SU1312725A1 - Формирователь управл ющего напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и обеспечивает уменьшение нелинейных искажений и упрощение устр-ва. Формирователь управл ющего напр жени  содержит входной амплитудный детектор 1, компараторы 2, 3 и 4, источник 5 напр жени , управл емую цепь разр да 6, элемент сравнени  7, источник 8 напр жени , управл емый делитель 9 напр жени , элемент разв зки 10, конденсаторы 11, 12, цепь разр да 13, управл емую цепь зар да 14, операционный усилитель 16, резистор 17, сумматор 18, фильтры верхних частот 19, 2() и фильтр нижних частот 21. Сигнал с амплитудного детектора 1 поступает на компараторы 2 -4. Если уровень сигнала (УС) превысит порог срабатывани  (ПС) компаратора 3, включаетс  управл ема  цепь разр да 6, и конденсатор II, зар женный до напр жени  источника 8, разр жаетс  через нее. При снижении УС ниже ПС компаратора 3 управл ема  цепь разр да 6 отключаетс  и конденсатор 11 зар жаетс  через управл емый делитель 9 напр жени . ПС компаратора 2 равен или несколько ниже ПС компаратора 3. При срабатывании компаратора 2 напр жение на выходе источника 5 становитс  равным нулю и элемент сравнени  7 устанавливает большее сопротивление управл емого делител  9. ПС компаратора 4 выше ПС компаратора 3. Если УС превышает ПС компаратора 4, конденсатор 12 зар жаетс  через управл емую цепь зар да 14.1 з.п. ф-лы, 3 ил. I (Л оо N3 СЛ фигЛ

Description

И:(()бретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в элект тонных схемах общего назначени  и в устройствах ре1Л лировани , в частности в схемах сужени  или расн1ирени  динамического диапазона громкости в усилител х.

Це. 1ью изобретени   вл етс  уменьн1емие нелинейных искажений, а также упрощение устройства.

На фиг. I представлена структурна  алект- рнческа  схема формировател  управл ющего напр жени  при вк;1ючении его в компрессоре шумонодавител ; на фиг. 2 - то же, при вк.чючении его в экспандере шумо- подавител ; па фиг. Лпринципиальна  (лектрическа  схема управл емого де- ,1ител  нанр жени  и элемента сравнени , ис11о.1ьзук)ни1хс  в (})ормировате,1е унравл ю- щего иап 1 же11и .

Фо)мироватсмь нравл юиито напр жени  содержит входно11 ам11литуднь |й .четек- тор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 комна- рагоры, источник 5 напр жени , управл емую UMib () разр да, элемент 7 сравнени , источник 8 напр жени , управ;1 емый дели- ге.п, Ч напр жени , элемент 10 |)азв .зки, первый 1 I п второй 12 кондепсаторы, пень 13 |)азр да, управл емую цепь 14 зар да, вход 1 Г) д.п  п()дк.1ючени  допо.чннтельногс; источника напр жени .

Кроме того, на фиг. 1 и 2 обозначены операционный усилитель, резистор 17, сумматор 18, основной 19 и дополнительный 20 фильтры вер.хних частот и фильтр 21 нижних частот. Управл ющий делитель напр жени  и элемент сравнени  ((()иг. 3) содержат пе1)вый 22 и BTOpoii 2: резисторы и транзистор 24.

Формпрователь управл ющего нанр жени  работает следуюн1им образом.

(д1гпал ностунает на вход входного амп- .штудного детектора 1 и после выпр млени  на входы первого 2, второго 3 и третьего 4 компараторов. При уровне сигна- .la, превышающем порог срабатывани  вто- poi o компаратора 3, нос,1едний измен ет свое состо ние, вк, 1юча  управл емую пень 6 разр да , образованпую напри.мер, последовательно соеднненными ключом и резистором, ()| раничивающи 1 ток разр да ( не показаны). При этом первый конденсатор 11, зар женный в исходном состо нии (при отсутствии сигнала) до нанр жени  источника 8 напр жени , ра.зр жаетс  через угфавл е- мую цепь 6 разр да. При этом папр же- ние на выходе формировател  управл ющего напр жени  снижаетс .

