Устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК ОЗ 6 3/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТ.ОТКРЫТИЯ АНИЕ ИЗОБРЕТЕ СК.Пенобщепринятых сх вводимого аттен давалось до сих и у отсутствия дост ых схем управлен рами,азвитие цифровой ники позволило ра высокоточные схе емах управления отюатором ослабления ор особого значения вточно точных и наия указанными аттесчету непр в сил дежн нюатоР интегральной схвзработать в этой обмы управления, что мотех ласти К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Украинский заочный политехнинститут им. И.З.Соколова(56) Дзехцер Г.Б. Проектирование широкополосных устройств управления СВЧ-мощностью на рЧ-п-диодах, ж, Техника средств связи, сер, Радиоизмерительная техника, вып. 5, 1977, с. 119.(54) УСТРОЙСТВО С ПРОГРАММИРУЕ МЫМ И КОНТРОЛИРУЕМЫМ РЕГУИзобретение относится. к радиотехнике и может быть использовано в качестве отсчет- ного и программного устройства при регулировании мощности в трактах приемно-передающей радиоаппаратуры различного назначения в радиотехнической промышленности и связи, где в качестве устройств с регулируемым коэффициентом передачи широко используют электрически управляемые аттенюато 5 Ц, 1774 Ы ЛИРОВАНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ(57) Использование: радиотехника приемно- передающая аппаратура. Сущность изобретения; устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи содержит дискретный аттенюатор, формирователь управляющего сигнала, индикатор, формирователь импульсов опроса, включающий генератор импульсов, счетчик, дешифратор и элемент задержки, элементсравнения, В устройстве осуществляется контроль эа прохождением управляющего сигнала, что позволяет выявить отказ в любом элементе цепи формирования управляющего сигнала, 2 ил. выдвинуло насущную необходимость реализовать систему отсчета и контроля в устройствах с регулируемым коэффициентом передачи,Известен электрически управляемый аттенюатор(см. авт. св, М 1078506, кл, Н 01 Р 1/22), содержащий линию передачи с р+ п-диодами, источник управляющего напряжения, источник питания и управляющий транзистор, коллектор которого соединен с рп-диодами, а база подключена к источнику напряжения, резистивный делитель, п транзисторов, При этом эмиттер управляющего транзистора подключен к резистивному делителю и эмиттеру первого транзистора, который соединен по схеме с общим коллектором, Эмиттеры остальных итранзисторов подключены к соответствующим отводам резистивного делителя, аих коллекторы и базы соединены соответственно с коллектором и базой управляющего транзистора.Недостаток устройства - отсутствие масштабирования вводимого ослабления,т.к, существующее дискретное управление не определяет абсолютных величин коэффициента передачи и, кроме того, не индицируется срабатывание отдельнцхсоставляющих резистивного делителя, что не дает возможности оценивать динамику работы делителя и снижает точность контроля.Известно устройство для изменения масштаба входного сигнала (см. авт. св. М 417862, кл, Н 01 Р 1/22), содержащее делитель напряжений, соединенный через контакты реле с усилителем, сравнивающие элементы, реверсивный счетчик, через диодную матрицу и вентили подключенный кцифровому индикатору и к обмоткам реле, амплитудный детектор, включенный между выходом усилителя и общим входом сравнивающих элементов, выходы которых подключены к входам сложения и вычитанияреверсивного счетчика через дополнительно введенные ключи, управляющие входи которых соединены с выходами первого и последнего вентилей соответственно. Недостаток устройства - невысокая точностьконтроля, т,к. индикатор подключен к выходам группы вентилей, что не позволяет контролировать состояние последующих звеньев устройства, реле и их контактов, резистивного делителя. В результате отказодного из них не обнаруживается. Кроме того, определить отказ даже контролируемых элементов невозможно, т.к, показанля имеощегося индикатора сравнить не с чем и судить о точности работы невозможно. Поимеющейся индикации можно судить только о динамив работы устройства.