Устройство для автоматического определен и'

 

Союз Саоетскиз

Социалистическиа

Респубики

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от явт. свидетельства -—

Заявлено ОЗ.V111,1970 (№ 1469646/18-24) М.Кл. 6 06g. 7 52 с присоединением заявки %в

Комитет аа дедам

«забре-ений и открытий ари Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 21.i V.1972, Бюллстонь ¹ 14

Дата опубли..<ования описания 31Л 111.19 2

УДК 621.317.619 (088.8) Аг,торы изобретения

В. В, Губарев, 10. А. Лупенко, 10. К, Постоенко н А. 3. Рейн

Новосибирский электротехнический институт

Заявитель фу ЩИ 1 ", УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕН И

И СТАБИЛИЗАЦИИ ДИАПАЗОНА АМПЛИТУД

СТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области вычис.тительной и измерительной техникii и предняз 1ачено для автоматической установки коэффтгциента усиления, причем такого, что усиливаемый сигнал на выходе устройства имсет востлтнный, равный входному, диа1газоп измене>-:пя амплитуд стационарных детермн1гироианных или случайных сигналов, в котором значения выходных амплитуд могут няходягьс51 с наперед заданной вероятностью нахождения амплитуд входног0 сигнала в диапазоне, ряьяом отношени10 выходного диапазона устройства к полученному коэффициенту усиления входного сшпаля.

Известны усилители с автоматической регулировкой усиления (АРУ), "одержаш,ие усилитель с коэффициентом усиления, детектор огибающей входного сигнала и фильтр низкой частоты. Недостатками известпьтх i:0Tpoffcrn А1тЪ ffpn ис110льзовяпин их J H измерительных 11 вычислительных целей являlOTC5f: — отсутствие строгой, постоянной зависимости параметров сигнала обра" íîé связи от вероятного диапазона изменения амплитуд вход1юго сигналя, т. к. такая зависимость определяется законом распределения амплитуд вход11ого сигнала, а именно, вероятностью превышения некоторого диапазона; — отсутствие регп=трацпи коэффицне.iòà усиления; — нелинейность зав;1симости коэффициента усиления от величины управляющего сигнала

5 обратной связи; — отсутствие цепей, позволяющих осуществлять ручную установку и изменять скоро ть отработки коэффициента усиления, Целью изобретения является улучшение характеристик известных устройств автоматической регулировки . усиления с тем, чтобы обеспечить возможность использования их в измерительных и вычислительных устройствах, предназначенных для .работы со стационарпымп случайными или детерми1шрованпымп сн1нал ами.

Для достижения этой цели в схему АРУ дополнительно к используемым в известных устройствах блокам введены следующие новые

20 блоки: двухполупериодный линейный детектор (блок модуля), блок измерения оценок вероятности превышения границ заданного диапазона, блок сравнения полученных значений оценок вероятности превышения с заданной

2.т ВЕРОЯтНОСтЬ10 ПРЕВЫШЕНИЯ, ДВОИЧНЫЙ РЕВЕРсивпый счетчик и управляемое им цифровое управляемое сопротивление, разряды которого подключены к единичным выходам соответствующих этим разрядам по весу триггеров двоЗо ичного счет шка, и через которое осуществля336672 ется гальваническая отрицательная обратная связь с выхода на вход усилителя постоянного тока (УПТ) с большим коэффициентом усиления, превращающее УПТ в решающий усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, блок управления генератором импульсоз и реверсивным счетчико м, управляемый генераТор им1пульсо1в, блэки ручной и грубой установки коэффициента усиления, блок индикации состоя1Н1ия разрядов двоичного счетчика и блоков сравнения и грубой установки.

Блок-схема устрои"тва приведена на чертеже.

Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, цифровое у правляемое сопротивление 2, являющееся сопротивлением обратной связи усилителя и представляющее собой безынерционный или слабоинерционный управляемый двухполюсник, активное сопротивление которого меняется дискретно (пилообразно-ступенчато) в зависимости от кодовой комбинации, поданной на его управляющие входы; двухполупвриодный детектор (блок модуля) 8, предназначейный для образования модуля выходного сигнала устройства, блок сравнения 4, двоич ый реверспвпый счетчик 5, блок 6 измерени вероятности превышения, управляемый ген ратор импульсов 7, блок управления 8, блок 9 грубой устанозки коэффициента усиления, блок 10 ручной у "тановки коэффициента усиления, блок 11 индикации коэффициента усиления. Число разрядов счетчика 5 выбирается из условия достаточно точной отработки коэффициента усиления внутри диа|пазона дискретных значений коэффициента усиления, устанавливаемых с помощью блока 9, а число грубых значений коэффициента усиления, у=танавливаемых блоком 9, определяется из заданного диапазона изменения коэффициента усиления и желаемого ускорения его отработки. Элементы схемы соединены следующим образом: цифровое управляемое сопротивление 2 включено в цепь обратной связи усилителя 1, входы его младших разрядов подключены к единичным выходам триггеров соответствующих разрядов счетчика 5, а входы старших разрядов подключены к выходам блока 9 грубой установки коэффициента усиления, па вход которого, объединенный со входом прямой цепи усилителя 1, подается входной сигнал устройства. Одновременно с этим единичные выходы триггеров счетчика 5 и выходы блока 9 подключены к соответствующим входам блока индикации 11. Нулевые и единичные входы триггеров счетчика 5 подключены к cooTâåòñòBó)oùèì выходам блока 10 ручной установки коэффициента усиления, остальные выходы которого соединены соответствующим образом со входами элементов, предназначенных для установки коэффициенга усиления блока 9, так что обеспечивается раздельное ручное управление положением каждого триггера счетчика 5 и каждого элемента, предназначенного для грубого управле ия коэффициентом усиления блока 9. Счет5

ЗО й:Э

65 ный вход счетчика 5 подключен к выходу генератора 7; вход управления реверсом счетцика,5 подключен к выходу блока управления 8, а управляющий выход счетчика 5, сигналы па котором появляются при одновременном на ождении всех триггеров счетчика в нулеВоМ или единичном положении, подкл1очен ко входу блока 8. Вход блока модуля 8 соедичeн с выходом усилителя 1, являющимся выходом всего устройства, а выход блока 8 соединен со входом блока 6 измерения вероятности превышения, выход которого соединяется с одним входом блока сравнения 4, а на второй вход

oлОка 4 11oqaerc11 csrIIa I, пропорциональ11ыи задашюй вероятности превышения вероятного диапазона. Выход блока сравнения 4 подкл1очен ко входу блока управления 8 и ко входу блока индикации 11, причем сигнал на выходе блока 4 имеет различный вид в зависимости от того, меньше, больше или равна измеренная блоком 6 вероятность .превышения заданной ве1роятности, Устройство работает следующим ооразом.

Входной сигнал устройства одновременно подается на вход усилителя 1 постоянного тока и в блок 9 грубой установки коэффи1циента усиления. Схема построена таким образом, что одновременно начинает производиться грубая установка коэффициента усиления блоком 9 и точная — двоичным реверсивным счетчиком 5.

Блок 9 и элементы канала точной отработки коэффициента построены TaiK, что анализ вероятного диапазона изменения амплитуд в блоке 9 и грубая установка коэффициента усиления им вблизи искомого коэффициента занимает очень мало времени по сравнению с общим временем отработки, а большая ча "ть времени отработки искомого коэффициента усиления отводится для точной отработки его с помощью канала точной уста110вки коэффициента усиления, в который входят блэки 2—

8 схемы устройства.

Точное изменение коэффициента усиления осуществляется следующим образом.

С выхода усилителя 1 сигнал поступает на блок 8 выделения модуля, коэффициент передачи которого равен единице. Введение блока 8 обусловлено тем, что дальнейший анализ выходного сигнала одной полярности приводит к упрощению включенных последовательно на выход блока 8 блока 6 измерения вероятносги превышения и блока сравнения 4. Получаемый при этом допустимый диапазон изменения выходного сигнала симметричен относительно нулевого значения сигнала. В блоке 6 измерения вероятности превышения определяется оценка математического ожидания положительных значений, разности между пиковыми значениями выходного сигнала блока 8 и заданным схемным путем уроьнем сигнала, соответствующим верхней границе выходного диапазона устройства.

Сигнал с выхода блока 6 подается на вход олока 4, где сравнивается с сигналом, поступающим на его второй вход, равным заданной

336672

l5

25 вероятности превышения границы выходного диапазона. Результат сравнения пред"тавляет собой сигнал, имеющий различный вид или значение в зависимости от результата сравнения.

При сравнении могут встретиться следующие три ситуации: а) диапазон изменения амплитуд выходного сигнала, превышения мал, т. е. измеренная вероятность превышения меньше заданной; б) диапазон изменения амплитуд выходного сигнала велик; в) диапазон изменения амплитуд выходного сигнала соответствует выходному диапазону устройства с заданной вероятностью.

Выходной сигнал блока 4 поступает в блэк 8 управления генератором импульсов и на вход блока индикации 11, а именно, на вход элементов блэка индикации 11, предназначеньых для отображения значения выходного сигнала блока 4. Состояние указанных элементов блока индикации позволяет контролировать процесс отработки коэффициента усиления как в автоматическом, так и в ручном режимах работы устройства.

