Устройство автоматической регулировки усиления

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях промежуточной частоты радиоприемников. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) содержит N-разрядный регулируемый усилитель 1, компаратор 2, формирователь управляющих сигналов 3, N-разрядный двоичный счетчик 4, цепи задержки отключения 5, дополнительные каскады 6, резисторы 7 и ключи 8, образующие N-разрядный регулируемый усилитель, и делитель с переменным коэффициентом деления 9, входной элемент И-НЕ 10 и одновибратор 11, образующие формирователь управляющих сигналов. Увеличение быстродействия в устройстве АРУ достигается за счет изменения интервалов сравнения формирователем управляющих сигналов 3, причем эти интервалы увеличиваются при включении старших разрядов, начиная со второго. Точность регулирования увеличивается с помощью дополнительного увеличения интервала сравнения в конце регулирования на два периода для подавления перепадов напряжения управления, а также за счет того, что цепи задержки отключения 5 выполняют роль фильтров, устраняя резкие броски напряжения управления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

сОюз сОВетсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (g1)5 Н 03 G 3/20

ГОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гкнт сссР (21) 4437616/24-09 (22) 06., Об „88 (46) 15.,07.,90. Бюл „¹ 26 (72) Н, С., Бабицын (53) 621. 396, 662 (088 „8) (56) Патент Японии Р 59-35524,, кл. Н 03 С 3/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУJIHP0BKH УСИГЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях промежуточной частоты радиоприемников., Цель изобретения — повышение быстродействия., Устройство автоматической регулировки усиления (ЛРУ) содержит N-разрядный регулируе мый усилитель 1, компаратор 2, формирователь управляюцих сигналов 3, Nразрядный двоичный. счетчик 4, цепи задержки отключения 5, дополнительные

2 каскады. 6, резисторы 7 и ключи 8, образующие N-разрядный регулируемый усилитель, и делитель с переменным коэффициентом деления 9, входной элемент

И-НЕ 10 и одновибратор 11, образукяцие формирователь управляющих сигналов.

Увеличение быстродействия в устройстве ЛРУ достигается эа счет изменения интервалов сравнения формирователем управляюцих сигналов 3, причем эти интервалы увеличиваются при включении старших разрядов, начиная с второго.

Точность регулирования увеличивается с помощью дополнительного увеличения интервала сравнения в конце регулирования на два периода для подавления перепадов напряжения управления, а также эа счет -ого, что цепи задержки отключения 5 выполняют роль фильтров, устраняя резкие броски напряжения управления., 2 з,,п, ф-лы, 4 ил.

1578803

Изобретение относится к радиотех- ного двоичного счетчика 4, регистра нике и может быть использовано в уси- 14 cpâèãà и счетного триггера 17.Втоли елях промежуточной частоты радио- рой, третий и четвертый тактовые имприемников. пульсы делятся по частоте на два счетЭ

Цель изобретения — повышение быст- ным триггером 17 и поступают на счетродействия, а также повышение точнос- ный вход N-разрядного двоичного счетти регулирования. чика 4. При поступлении второго и четНа фиг. 1 представлена структурная вертого тактовых импульсов N-разрядный электрическая схема устройства; на 10 двоичный 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- 8„1, а затем 8„2, отключая при этоы ства; на фиг. 3 и 4 представлены диа- ключ 8.1„ Дальнейшее переключение Nграммы, поясняющие работу устройства 1,5 разрядного двоичного счетчика 4 после для случая И = 4. включения ключа 8.2 производится не