Наиболее близок го технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению программируемыйотсчетный ступенчатый апенюатор на р+идиодах (см. журнал "Техника средств связи", серия "Радиоизмерительная техника", М.; вып. 5, 1977, с, 1 - 19; статья Г.Б.Дзехцера 10 152040"Проектирование широкополосных устройств управления СВЧ-мощностью на рЧ- и-диодах). Указанный аттенюатор содержит Й-разрядный дешифратор, М-канальный переключатель, блок индикации, инвертор,блок токозадающих ключей, РК-апенюатор.Устройство работает следующим образом, Входной сигнал. подается на полупроводниковый управляемый аттеноатор, коэффициент передачи которого определяется значением И-разрядного цифрового кода на входе дешифратора, который поступает от дистанционного управляющего устройства. Дешифратор преобразует полученный код в командууправления переклочателем, которая с выхода дешифратора поступает на вход М-канального переключателя, где по полученной команде формируется напряжение управления токозадаощими ключами. Сформированное напряжение с помощью инвертора согласуется с уровнями управления токозадающих ключей и поступает на вход блока указанных ключей. В данном блоке по пришедшему сигналу срабатывают ключи, соответству ощие заданному дискрету ослабления и коммутирующие ток на общую нагрузку (диоды аттенюатора). Уровень ослабления определяется величиной тока, задаваемой токозадающим ключом или группой ключей, причем определенному ключу или группе ключей соответствует заданное ослабление. Предусмотрена индикация работы программируемого отсчетного ступенчатого аттенюатора на р+и-диодах по состоянию М-канального переклочателя. Группа диодов РК-аттенюатора управляется своим трехразряднцм дешифратором и блоком токоэадающих клочей.Недостаток данного устройства в том, то при отсчете ослабления, вносимого РЮ- аттенюатором в тракт СВЧ, индицируется только команда, пришедшая с ч-разрядного дешифратора; т.е. задающее воздействие, В связи с указанным любой сбой в работе инвертара, блока токазадающих ключей не обнаруживается, что снижает точность контроля, Существенным недостатком устройства является также отсутствие информации о пришедшей управляющей команде, т.к. индикатор фиксирует данные о работе дешифратора и У-канального переключателя. Последнее снижает точность контроля иэ-за отсутствия идентификации сбоя в работе дешифратора или М-канального переключателя.Цель изобретения - повышение точности контроля за счет введения полного прослеживания исполнения задающего воздействия.Поставленная цель достигается тем, что в устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэфФициента передачи, содержащее дискретный аттенюатор, к управляющему входу которого подключен формирователь управляющего сигнала, включающий блок токозадаощих ключей, выходы которого являются выходом формирователя управляющего сигнала, а каждый из токозадающих ключей выполнен на транзисторе с токоограничивающим ре35 ющего сигнала, а токозадающие ключи 50 выполнены на транзисторах Т 1 Тп с токоограничивающими резисторами Я 1.Вп каллекторной цепи, индикатор 3, подключенный к формирователю 2 управляющего сигнала,зисторам в коллекторнай цепи, и индикатор, подключенный к формирователю управляющего сигнала, при этом входы формирователя управляющего сигнала являотся входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, согласно изобретению, введены формирователь сигналов опроса в виде последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика и дешифратора, выходы разрядов которого являются выходами формирователя сигналов опроса., выход сигнала сброса дешифратора подключен к входу сброса счетчика и элемента задержки, включеннога между выходом генератора импульсов и ч-входом дешифратора, и элемент сравнения, входы которого подключены к входам кода требуемого коэффициента передачи устройства и выходам индикатора, входы которого подключены к коллекторам транзисторов блока токозадающих ключей формирователя управляющего сигнала, индикатор выполнен в виде инверторов, входы которых являются входами индикатора, элементов И-НЕ, адни входы которых подключены к выходам инверторов, а другие являются управляющим входом индикатора, и паследоьателько соецикенных элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов И - НЕ, счетчика и элемента памяти, выход которото является выходом индикатора, причем управляющие входы индикатора подключены к выходам формирователя сигналов опроса, Вход сброса счетчика и вход записи элемекта памяти индикатора подключены соответственно к выходу сигнала сброса и выходу старшего разряда дешифратора формирователя сигналов опроса.