П()и снижении уровн  сигнала ниже порога срабатывани  второго компаратора 3 последний возвран1.аетс  в исходное состо ние ,унравл ема  цепь 6 разр да отключаетс , и первый конденсатор 1 1 зар жаетс  через управл емый делитель 9 папр же- ни , образованный, например, последовательно соединенными резистором и ключом, параллельно которому включен другой резистор (не показан). Порог срабатывани  первого компаратора 2 выбран равны.м либо не- сколько ниже порога срабатывани  второго компаратора 3, что обуславливает изменение состо ни  первого компаратора 2 на противоположное, если на выходе амплитудного детектора 1 достигнет порога срабатывани  BTOpoi o компаратора 3.

0При срабатывании первого компаратора 2

напр жение на выходе источника 5 нарастающего напр женн  и соответственно на втором входе элемента 7 сравнени  становитс  равным нулю. При этом, если напр , жение на первом конденсаторе II и соответственно на первом входе элемента 7 сравнени  больиге чем на втором входе, то э.чемент 7 сравнени  устанавливаетс  в состо ние , при котором сопротивление управл емого делител  9 напр жени  увеличи0 ваетс . При уменьшении уровн  сигнала на выходе входного амплитудного детектора 1 ниже порога срабатывани  компараторов 2 и ,3 первый компаратор 2 возврап|аетс  в исходное состо ние, вследствие чего напр жение на выходе источника 5 нарастаю5

0

0

щего папр жеии  и соответственно на втором входе э.1емента 7 сравнени  начинает расти с заданной посто нной времени. При этом нанр жение на первом конденсаторе 11 и соответственно на первом входе элемента 7 с|)авнени  растет с большой посто нной времени , поскольку сонротив.ение управл емо- 14) делител  9 напр жени  в этот момент велико и может составл ть дее тки мегом. Когда нарастающее на второ.м входе элемента 7 сравнени  напр жение сравн етс  с напр жением на первом входе, состо ние элемента 7 сравнени  изменитс  на нротиво- ноложное, вследствие чего сопротивление управл емого делител  9 напр жени  уменьшаетс , уменьша  тем самым посто нную времени зар да первого конденсатора И.

0 Таким образом, процесс восстановлени  (зар да нервого конденсатора 1 1) после снижени  уровн  сигнала ниже норога срабатывани  компараторов 2 и 3 содержит два участка: первый с больн ой ггосто нной времени и второй с малой посто нной вре5 мени. Длительность первого участка определ етс  временем нарастани  нанр жени  на втором входе элемента 7 сравнени  до значени  нанр жепи  на ее нервом входе и, следовательно , тем меньше, чем меныне напр жение на первом входе. Элемент 7 сравнени  может быть выполнен, напри.мер, на основе операционного усилител .

Порог срабатывани  третьего компаратора 4 выбран BbiHie норога срабатывани  второго компаратора 3. При увеличении уровн 

5 сигнала на выходе входного амплитудного детектора 1 выше порога срабатывани  третьего компаратора 4 последний измен ет CBf)e состо ние, включа  управл емую цепь

14 зар да, образованную например, последовательно соединенными ключом н резистором , ограничивающим ток зар да (не показаны ). При этом второй конденсатор 12, разр женный в исходном состо нии (при уровне сигнала на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывани ) зар жаетс  через управл емую цепь 14 зар да . Емкость второго конденсатора 12 выбрана много меньше емкости первого конденсатора 11, и, соответственно, посто нна  времени зар да второго конденсатора 11 выбрана много меньше посто нной времени разр да первого конденсатора 12.

При уменьшении напр жени  на входе третьего компаратора 4 ниже порога его срабатывани  управл ема  цепь 14 зар да отключаетс  и второй конденсатор 12 разр жаетс  через цепь 13 разр да, выполненную например, в виде резистора, включенного параллельно второму конденсатору 12. Поскольку посто нна  времени зар да второго конденсатора 12 много меньше посто нной времени разр да первого конденсатора 11, то зар д второго конденсатора 12 опережает во времени разр д первого конденсатора 11, вследствие чего сигналы малой длительности (менее 1 мкс) не оказывают практического вли ни  иа разр д первого конденсатора 11. Соответственно длительность переходных процессов установлени  и восстановлени  при воздействии на вход системы кратковременных сигналов мала и определ етс  временами разр да и зар да лишь второго конденсатора 12.