Блок 8 управления генератором импульсов выполнен в виде логической схемы, которая в зависимости от вида сигнала, поступающего из блока сравнения 4, вырабатывает сигналы управления работой счетчика 5 и генератором 7. Кроме того, в блоке 8 имеется еще одна логическая схема, которая вырабатывает сигнал остановки генератора 7 после анализа состояния всех триггеров счетчика 5 при обнаружении состояния, когда все триггеры счетчика находятся либо в единичном, либо в нулевом состоянии.

Анализ сигнала с выхода счетчика 5, анализ сигнала с выхода блока 4 и о=тановка генератора 7 осуществляются с учетом времени измерения оценки вероятности, т. е. запуск генератора 7 может произойти только спустя время, необходимое для измерения вероятности превышения. Наличие этой схемы необходимо для уст ранения колебаний, возможных при скачкообразном изменении коэффициента усиления, отрабатываемого точным каналом, а именно: если код в счетчике 5 принял экстремальное значение, а сигнал с выхода блошка 4 в силу инерционности последнего имеет вид, который не позволяет блоку управления 8 осуществить остановку генератора 7. При автоматической отработке искомого коэффициента усиления импульсы от генератора 7 поступают на счетный вход ревер "ивного счетчика 5, который в зависимости от диапазона изменения амплитуд входного сигнала ставится в режим суммирования или ьычитания. Г1ри этом код в счетчике, равномерно увеличчьается или уменьшается и управляет значением сопротивления 2. Количество разрядов сопротивления 2 равно количеству разрядов счетчика плюс кол ячество разрядов блока 9, определяемое,количеством уровней анализа диапазона изменения амплитуд входного сигнала, Зо

65 задаваемых в блоке 9 грубой установки коэффициента усиления. Одновременно со счетчи«а 5 и с блока 9 выходные сигналы поступают в блок индикации 11, количество разрядов которого равно количеству разрядов сопротивления 2, и, таким образом, осуществляется косвенная индикация величины коэффициента усиления.

В режиме ручной отработки посредством блока 10 ручной установки коэффициента усиления, при помощи входящих в него вручную коммутируемых элементов, осуществляется подбор требуемой величины коэффициента усиления, а результаты пои=ка при этом отображаются блоком 11 так, что по комбинациям включенных индикаторных элементов определяется на правление поиска требуемого коэффициента усиления и величина шагов (приращений) поиска.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет автоматически определять, усилиьать и стабилизировать вероятный диапазон изменения амплитуд стационарчых сигналов, представленных в виде электриче"кого,напряжения.

Предмет изобр етен ия

Устройство для автоматического определения и стабилизации диапазона амплитуд стационарных сигналов, содержащее последовательно включенные усилитель постоянного тока с целью отрицательной обратной связи и детектор, а также блок сравнения, отличаюи ееся тем, что, с целью выделения вероятного диапазона изменения входного сигнала, линеаризации зависимости коэффициента усиления и его индикации, в цепь обратной связи усилителя включено цифровое управляемое сопротивление, а устройство дополнительно содержит двоичный реверсивный счетчик, блок измерения вероятности превышения границ заданного выходного диапазона, управляемый генератор импульсов, блок управления, блоки ручной и грубой у:тановки и индикации коэффициента усиления и состояния блока управления, причем выходы, разрядов двоичного реверсивного счетчика подключены к управляющим входам цифрового управляемого сопротивления, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, управляющие входы генератора и реверсивного счетчика подключены к соответcòâóþùèì выходам блока управления, а входы блока управления подключены к выходам блока сравнения, один вход которого лодключен к блоку измерения вероятности превышения, а другой — к источнику постоянного напряжения, определяемого заданной вероятностью превышения праниц заданного выходного диапазона, вход блока измерения вероятностей подключен:к выходу детектора, выходы блока ручной установки коэффицпенга усиления соединены с выходами двоичного счетчика и блока грубой установки, выходы блока грубой установки соединены со входами

336672

Вс АУ

Составите1ь B. Быков

Коррекг р Е; Михеева

Temper Л. Богданова

Рсдактор Б. Нанкина Изд. № 540 Ти раж 448 Г!одни: нос

ЦНИИПИ Комитета,по дедам изобретений и открытий при Сьвеге М;пгнстроз СССР

Москва, Ж-35, Рау нская наб., д. 4/5

Областная типография Костромского управа iHlri llo печати. старших разрядов цифрового управляемого сопротивления, а выход блока индикации иодкл1оиеи ко входу блока управления.