На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг, 2 представлены временные диаграммы процесса сравнения кодов,Устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи содержит дискреткый аттенюатор 1, к управляющему входу которого подключен формирователь 2 управляющего сигнала, включающий блок О токозадающих ключей, выходы которого являются выходом формирователя 2 управляпричем входы формирователя 2 являются входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, формирователь 4 сигналов опроса в виде последовательно соединенных генератора 6 импульсов, счетчика 0 8 и дешифратора О 9, выходы разря 15 20 25 30 дов которого являются выходами формиоавателя 4 сигналов опроса, выход М сигкдла сброса дешифратора О 9 подключен к входу сброса счетчика О 8 и элемента О 10 задержки, вклокоченного между выходам генератора 6 импульсов и Ч-входом дешифратора 0 9, и элемент 5 сравнения, выходы которого подключены к входам кода требуемого коэффициента передачи устройства и выходом индикатора 3, входы которо о подключены к коллекторам транзисторов Т 1 Тп блока О токазадающих ключей формирователя 2 управляющего сигнала, индикатор 3 выполкек в в;,де инверторов 03,1.03.гп, входы которых являются входами индикатора 3, элементов И - НЕ 04.104.гп, адни входы которых подключены к выходам инверторов 03.103.а, а другие являются управляющим входсм индикатора 3 и последовательно соединенных элементов ИЛИ 05, входы которых подключены к выходам элементов И-НЕ 04.104,гп, счетчика В б и элемента Р 7 памяти, выход которого является выходом индикатора 3, причем управляющие входы индикатора 3 подключены к выходам формирователя 4, вход сброса с етчика О б вход записи элемента 0 7 памяти индикатора 3 подклочекы соогветственко к выходу Мс сигнала сброса и выходу Мз старшего разряда дешифратора О 9 формирователя 4 сигналов опроса.Устройство работает следующим образом, В исходнол состоянии регулируемый радиосигнал падается на вход дискретного аттекюатора 1, коэффициент передачи которого определяется значением М-разрядного цифрового кода на входе дешифратара О 1 блока А формирователя 2 управляющего сигнала, который поступает от дистанционного управляющего устройства. Логическая команда с выхода дешифратора О 1 поступает на вход М-канального переключателя блока В формирователя 2 управляющего сигнала. М-канальный переключатель предназначен для прсобразования логической команды дешифратора О 1 в команду управления токовыми ключами блока О формирователя 2 управляющего сигнала, Указанная команда позволяет включить токовые ключи, соответствующие номеру выхода дешифратора 01 и выключить ключи, работающие перед этим. В конкретном устройстве дешифратор 0 1 содержит микросхему 13 ЗИДЗ с инверсными выходами, в связи с чем М-канальный переключатель в блоке В, построенный на элементах И-НЕ серии 1 ЗЗЛАЗ, воспринимает логический нуль с выхода дешифратора О 1 как логическую команду на включение соответствующих токозадэющихключей, Поскольку имеется только один логический выход дешифратора О 1 на каждую кодовуга комбинацию, а для задания необходимого управляющего тока на дискретный аттенюатор 1 в конкретном устройстве требуется разное число параллельно работающих ключей, раэветвление команды с дешифратора О 1 на несколько такоэадающих ключей осуществляется с помощью М-канального переключателя и инверторов блока С формирователя 2 управляющего сигнала. Укаэанные команды поступают на вход блока 0 транзисторных токозадающих ключей, В коллекторах транзисторов Тг,.;Тр токозадающих ключей стоят сопротиоления Йгйрг, определяющие ток через открытый ключ.