряженияОаыхд 2 НаСтуоаЕт МОМЕНТ, КОГдаОвыхд 1 Оаыхд 2, при этом полевой транзистор в цепи ООС операционного усилителячетырехполюсника переводится в грежимпроводимости. При переводе полевоготранзистора в режим проводимости резкоуменьшается коэффициент усиления в цепиООС АРУ, уменьшение которого приводит кзадержке процесса восстановления коэффициента усиления регулируемого усилителя. По мере уменьшения напряжения навыходе первого детектора, напряжение на выходе устройства вновь начинает возрастать, при этом начинает возрастать напряжение на выходе второго детектора (Овыхд 2)При Овьадг Оеыхд 1 полевой транзистор переводится в режим непроводимости, а коэффициент усиления регулируемого усилителя вновь возрастает до максимального значения (Кмакс), причем на конечном участке временного интервала восстановления увеличивается скорость нарастания К. При доетижении значения Кмакс устройство переводится в установившийся режим, Относительно большой временной интервал восстановления и малый временной интервал установления достигается за счет регулирования в цепи ООС коэффициента усиления операционного усилителя четырехполюсника.Использование этого устройства в составе приемно-усилительного тракта, решающего задачу выделения серии импульсных сигналов, следующих через относительно коротий временной интервал, .приведет к искажению их амплитуды, что является недостатком устройства.Цель изобретения - уменьшение време. ни восстановления,Цель достигается тем, что в устройствоавтоматической регулировки усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которого включен регулятор, содержащий первый и второй детекторы, выполненные с разными постоянными времени, входы которых являются входом регулятора, блок сравнения, один вход которого является входом для подачи опорного напряжения, а выход является выходом регулятора, и дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам первого и второго детекторов соответственно, а выход подключен к управляющему входу блока с регулируемыми параметрами, который выполнен в виде ФНЧ с управляемой постоянной времени разряда, вход управления которого является управляющим входом блока с регулируемыми параметрами, а детектор с большей постоянной времени снабжен цепью разряда, вход управления которой подключен к выходу дополнительного элемента сравнения.Авторам неизвестны технические решения, имеющие совокупность признаков, сходных с совокупностью отличительных признаков предлагаемого технического решения.Введение в схему устройства указанной совокупности отличительных признаков придает устройствуАРУ новое свойство, 50. лярности включения детектирующего диода9, Выход операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения через рези-.стор 21 соединен с инвертирующим входомоперационного усилителя 22, выход которо 55 го через диод 23 подключен к аыходу блока3 с регулируемыми параметрами.Устройство работает следующим образом,Режим задержки АРУ обусловлен подачей на инвертирующий вход операционного 10152030 3540 обеспечивает принудительное уменьшение постоянных времени разрядных цепей детектора и блока с регулируемыми параметрами, что приводит в итоге к достижениюпоставленной цели - уменьшению времени восстановления.Устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) содержит регулируемыйусилитель 1, между выходом и управляющим входом которого включены последовательно соединенные блок 2, содержащий две разнополярные детектирующие цепи, блок 3 с регулируемыми параметрами, который выполнен на резисторе 4 и конденсаторе 5, в виде Ф НЧ с управляемой постояннойвремени разряда, блок 6 сравнения, к инвертирующему входу которого подключен источник 7 опорного напряжения.