Аналогично длительность переходных процессов мала при кратковременном увеличении сигнала относительно медленно измен ющегос  текушего значени . Дл  полного исключени  вли ни  управл емой цепи 14 зар да на первый конденсатор 1 1 включаетс  элемент 10 разв зки, например согласую ший усилитель посто нного тока, имеющий болыиое входное и малое выходное сопротивление и коэффициент передачи по напр жению равный единице.

Таким образом, кратковременное увеличение уровн  сигнала на небольшую величину , а также импульсные помехи малого уровн  не вли ют на изменение коэффициента передачи формировател  управл ющего напр жени  и, следовательно, нелинейные искажени  невелики.

Рассмотрим работу компрессора и экспандера с предложенной формой систем управл ющего напр жени .

В отсутствии сигнала на входе компрессора и, соответственно, на входе экспандера амплитудно-частотна  характеристика компрессора имеет подъем, а амплитудно- частотна  характеристика экспандера - обратный ему спад в области средних и верхних частот, в результате среднечастотные и высокочастотные шумы канала передачи.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

включенного между выходом компрессора и входом экспандера, проход  через экспандер, ослабл ютс . Максимальное ослабление шумов опреде. тетсн исходной полосой пропхч канн  OCHOIHKUO фильтра 19 верхних частот, котора  усга- навливаетс  подачей напр жени  с источника 8 напр жени  через управ.1 емЬ|й до- .читель 9 напр жени  и цепь 13 разр да на управл юп1ие входы основного 19 и ,тните. 1ьного 20 фильтров верхних частот.

При поступлении на вход компрессора сигнала с среднечастотными составл ющими , уровень которых превышает порог срабатывани  второго компаратора 3, и высокочастотными составл юшими с уровнем ниже указанного порога BTopoii компаратор 3 срабатмиасг м включает упраи.1 емук) цоШ) Н разр да, через которую iijionoxtbUiT pa (р д первого К()пденсат()ра 1 1 и соответствен но снижаетс  напр жение на управл ющих входах основного 19 и Л()1().111ител1)П()Г(1 20 фильтров liepxHHx частот. Частота среза последних при этом пг)В1 11иаетс . что вает спижение К(1 :)ффи1и1еита передачи компрессора па средних частотах, оставл   его иеичмеииым па иыеоких часго сах и обеспечива  тем самым максима.ьпую не.И1чип ежа ИИ на высоких частотах.

В -.)Кс панлере иысокочастогшле состаи- л к)пи1е ос.1ап.)гс  имеете с (.(1сга(л н)щи- ми шума кана.ча передачи, при в области верхних частот (нмаблеиие максимально , что :1квина. 1е11тио максима,1ьной величине сжати  в компрессоре, ( опротивление управл емой цепи (т разр да и емкость первого конденсатора 1 1 О11реде.1 к,т врем  установлени  системы, при повьипепии уровн  сигпа.ча па входе. С увеличением уровн  среднечасготных и высокочастотных составл ющих еигпа.ча выше порога срабатьп а1П1  BTopoio компаратора 3 частота среза основного 19 и дополните.мьпого 20 фи.чьтров Bepxinix частот перестраипаетс  выше г апич- ной частоты рабочего диапазона, i случае амм.литудно-частотна  характеристика компрессора определ етс  амплитудио-час- TOTHoii характеристикой фи. 11)Тра 21 пиж- них частот, при этом коэффициент передачи компрессора в об.части верхних частот становитс  мепыпе единиц, так что высокочастотные состав.ч ющие сигнала, проход  через компрессор, ос.табл ютс  и не перегружают ка)1ал передачи, в частности ма1 иит- пую ленту.

При прохождении указанных составл ющих через экспандер они усиливаютс  до исходного уровн , соответствующего уровню на входе компрессора. При этом усиливаютс  и составл ющие щума кана.ча передачи , однако благодар  психоакустичес кому эффекту макси)овкп )мкими звуками тихих эти составл юшие шума не проел уи1 ива ютс .