В конкретном примере устройства аттенюатор собрали на шести р-п-диодах, включенных параллельно тракту несущей частоты. Под действием тока, задаваемого таказадающими ключами блока О, р-и-диоды начинают шунтировать тракт несущей частоты, внося в него определенное ослабление, характеризуемое числом дискретов оеличины затухания радиосигнала. Гри настройке коллекторные сопротивления Вгйрэ такозадающих ключей блока О подбирают таким образом, чтобы включению тех или иных ключей под действием кодовой команды соответствовал определенный ток одновременно через осе р-и-диоды аттенюатара, который в результате вносит о тракт соответствующее ослабление.Все шесть аскадо включенных о тракт р+и-диодов представляют собой общую нагрузку в змиттерах токаэадающих ключей, ПОскОлькУ состояние транзисторов Тг.Тр таказадающих ключей па коллектору контролируется с помощью инвертороо 03.103,гп индикатора 3, с выходов последних на первых входах двухвходавых логических элементов И-НЕ 04.1.04,в появляются сигналы, соответствующие изменившемуся состоянию транзисторов ТгТгр токаэаяающих ключейг.Например, переход транзисторао ТгТрэ в открытое состояние при полном насыщении саотоетстоует логическому нулю на входе инверторав 03.103 л (на коллекторе открытого транзистора-близкое к нулю напряжение при включении транзистора па схеме с общим змиттером), а на первые входы элементов 04.104.пг с иноертаров 03.103.гтг поступают логические единицы. Для индикации и контроля введенного ослабления требуется определить количество включенных токозадающих ключей. Опрос состояния ключей производится с помощью формирователя 4 сигналов опроса. Формирователь 4 представляет собой распределитель импульсов, предназначенный для последовательной передачи импульсоо ат генератора тактовой частоты 5 (ГТИ) 6 посредством счетчика О 8 на один изМ выходов дешифратора О 9 в зависимости от порядкового номера импульсов последовательности. С выходов дешифратара О 9 опросные импульсы поступают на управля ющие входы индикатора 3, образованныевторыми входами элементов 04/104.п.Хотя дешифратор 0 9 - статический элемент, поступающие на ега Ч-вход стробируэащие импульсы с элемента О 10 задержки 15 позволяют формировать опросный сигнал ваиде импульса.По импульсным опросным сигналам свыхода объединяющего элемента О 5, на входы которого сигналы о виде импульсов 20 поступают с элементов 04.1,04 л пачкаимпульсов поступает на счетчик 0 6, Число импульсов в пачке равно числу открытых токозадающих транзистороо Тг.Тр, Укаэанное число о виде кода с выхода счетчика 25 О 6 поступает о элемент 0 7 памяти, кудазаписывается опросным импульсам Мз. Выходы элемента 0 7 памяти используются для непосредственной цифровой индикации и одновременно подключены на вторые охо ды элемента 5 сравнения кадао, на первыхвходах которого управляющим внешним устройством держится заданная команда на ослабление как минимум до получения сигнала Тотаонасть". Данный сигнал указыва ет на соответствие отработанной командызаданной на входе устройства, Па опросному импульсу Мс абнуляются счетчики О 6, О 8, поскольку результат контроля ужехранится в элементе 0 7 памяти. Затем цикл опро са повторяется, на элемент 0 7 памятихранит информацию, полученную в пред- идущем цикле, до окончания последующего, цикла опроса. Отсутствие сигнала, Тотовность" указывает на несовпадение входной 45 информации и функционального состоянияаттен оатора. В результате автоматически обнаруживается отказ, Проверив входную команду и сравнио ее с показаниями индикатора, можно установить и цепь отказа. В 50 конкретном примере устройства включениюкаждого токозадающего ключа соответство-вало ослабление в 1 дБ. В связи с этим счетчик 0 6 образует на выходах числовой кад, соответствующий величине введенного 55 ослабления с дискретом в 1 дБ,На фиг. 2 приведены временные диаграммы г 1 роцесса Сравнения кадао(заданного и опросного) для случая трехразряднаго параллельного двоичного кода, соответствующего числу два. По указанной команде30 35 50 включаются два токозадающих ключа на транзисторах Т 1 и Т 2 (фиг. 1), По первому тактовому импульсу цикла опроса контролируется наличие перехода в открытое состояние транзистора Т 1, по второму - транзистора Т 2. При условии, что оба транзистора находятся в режиме полного насыщения, на выходе элемента О 5 появляются следуюшие друг за другом два импульса, поступая на счетный вход счетчика О 6. Поскольку на вход устройства поступила команда на включение двух ключей, при безотказной работе