Блок 2 содержит операционный усилитель 8, к выходу которого подключены катодосновного детектирующего диода 9 и анод вспомогательного детектирующего диода 10,Анод диода 9 и катод диода 10 соответственно через резисторы 11 и 12 подключены к инвертирующемиу входу операционного усилителя 8. Инвертирующий вход операционного усилителя 8 через резистор 13 соединен с выходом регулируемого усилителя 1,Анод диода 9 через резистор 14 подключен к потенциальному выводу конденсатора 15, к выводу которого подключен вход инвертирующего усилителя 16, Другой вывод конденсатора 15,соединен с общим приводом. Катод диода 10 подключен к потенциальному выводу конденсатора 17, другой вывод которого соединен с.общим проводом. Точка соединения выводов резистора 12 и конденсатора 17 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения, неинвертирующий вход которого через резистор 19 соединен с входом блока 3 с регулируемыми параметрами. Между выходом операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения и потенциальным выводом конденсатора 15 включен диод 20, полярность включения которого соответствует поусилителя блока 6 сравнения опорного напряжения (Оопор)При положительной полярности выходного напряжения блока 2, напряжение Оопор должно выбираться положительной полярности.В исходном режиме в отсутствие входного напряжения сигнала (Овх ф 43), с выхода операционного усилителя блока 6 сравнения на управляющий вход регулируемого усилителя 1 поступает напряжение постоянного тока отрицательной полярности; при этом регулируемый усилитель 1 функционирует в режиме максимального коэффициента усиления (Кмакс)При поступлении на вход регулируемого усилителя 1, например нарастающего непрерывного гармонического сигнала (Овх), на его выходе выделяется напряжение максимальной амплитуды (Овыхмакс), которое поступает на вход блока 2, Напряжение удвоенной амплитуды положительной полярности (Овых 2) с выхода блока 2 поступает . одновременно на.вход блока 3 с регулируемыми параметрами и через резистор 19 на неинвертирующий вход операционного усилителя дополнительного блока 18 сравнения, на инвертирующий вход которого с потенциального вывода . конденсатора 17 поступает продетектированное напряже- НИЕ ПОЛОжИтЕЛЬНОй ПОЛЯРНОСТИ (Ос 17), В процессе детектирования скорость нарастания напряжения на потенциальном вы-.воде конденсатора 15 (Ос 15) меньше скорости нарастания напряжения на потейциальном выводе конденсатора 17 (Ос 17), При этом Ос 15 по уровню превышает выходное напРЯжение блока 2 (Ос 17 Овыхг). ПРи Ос 17 Овых 2 дополнительный блок 18 сравнения функционирует в нелинейном режиме и на его выходе выделяется напряжение насыщения отрицательной полярности, которым диод 20 переведен в режим непроводимости. Запертый диод 20 практически. на процесс детектирования не влияет. С выхода дополнительного блока сравнения через резистор 21 напряжение отрицательной полярности поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 22. С выхода операционного усилителя 22 напряжение насыщения положительной полярности поступает на катод диода 23 и переводит его в режим непроводимости. Запертый диод 23 не влияет на постоянную времени интегрирования блока 3 с регулируемыми параметрами. По мере нарастания напряжения на выходе блока с регулируемыми параметрами(Овыхз) наступает момент, когда Овыхз ааОопвр. При Овыхз =Оопер на 45 дополнительного блока сравнения диоды 20и 23 переводятся в режим проводимости, через открытые переходы которых происходит разряд конденсаторов 5 и 15. Принудительный разряд конденсаторов 5 и 1550, позволяет значительно сократить временной интервал восстановления АРУ послескачкообразного уменьшения амплитуды,входного сигнала.