Порог срабатывани  третьего компаратора 4 выбран несколько выше порога срабатывани  второго компаратора 3 (в практическом устройстве на 3 дБ), так что при увеличении уровн  сигнала выше порога срабатывани  второго компаратора 3 на небольшую величину (менее 3 дБ) врем  установлени  устройства определ етс  временем разр да первого конденсатора 11 через управл емую цепь 6 разр да и имеет максимальную величину.

При увеличении сигнала выше порога срабатывани  третьего компаратора 4 последний измен ет свое состо ние, включа  управл емую цепь 14 зар да второго конденсатора 12. Врем  установлени  устройства в атом случае определ етс  временем зар да второго конденсатора 12 через управ- л е.мую цепь 14 зар да и много меньше BjieMCHH перезар да первого конденсатора 11

После быстрого уменьшени  уровн  полез-- ного сигнала, наступаюшего вслед за его уве- .1ичением, коэффициент передачи системы восстанавливаетс  до прежнего значени  спуст  вре.м  восстановлени , которое опре- де;1 етс  временем зар да первого конденсатора 1I через управл емый делитель 9 напр жени , сопротивление которого зависит от состо ни  элемента 7 сравнени . Состо ние элемента 7 сравнени  определ етс  соотношением напр жений на ее входах. Поскольку порог срабатывани  первого компаратора 2 равен либо ниже порога срабатывани  второго компаратора 3, то срабатыванию второго компаратора 3 всегда соответствует срабатывание первого компаратора 2. При этом напр жение на выходе источника 5 нарастаюш,его напр жени  и, соответственно, на втором входе элемента 7 сравнени  падает до нул .

Напр жение на первом входе элемента 7 сравнени  соответствует необходимому регулирующему воздействию на управл ющих входах ocFiOBHoro 19 и дополнительного 20 фильтров верхних частот и обусловливает текун1ее значение их частоты среза, соответствующее уровню и частоте входного сигнала . Причем, чем выше уровень и частота входного сигнала, тем ниже напр жение на первом входе элемента 7 сравнени  и, соответственно, на управл ющих входах основного 19 и дополнительного 20 фильтров верхних частот, вследствие чего повышаетс  их частота среза.

Напр жение на втором входе элемента 7 сравнени  при сигнале, превыщающем порог срабатывани  компараторов 2 и 3, всегда ниже напр жени  на его первом входе и обусловливает такое состо ние элемента 7 сравнени , при котором сопротивление управл емого делител  9 напр жени  максимально . При уменьшении уровн  сигнала ниже порога срабатывани  компараторов 2 и 3 они возвращаютс  в исходное состо ние. При этом управл ема  цепь 6 разр да отклю0

0

5

0

5

0

5

0

5

чаетс , а напр жение на выходе источника 5 нарастающего напр жени  и, соответственно , на втором входе э пемента 7 сравнени  начинает увеличиватьс  с заданной скоростью .

Пока напр жение на втором входе элемента сравнени  7 остаетс  меньше напр жени  на его первом входе, сопротивление управл емого делител  9 напр жени  сохран етс  максимальным, что обуславливает большую посто нную времени процесса зар да первого конденсатора 11 и, соответственно , процесса восстановлени  устройства. Когда напр жение на втором входе элемента 7 сравнени  достигнет напр жени  на его первом входе, элемент 7 сравнени  изменит свое состо ние на противоположное, вследствие чего сопротивление управл емого делител  9 напр жени  уменьшаетс , обуславлива  малую посто нную времени процесса зар да первого конденсатора 1 1 и, соответственно, процесса восстановлени  устройства .

Таким образом, процесс восстанавлива- ни  содержит два участка. Длительность первого участка процесса восстановлени  с большой посто нной времени определ етс  временем , в течение которого напр жение на втором входе элемента 7 сравнени  достигает напр жени  на его первом входе и тем меньше, чем меньше напр жение на первом входе. В свою очередь, напр жение на первом входе зависит от частоты входного сигнала и тем меньше, чем выше эта частота, откуда следует, что длительность первого участка процесса восстановлени  уменьшаетс  с повышением частоты входного сигнала.