устройства на выходе счетчика О 6 по окончании цикла опроса появляется код числа два, и в память О 7 записывается указанный код, Так как на первом входе элемента 5 сравнения держится входная управля,ощая команда, а на втором его входе по окончании цикла опроса с выхода памяти О 7 появляется код числа два, на сго выходе формируется сигнал Готовность", информирующий внешнее управляющее устройство о выполнении заданной командьь При разных числовых кодах на входах элемента 5 сравнения сигнал "Готовность" отсутствует. Значит, по окончании цикла опроса внешнее управляющее устройство не получает подтверждения об исполнении заданной команды, и в результате не поступает следующая команда, а система информируется о наличии отказа. Использование изобретения позволяет синхронизировать поступление управляющих команд с процессом их отработки, что исключает, например, пере- регулирование в системах автоматического регулирования, позволяет автоматически выявлять отказ в любом исполнительном звене вплоть до элементов обьекта управления. Принципы, заложенные в описанное устройство, могут быть использованы и при других типах аттенюаторов или способах управления ими.Например, в аттенюаторах на дискретных сопротивлениях переключение последн их происходит с помощью реле. Контролируя состояние контактов реле и сравнения результат с управляющей командой, можно также синхронизировать исполнение команд и выявлять отказ в любом звене устройства, Или другой пример, В р+и-диодном аттенюаторе ослабление вводится токоэадающим ключом, соответствующим данной команде, остальные выключены. Тогда подсчитывается не количество включенных кл 1 очей, как по изобретению, а порядковый номер ключа. В этом случае счетчик считает импульсы формирователя сигнала опроса, а импульс, возникающий в результате обнаружения открытого транзистора токозада 1 ощего ключа, останавливает работу счетчика. В результате порядковый номер, записаннцй в счетчике, указывает на введенное ослабление.Формула изобретения Устройство с программируемым и контролируемым регулированием коэффициента передачи, содержащее дискретный аттенюатор, к управляющему входу которого подключен формирователь управляющего сигнала, включающий блок токозадающих ключей, выходы которого являются выходом формирователя управляющего сигнала, а каждый иэ токоэадающих ключей выполнен на транзисторе с токоограничивающим резистором в коллекторной цепи, и индикатор, подключенный к формирователю управляющего сигнала, при этом входь, формирователя управляющего сигнала являются входом кода требуемого коэффициента передачи устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в;стройство введен формирователь сигналов спроса, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, счетчика и дешифратора, выходы разрядов которого являются выходами формирователя сигналов опроса, а выход сигнала сброса дешифратора подключен к входу сброса счетчика, и элемента задержки, включенного между выходом генератора импульсов и Ч-входом дешифратора, и элемент сравнения, входы которого подключены входам кода требуемого коэффициента устройства и выходам индикатора, входы которого подключены к коллекторам транзисторов блока токоэадающих ключей формирователя управляющего сигнала, индикатор выполнен в виде инверторов, входы которых являются входами индикатора, элементов И-НЕ, одни входы которых подключены к выходам инвертора, а другие являются управляющим входом индикатора, и последовательно соединенных элемента ИЛИ. входы которого подключены к выходам элементов И - НЕ, счетчика и элемента памяти. выход которого является выходом индикатора, причем управляющие входы индикатора подключены к выходам формирователя сигналов опроса, вход сброса счетчика и вход записи элемента памяти индикатора подключены соответственно к выходу сигнала сброса и выходустаршего разряда дешифратара Формирователя сигналов опроса,Составитель А. КорсуновТехред М.Моргентал актор И, Шубина Корректор А. долинич Заказ 3934 Тираж ВНИИПИ Государственного коми 113035, Москвизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Явуиъ щпмираЬ жалю 4 ЮгМЪКг алрап 7 Кили ЗФРМЕЖ 77 ЮЮ 5 Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР