Загрузка...Автоматическая регулировка усиления
Автоматическая регулировка усиления
автоматическая регулировка усиления — АРУ Автоматическое управление коэффициентом усиления цепи, обеспечивающее изменение амплитуды сигнала на выходе в меньшее число раз по сравнению с изменением амплитуды входного сигнала. [ГОСТ 24375 80] автоматическая регулировка усиления. АРУ… … Справочник технического переводчика
Автоматическая регулировка усиления — АРУ (AGC) процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала),… … Википедия
автоматическая регулировка усиления — 3.1.1 автоматическая регулировка усиления: По ГОСТ 24375. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
автоматическая регулировка усиления — automatinis stiprinimo reguliavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. automatic gain control vok. automatische Verstärkungsregelung, f rus. автоматическая регулировка усиления, f pranc. réglage automatique de gain, f … Automatikos terminų žodynas
автоматическая регулировка усиления — automatinis stiprinimo reguliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. automatic gain control vok. automatische Verstärkungsregelung, f rus. автоматическая регулировка усиления, f pranc. réglage automatique de gain, m … Fizikos terminų žodynas
Автоматическая регулировка усиления — 1. Автоматическое управление коэффициентом усиления цепи, обеспечивающее изменение амплитуды сигнала на выходе в меньшее число раз по сравнению с изменением амплитуды входного сигнала Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь
автоматическая регулировка усиления с задержкой — АРУ с задержкой Ндп. задержанная АРУ Автоматическая регулировка усиления, при которой уменьшение коэффициента усиления начинается только после превышения входным сигналом установленной величины. [ГОСТ 24375 80] Недопустимые, нерекомендуемые… … Справочник технического переводчика
Автоматическая регулировка усиления (АРУ) — свойство камеры изменять коэффициент усиления видеотракта в зависимости от уровня видеосигнала: АРУ сглаживает изменения уровня сигнала и позволяет получить приемлемую картинку на мониторе при недостаточной освещенности объекта. Обычно диапазон… … Официальная терминология
автоматическая регулировка усиления, обеспечивающая одинаковый уровень усиления на нескольких каналах — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN ganged gain control … Справочник технического переводчика
автоматическая регулировка усиления, АРУ — автоматическая регулировка усиления АРУ Процесс автоматического изменения уровня принимаемого сигнала с помощью цепи обратной связи, которая охватывает один или несколько каскадов приемника. Схема регулировки обычно состоит из детектора,… … Справочник технического переводчика
Автоматическая регулировка усиления
Автоматическая регулировка усиления, АРУ (англ. Automatic Gain Control , AGC ) — процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала), независимо от амплитуды (мощности) входного сигнала. В аппаратуре, использующейся для прослушивания радиовещательного эфира, АРУ также называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), а в приёмниках проводной связи — автоматической регулировкой уровня. В импульсных приёмниках (радиолокационных и других) применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме.
АРУ применяется для исключения перегрузки выходных каскадов приёмников при больших входных сигналах. Используется в бытовой аппаратуре, в приёмниках спутников связи и т. д. Также, существует ручная регулировка усиления (РРУ), выполняется на пассивных или активных (электронных) радио-элементах или с помощью аттенюаторов. [1]
Содержание
История создания [ править ]
В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер издал анализ систем АРУ в 1928. [2] К началу 1930-х все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости. [3] В СССР АРУ начали применять в каналообразующей аппаратуре в 1960 году, были созданы первичные необслуживаемые усилительные станции.
Классификация [ править ]
Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:
- для импульсного сигнала;
- для непрерывного сигнала.
Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.
Устройство [ править ]
Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Что приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов. Основные параметры систем АРУ:
- Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
- Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.
Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).
Схемы АРУ [ править ]
Обратная [ править ]
Эта схема получила такое название, из-за того, что управляющее напряжение (Uупр) подается со стороны выхода в направлении входа РУ. Пропорционально уровню входного сигнала обеспечивается управляющее напряжение, благодаря коэффициенту передачи КД детектора АРУ (ДЕТ): <nobr>Uупр = КД ⋅ Купр ⋅ Uвых</nobr>. Фильтр АРУ (ФНЧ) отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно меняющиеся составляющие напряжения Uупр. Цепь АРУ называется простой, если она состоит только из детектора и фильтра. В цепь АРУ может включаться усилитель, устанавливаемый после детектора (УПТ).
Прямая [ править ]
Входное напряжение Uвх детектируется, и за счёт этого формируется управляющее напряжение Uупр. Выходное напряжение получается путём умножения Uвх на коэффициент усиления Ko. Таким образом, при увеличении Uвх уменьшается Ko; при этом их произведение может оставаться постоянным, что позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ, но практически добиться этого не удается. Прямая схема АРУ имеет некоторые существенные недостатки, один из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный высокочастотный (ВЧ) усилитель с большим коэффициентом усиления, прямая АРУ также нестабильна, т. е. подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.