Поскольку врем  разр да первого конденсатора 11 велико, то при воздействии на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности (единицы милисекунд), с уровнем, превышающим порог срабатывани  третьего и, соответственно, первого и второго компараторов , напр жение на первом конденсаторе 11 и, соответственно, на первом входе элемента 7 сравнени  практически не измен етс . При этом напр жение на втором входе элемента сравнени  7 падает до нул , обуславлива  максимальную величину сопротивлени  управл емого делител  9 напр жени , а регулирующее воздействие на управл ющих входах основного и дополнительного фильтров верхних частот формируетс  посредством зар да второго конденсатора 12 через управл емую цепь 14 зар да . После воздействи  на вход системы кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности с уровнем, превышающим порог срабатывани  третьего компаратора 4. Процесс восстановлени  определ етс  процессом разр да второго конденсатора 12 через цепь 13 разр да и протекает независимо от состо ни  управл емого делител  9 напр жени . Очевидно , что врем  зар да и раир да второго конденсатора 12 и, соответственно, врем  установлени  и восстановлени  устройства при воздействии кратковременного сигнала либо импульсной помехи малой длительности тем меньше, чем ниже текущее значение напр жени  на первом конденсаторе 11, выполн ющем функцию источника опорного нанр жени . Причем, это нанр же- ние тем меньп1е. чем вьпие частота исход- юго сигнала.

Таким образом, с ростом частоты вход- нсм о сигнала снижаетс  врем  установлени  и восстановлени  устройства после кратковременного повып1ени  и последую1него уменьн1ени  уровн  сигнала либо после воздействи  нар ду с сигналом имнульсной помехи, уровень которой нревьипает уровень сигнала. Счу.ховой аппарат человека не успевает , в течение короткого времени восстановлени  адантироватьс  к воспри тию незамаскированного полезным сигналом . уровень которого в течение времени восстановлени  остаетс  болыпим, благодар  чему устран етс  эффект модул ции шума, обусловленный воздействием на устройство кратковременного сигнала либо имнульсной помехи большой амплитуды.

Claims (2)

1. Формирователь управл ющего нанр жени . содержащий входной амплитудный детектор, к выходу которого подключены первый и второй компараторы, а также последовательно соединенные источник напр жени , управл емый делитель напр жени  и первый копденсатор, к точке соединени  управл емого делител  напр жени  и

0

первого конденсатора нерв1)1м выводом no.i- ключена уЕтравл ема  пень 1азр  ui. п|1,чиЛЯЮЩИЙ вход которой 11ОДКЛН)Ч1. 11 к

BTOpoi O комнаратора. (тл11чан)и(чис  тем. что

с целью уменьп1ени  не. ишейных искаженш. между первым выводом управ.1 ем()11 цени разр да и управ. 1 юн1им входом управ.1 е- мого делител  напр жени  вк. 1К)чен э.юмент сравнени , к второму входу которого подключен источник нарастающего напр жении, управл ющий вход которого подключен к выходу первого компаратора, к точке соединени  первого конденсатора и управ.1 емо го де.пител  напр жени  подк. 1ючены пос.ю- довательно соединенные элемент разв зки.

5 второй конденсатор параллельно которому включена цепь разр да и управл ема  цепь зар да, между входом амгк штудного детектора н управл ющим входом управл емой цепи зар да включен третий компаратор, при этом выводы управл емых цепей зар 0 да и разр да об1 единен1)1 и  вл ютс  входом дл  подк.1К)чени  допо. пштельного источника нанр жепи , а точка соедипени  второго конденсатора и управл емой цепи зар да  вл етс  выходом формировател  управ5 л ющего панр жени .

2. Формирователь по п. 1. отличающийс  тем. что, с це.1ью уг1рон1ени , управ.ч е- мый делитель нанр жени  и элемент сравнени  выполнены в виде последовательно соединенных резисторов, нара.п. нмьно одно0 му из которых включен промежуток ко. 1лек- тор- эмиттер транзистора, коллектор которого подключен к источнику па11р же}1и , а эмиттер и база  вл ютс  первым и вторым входами элемента сравпени  соответственно , при этом нервьп выво.ч первого

5 резистора и второй вывод последнего резистора  вл ютс  соответственно входом и выходом , а база транзистора - управл ющим входом управ.п емого делите.ч  нанр жени .

Составитель Л. Закс

Редактор А. ШандорТехред И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 1849/55Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг.З