Устройство автоматической регули- шестым, а седьмым импульсом, так как в ровки усиления содержит N-разрядный работу включается ДПКД 9. В предшестрегулируемый усилитель 1, компаратор вующем состоянии счетчика 0001 уро2, формирователь 3 управляющих сигна- 70 вень логической "1" на первом инфорлов, N-разрядный двоичный счетчик 4, мационном выходе ДПКД 9, инвертированцепи 5 задержки отключения, а также . HbIA в логический ".0" элементом И-HE усилительные каскады 6 „..6 N, резис- 12,,1, через ключ 13Äi подается на вход торы 7,..7 и ключи 8„...8 Ns образу" (И-") регистра 14 сдвига. Третий H ющие N-разрядный регулируемый усили- 2g четвертый тактовые импульсы записывают тель, и ДПКД 9, входной элемент И-НЕ в разряд (N-1) регистра 14 уровень ло10 и одновибратор 11, образующие фор- гического "0" (фиг.3e). Одновременно мирователь управляющих сигналов. четвертый тактовый импульс сдвигает

ДПКД 9 содержит элементыИ-НЕ 12 ° .. логический "0" в разряд N регистра 14

„„.12 < „ ключи 13 .„.13 „ регистр 14 30 сдвига (фиг,Зж и через переключатель сдвига, переключатель 15, элемент И 15 и элемент И 16 устанавливает счет16 и счетный триггер 17.

1 ный триггер 17 в нулевое состояние с

Устройство 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 (N-3)

35 новибратора 11 уровень логического регистра 14 сдвига, логическую "1", "0". N-разрядный двоичный счетчик 4, шестой тактовый импульс сдвигает ее регистр 14 сдвига и счетный 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 счетN-разрядный регулируемык усилитель 1 ный триггер 17 в единичное состояние, работает с максимальным усилением,, Ðå- при этом N-разрядный двоичный счетчик гулирование усиления начинается при 4 устанавливается в состояние 0011, превышении напряжения на выходе N-раз- вторично включая ключ .8.1. Девятый рядного регулируемого усилителя 1

45 тактовый импульс перебрасывает N-раз(фиг. 3a) эталонного напряжения. При рядный двоичный счетчик 4 в состояние каждой положительной полуволне, превы- 0100, 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, ныл» импульс (фиг.Зб). Импульсы инвер- 50 так как в предыдущем состоянии 00l1 тируются входным элементом И-НЕ 10 и в регистр 14 сдвига записались логипоступают 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- 3-разрядного двоичного счетчика 4 в вый тактовый импульс запускает одно- 55 состояния 0101„ 0110, 0111, 1000, поввибратор 11 и Hà его выходе устанав- торяющие первые четыре переключения. ливается уровень логической "1" В состоянии 1000 N-разрядный двоичный (фиг.Зг), разрешающий работу N-разряд- счетчик 4 находится в течение пя-.и

15788 тактов, 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 8„1 сравнение выходного напряжения с эталонным и включение ключа 8,2 производится через два такта. После каждого включения ключа 8.2 сравнение производится через три такта, после включения ключа 8,3 — через четыре такта и после включения ключа

8.4 — через пять тактов.

Огибающая сигнала на выходе четырехкаскадного усилителя, имеющего задержки в каждом каскаде усиления

20 нс, задержки в цепи обратной связи

30 нс для всех разрядов, задержку в цепях 5.1 — 90 нс, 5.2 — 70 нс, 5.3

50 нс. Период синусоидального сигнала

20 нс имеет вид (фиг.3з), где на оси времени обозначены цифрами моменты сравнения напряжения на выходе с эта- .25 лонным. Первая ступень снижения напряжения на выходе N-разрядного регулируемого, усилителя 1 появляется на выходе через время, равное задержке в цепи обратной связи, т.е. через 30 нс. 30

Вторая ступень достигает выхода через

50 нс после второго сравнения, а ступень отключения первого ключа 8.1 должна была прийти на выход через 120 нс после второго сравнения,(на фиг.3з по35 зано пунктиром), но до его отключения после третьего сравнения, поступает сигнал на вторичное его включение„После четвертого сравнения спустя 70 нс появляется ступень включения третьего 40 ! кл.оча 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 вто- 5 рое 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 кодо-55 вой группы импульсов, обеспечивая подавление помех в переотраженных от местных предметов импульсов. Необходимое время устанавливается изменени03 б ем длительности импульса одновибратора 11. После окончания импульса устройство устанавливается в исходное состояние с максимальным усилением.

Дополнительная задержка сравнения в конце процесса регулирования иллюстрируется фиг. 4. На графиках фиг. 4а, б,в,г,д изображены условно без ограничения огибающие выходного сигнала при различных уровнях входного сигнала . На графике 4е изображено напряжение логического уровня на выходе первого разряда счетчика. Графики представлены для четырехразрядного устройства, причем вход (N-1) регистра сдвига не используется, ключ 13.1 разомкнут, а вход схемы И 16 подключен к выходу (Н вЂ” 1) регистра 14, В этом случае включение первых двух ключей происходит с одинаковыми интервалами, а после включения ключа 14.3 производится увеличение интервала сравнения на один период, после включения четвертого разряда — на два периода. В результате провалов в .огибающей ниже эталонного напряжения, обусловленных цепями задержки отключения, происходит пропуск срабатывания компаратора.

На графике фиг. 4а провал в огибающей приводит к пропуску двух периодов в точках А и Б, затем после медленного повышения напряжения, происходящего при отключении ключа первого разряда, происходит окончательное сравнение.

На графике фиг„4б уровень напряжения на выходе превышает сумму ослаблений аттенюаторов первого и второго разряда, поэтому пропуска срабатывания в предыдущих точках нет., Пропуск поФ является после. срабатывания третьего разряда в точках В и Г. На графике фиг.4в остается один пропуск в точке

В и появляется два пропуска в точках

Д и Е, На графике фиг.4г пропуски смещаются 23 точки К и Л. При уровне сигнала изображенном а графике фиг.4д пропуски происходят в точках 11 Н и П, 1 это соответствует максимальному времени регулирования, которое для данного варианта включения ДПКД 9 ""оставляет около 1,5 мкс, при частоте входного сигнала 25 МГц. Провалы напряжения огибающей в начале регулирования превышают порог ограничения, а провалы в конце регуЛирования фильTруются узкополосным фильтром приемника после усиления и не искажают формы импульсов.

i5 78803

К>почи 13.1..„13,N-2 и переключатель

15 (фиг.2) предназначены для ручного переключения режима работы ДПКД 9.В изображенных на фиг.2 положениях ключей

П ПЕрЕКЛЮЧатЕПя ДЛКД 9 уВЕЛПт1ИВаЕТ ИНтервалы между сравнениями при включении старших разрядов начиная с второго. Это обеспечивает максимальное быстродействие в случае выбора оптимальной для устройства ЛРУ тактовой частоты (частоты усиливаемого сигIIBTIB) .

Точность регулирования увеличивается путем дополнительного увелтлчения ин-тервала сравнения в конце регулиро15 вания на два периода путем подавления перепадов напряжения управ>1ешля, а также в результате того что цепи за-: держки отключения выполпятот роль фильт-. ров, устраняя резкие броски напряже2б нтия, !

Цепи задержки 5.1..„5„N--1 Откл>0ча- ют младшие разрядь. аттенюатора после ! того, как ступенька снижения нат|ряжениЯ От cTBPIIIPT О PBЗРЯДа пРОЙДет сООт" ветству>0щий разряд аттенюатора о 11ри этом выбросы полностью подавляются (фиг.Зз),.

Кроме прямого уве>азучен>ля быстродейЗО ствия цепи задержки отключения позволяют сократить время регулирования также BB сче того, что увеличение точности регулирования достигается увеличением интервалов между сравнениями не прн каждом вклю1ении старших разрядов, а только в конце процесса регулирования. Достигается это тем, что время задержки для каждого разряда увеличено, например на два такта, как .показано на фиг. 4. по сравне11и10 с

ВРЕМЕНЕМ,. НЕОбХОдИМЬт: дЛя ПодаВЛЕНИя выбросов. дПКд предназначен для увеличения быстpoдейcтв>т11 и уreм изм-нe н1тл интер;" валов времени между сравнениями выходИОГО напряжения с эталОнным I3 зависи мости от времени распространения с.1гнала от каскадов до компаратора„Цепи задержки предназначены для увеличения 5О быстродействия путем уменьшения дли=.