Пассивная [ править ]
Пассивные АРУ-устройства, не потребляющие электрическую энергию, т. е. не имеющие в своём составе источников тока. Как правило, такие пассивные АРУ выполняются в виде аттенюаторов, каждый из резисторов которого представляет собой термосопротивление (термисторы). С повышением температуры сопротивление увеличивается, что вызывает уменьшение вносимого ослабления аттенюатором. И, наоборот, при понижении температуры окружающей среды ослабление аттенюатора увеличивается.
Автоматическая регулировка уровня записи [ править ]
АРУЗ — автоматическая регулировка уровня записи в устройствах магнитной звукозаписи. Способ АРУЗ заключается в том, что в процессе звукозаписи измеряют уровень записываемого сигнала, на основе которого регулируется коэффициент усиления усилителя в тракте звукозаписи до достижения требуемой величины уровня записываемого сигнала, отличающийся тем, что в тракте звукозаписи постоянно определяют текущее значение коэффициента стохастичности записываемого сигнала и сравнивают полученное значение с пороговой величиной, которая задается заранее, а коэффициент усиления усилителя регулируется только при текущем значении коэффициента стохастичности, не превышающим пороговой величины, и поддерживают постоянный коэффициент усиления усилителя, равный коэффициенту усиления усилителя в момент превышения текущим значением коэффициента стохастичности заданной пороговой величины, в течение всего периода такого превышения. [4]
Автоматическая регулировка усиления сигнала (АРУ, АРУЗ, АРУС). Сжатие динамического диапазона. Сжать, уменьшить, сократить. Схема
Динамическим диапазоном сигнала называется разница между максимальным и минимальным уровнем мощности. В некоторых приложениях иметь большой динамический диапазон нежелательно. Например, в мегафонах (рупорных усилителях) громкость звука на выходе не должна сильно зависеть от того, насколько громко говорят в микрофон. При прослушивании сигнала удаленных радиостанций, особенно в коде Морзе, громкость не должна меняться в зависимости от условий прохождения сигнала. В цветомузыкальных установках суммарная яркость света также не должна зависеть от силы сигнала.
Для того, чтобы уменьшить динамический диапазон сигнала, применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Усиление сигала ставится в зависимость от среднего уровня самого сигнала, что обеспечивает высокое усиление малых сигналов и небольшое усиление больших сигналов.
Одним из способов построения АРУ является использование схем для выполнения арифметических операций с напряжением. Нам понадобится схема деления одного сигнала на другой. Разделим входное напряжение на некоторое среднее значение модуля амплитуды этого напряжения. В итоге на выходе получится сигнал фиксированной амплитуды, равной единице. В реальности схема еще домножает полученный сигнал на некоторый коэффициент. Но это неважно, так как дальше сигнал, вероятно, все равно будет усиливаться. Усиление можно подкорректировать на этот коэффициент.
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Скажу сразу, что применять АРУ в схемах усиления высокой верности не следует, так как АРУ довольно сильно искажает сигнал. Но для приложений, к которым не предъявляются высокие требования по коэффициенту гармоник, АРУ применимы.
Принципиальная схема
R1, R2, R3 — Подстроечные резисторы 20 кОм.
R4 — Резистор 10 кОм.
VD1 — Любой маломощный детекторный диод, например, КД510.
R6 — 20 кОм.
C1 — электролитический конденсатор 100 мкФ, 25В.
Питание осуществляется от двухполярного источника +- 15 В с общим выводом.
Принцип работы
Положительная составляющая входного сигнала через резистор R5 и диод VD1 подается на конденсатор. Далее схема представляет собой делитель входного напряжения на напряжение на конденсаторе C1. Чем больше входное напряжение, тем на большую величину оно делится. На выходе получаем сигнал постоянной амплитуды.
Резистор R5 нужен для фильтрации очень коротких всплесков или помех, которые присутствуют практически в любом сигнале и не должны оказывать влияние на усиление. Чтобы схема работала в условиях отсутствия входного сигнала, балансировка микросхемы выполняется таким образом, чтобы прибавить к напряжению на конденсаторе некоторую фиксированную величину, которая ограничит усиление схемы при малых сигналах.
Наладка
Наладка схемы сводится к балансировке микросхемы с помощью резисторов R1, R2, R3. Описание процесса балансировки. После балансировки движок резистора R3 сдвигается в сторону отрицательной шины питания. Далее этим резистором устанавливается максимальное усиление малых сигналов. Резистор R4 регулирует усиление схемы во всем диапазоне входных напряжений.