ВРемЯ РазРЯДа (траз 1) конДенсатоРа 1555 можут быть определено и из выражениятраэ 1 =С 1( прд 1+ГвыхОУ 1 В),где С 1 - емкоСть конденсатора 15;Гпрд 1 - СОПРОТИВЛЕНИЕ ОтКРЫтОГО ДИОДа20; 10Ф152030 3540 пряжение на выходе блока 6 сравнения изменяет свою полярность с отрицательной на положительную, Это напряжение является напРЯжением УпРавлениЯ (Еупр) и постУпает на управляющий вход регулируемого усили- телЯ. По меРе наРастаниЯ Еупр пРоисхоДит уменьшение коэффициента усиления регулируемого усилителя. В установившемся режиме регулируемый усилитель 1 функционирует в режиме минимального коэффициента усиления ( Кмин), Временной интервал изменения коэффициента усиления регулируемого усилителя от Кмакс до Кмин определяется постоянной времени устройства АРУ (Тдру), величина которой может быть представлена выражениемТАРУ =1+ Креггде Тз - постоянная времени блока с регулируемыми параметрами в данном случает Тз=ВС, где К - сопротивление резистора 4;С - емкость конденсатора 5;Крег - коэффициент усиления в цепи обратной связи АРУ,После скачкообразного уменьшения входного напряжения сигнала, при установившемся значении коэффициента усиления регулируемого усилителя (Кмис),происходит резкое уменьшение напряжения на входе блока 2, При этом происходит начальный разряд конденсаторов 15 и 17, ПРИЧЕМ ПОСтОЯННаЯ ВРЕМЕНИ РаЗРЯДа (1 раз 1) конденсатора 15 больше постоянной времени разряда (траз 2) конденсатора 17 (траэ 1 траз 2), По мере уменьшения напряжения на потенциальных выводах конденсатоРов 15 и 17 и Ри траз 1 тразг настУпает момент, когда Овых 2 по уровню становится больше напряжения Ос 17(Овых 2 Ос 17), При Овых 2 Ос 17 напРЯжение на выхоДе опеРаЦионного усилителя дополнительного блока 18 сравнения изменяет свою полярность с отрицательной на положительную, Выходным напряжением положительной полярностиГаыхоУ 1 В - ВЫХОДНОЕ СОПратИВЛЕНИЕ дОполнительного блока сравнения,ПостоЯннаЯ вРемени РазРЯДа (траз 2) конденсатора 5 блока с регулируемыми параметрами определяется из выражения 5.траз 2 ффС 2(Гпрд 2+ГвыхОУ 22)где С 2 - емкость конденсатора 5;гпрд 1 - сопротивление открытого диода23;ГаыхоУ 22- ВЫХОДНОЕ СОПрОтИВЛЕНИЕ ОПЕрационного усилителя 22.Процесс разряда конденсаторов 5 и 15прекращается, когда на их потенциальныхвыводах устанавливается напряжение,пропорциональное установившемуся уровню напряжения (Ос 17) на потенциальном выводе конденсатора 17,При Ос 17 Овца напряжение на выходеоперационного усилителя дополнительногоблока 18 сравнения с большой скоростью. 20изменяет свою полярность с положитель. ной на отрицательную, при этом диоды 20 и23 переводятся в режим непроводимости,После прекращения разряда конденсатора 5 напряжение на выходе блока 3 с 25регулируемыми параметрами по уровнюстановится меньше напряженияОопор(Оолор Овыхз),При Оооор Оыхз напряжение управлеНИя (ЕУор) На ВЫХОДЕ бЛОКа СраВНЕНИя ИЗМЕняет свою полярность с положительной наотрицательную, при этом коэффициент усиления регулируемого усилителя 1 изменяет свою величину с Кицан до Кмакс. Так как 1 раз 1 ТАРУ трвз 2 В УСтРОйСтВЕ 06 ЕСПЕЧИВЭ- ется уменьшение отношения времени восстановления к времени установления за счет принудительного разряда конденсаторов 5 и 15.Формула изобретения Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее регулируемый усилитель, между выходом и управляющим входом которогО включен регулятор, содержащий первый и второй детекторы, выполненные с разными постоянными времени, входыкоторых являются входом регулятора, блок сравнения, один вход которого являет- . ся входом для подачи опорного напряжения, а выход является выходом регулятора, и дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам первого и второго детекторов соответственно, а выход подключен к управляющему входу блока с регулируемыми параметрами, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, блок с регулируемыми параметрами выполнен в виде фильтра нижних частот с управляемой постоянной времени разряда, вход управления которого является управляющим входом блока с регулируемыми параметрами, а детектор с большей постоянной времени снабжен цепью разряда, вход управления которой подключен к выходу дополнительного элемента сравнения,1732428Составитель Н,Балагурактор Г.Гербер Техред М,Моргентал Корректор Р.Петрова Заказ 1588 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,