ТЕЛЬНОСТИ ПЕРЕХОДНЬ1Х ПРОЦЕССОВ 11ОСЛЕ переключения разрядов, а гакже для увеличения точности регулирования путем уменьшения амплитуцы переходных у процессов и путем дополнительного увеличения интервалов в конце процесса регулирования. формула изобретения

1. Устройство автоматической регулировки усиления, содержащее N-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 компаратора, и N-разрядный двоичный счет--ик, 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 счет-ика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч:0О, ;. пель>0 повышения быстродействия, И--р 1зрт.цньп1 регулируемый усилитель выполнен в виде И последовательно соедиНЕН1тЬ,С уСИЛИтЕЛЬНЫХ КаСКадОВ, НараЛлельно выходу ка>тдого из которых включены последовательно соединенные резис-,. тор и клю.-т, а формирователь управляющих си: налов выполнен в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, входного элемента И-НЕ и одновибратора, причем первый вход входного элемента И-НЕ является первым входом формирователя управляющих сигналов, второй вход является входом стробирования формирователя управляющих сигналов, выход входного элемента И-НЕ соединен с, входом синхронизации одновибратора H тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход установки одновибратора соединен с вторим входом входного элемента И--НЕ, выход одновибратора соединен с управляющим входом делителя частоты. с переменным коэффициентом деленил и входом сброса И.-разрядного двоичного счетчика, N-1 информационных входов делителя частоты с переменным коэффи" циен .ом деления соединены с соответствующими выходамИ И-разрядного двоичного счетчика, а выход делителя астоты с переменным коэффи1>иектом деления является тактовым выходом фс,>мирователя управляющих сигналов.

2. Устройство по п. 1, о т л т.— ч а ю щ е е с я тем, что делитель

ЧастотЬт С ПЕРЕМЕННЫМ КОЭффИЦИЕНтОМ деления содержит N---1 элементов И-НЕ, (И-2) ключа, N-разрядный регистр сдвига, переключатель., элемент И и

1578803, счетный триггер, причем вход синхронизации регистра сдвига и счетный вход счетного триггера являются тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход сброса

5 регистра сдвига и первый вход элемента И являются управляющим входом дели теля частоты с переменным коэффициентом деления, выход счетного триггера является выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первые входы N-1 элементов И-HE являются N-1 информационными входами делителя частоть с переменным коэффици- 15 ентом деления, при этом первый вход каждого предыдущего элемента И-НЕ подключен к одному из входов каждого из последующих элементов,И-НЕ, выход (N-i)-го элемента И-HE подключен к первому разряду N-разрядного регистра сдвига, между выходом каждого из где j = 1,...,N-2,элементов И-НЕ и входом (N-j)-ro разряда N-разрядного регистра сдвига включен ключ, входы переключателя подключены к выходам

N-разрядног регистра сдвига, выходк второму входу элемента И, выход которого 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 N-1 цепи задержки отключения, причем управляющие входы, кроме N-ro, N-разрядного регулируемого усилителя соединены с соответствующими выходами N-разрядного двоичного счетчика через соответствующую цепь задержки отключения,при чем постоянная времени задержки И-й цепи задержки отключения, где M = 1,.„ ...,N-1, больше постоянной времени задержки входного сигнала в (N+1-М) каскадах И-разрядного регулируемого усилителя.

1578803 0 00 00«0 00 0 0 0 0 0 й70/ 0I/ 00f

/Л0

7 8

У fo rr !2

700 ганс

0 400 (Риг У

500 б00

0 . 00

Редактор С. Лисина

Заказ 1922

Тираж 659

Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035ð Москвар R-35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород„ ул. Гагарина 101 е

° ° ь

tJ

0зя

Составитель 10. Черных

Техред М.Моргентал Корректор M. Пожо