Для разных задач нужно разное время реакции на увеличение / уменьшение сигнала. При указанной емкости C1 время реакции на увеличение сигнала будет около 0.2-х секунд, а на уменьшение около 2-х секунд. Увеличение конденсатора приводит к увеличению времени реакции. Например, для цветомузыки может понадобиться конденсатор емкостью 1000 мкФ, чтобы была хорошо заметны световые всплески, отмечающие ритм музыки. В общем этот конденсатор надо подбирать. Повлиять отдельно на время реакции на увеличение сигнала можно подбором резистора R5, а на уменьшение подбором резистора R6. Для цветомузыки мы использовали равные резисторы по 20 кОм.
| 1 | 2 |
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.
Транзисторный УМЗЧ высокого качества. Усилитель мощности низкой, звуко.
Высококачественный УМЗЧ на биполярных транзисторах. Схема для сборки своими рука.
Сверхмощный импульсный усилитель звука. Площади. Вещательный. Звуковой.
Сверхмощный импульсный усилитель звука для озвучивания массовых мероприятий и пр.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Расчет дросселя, катушки индуктивности. Рассчитать, посчитать онлайн, .
Форма для онлайн расчета дросселя, катушки индуктивности. Для изготовления индук.
Конструирование (проектирование и расчет) источников питания и преобра.
Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Прим.
Понятие автоматической регулировки усиления
Первое, что мы узнаем, войдя в мир электроники, – это как разработать схему на операционном усилителе с заданным коэффициентом усиления. Это не особенно сложно, и даже после того, как мы познакомимся со всеми нюансами и недостатками, связанными со схемами усилителей, мы всё еще можем уверенно проектировать системы, для которых требуется выходной сигнал, равный входному сигналу, умноженному на фиксированный коэффициент усиления.
Но что происходит, когда вся эта парадигма разваливается? Что мы можем сделать, если фиксированным параметром является не коэффициент усиления, а величина выходного сигнала? Фиксированный коэффициент усиления может создавать постоянную амплитуду выходного сигнала, когда амплитуда входного сигнала известна и неизменна, но это не всегда так, и, кроме того, иногда амплитуда входного сигнала сильно изменяется.
Замыкание петли
Решением здесь является то, что называется автоматической регулировкой усиления, сокращенно АРУ (англ. AGC, automatic gain control). Мы можем интуитивно сделать вывод, что в системе с разомкнутой петлей фактически нет способа достичь этого – чтобы правильно регулировать усиление, схема усилителя должна знать амплитуду сигнала на выходе. Следовательно, АРУ требует обратной связи. Она также (и неудивительно) требует усилителя с переменным коэффициентом усиления (VGA, variable gain amplifier).
Ниже приведена (очень) базовая архитектура системы АРУ.
Рисунок 1 – Структурная схема усилителя с системой АРУ
Выходной сигнал усилителя с переменным коэффициентом усиления (VGA) подается не только на следующее устройство в тракте сигнала, но также и на измерительную схему, которая определяет амплитуду выходного сигнала и регулирует усиление соответствующим образом. Измерение амплитуды выполняется детекторным блоком, для чего используется различные типы детекторов – четыре стандартных типа: детектор огибающей (или выпрямитель), квадратичный, среднеквадратичный (СКЗ, RMS) и логарифмический.
Адаптация к изменениям
Как и другие системы обратной связи, АРУ может «захватывать» входной сигнал, поэтому постепенные изменения амплитуды на входе будут иметь минимальное влияние на выходной сигнал. Однако АРУ не может мгновенно адаптироваться к быстрым изменениям; на самом деле, чрезвычайно быстрое время отклика нежелательно, потому что это сделает систему АРУ чрезмерно чувствительной к шуму или преднамеренным изменениям амплитуды входного сигнала (то есть амплитудной модуляции).
Термин «время срабатывания» (в англоязычной литературе «attack time», «время атаки») относится к реакции схемы АРУ на увеличение амплитуды входного сигнала, а «время восстановления» (в англоязычной литературе «decay time», «время затухания») относится к ее реакции на уменьшение амплитуды входного сигнала. На следующем графике от Analog Devices сравниваются характеристики срабатывания и восстановления для четырех стандартных типов детекторов.
Рисунок 2 – Характеристики срабатывания и восстановления АРУ для четырех стандартных типов детекторов
Как видите, при выборе типа детектора необходимо принять во внимание требования к отклику системы.
АРУ для радиочастотного приемника
АРУ является критическим аспектом конструкции радиочастотного приемника. Плотность энергии электромагнитного излучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, уровень радиочастотного сигнала в приемнике резко меняется в зависимости от того насколько близко приемник находится к передатчику. АРУ постоянно обеспечивает усиления принимаемого сигнала до уровня, обеспечивающего эффективную обработку схемой демодулятора.
В наш век высокоинтегрированных, профессионально разработанных, широкодоступных микросхем аналоговых и смешанных сигналов маловероятно, что вам когда-либо понадобится (или вы захотите) разработать собственную систему АРУ (что является не простым процессом). Тем не менее, хорошо бы знать и понимать основные приемы и концепции.
