Atrium96.ru

Кузовной ремонт авто
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления ( АРУ ) — это схема регулирования с обратной связью с обратной связью в усилителе или цепочке усилителей, цель которой — поддерживать подходящую амплитуду сигнала на его выходе, несмотря на изменение амплитуды сигнала на входе. Средний или пиковый уровень выходного сигнала используется для динамической регулировки усиления усилителей, позволяя схеме удовлетворительно работать с более широким диапазоном уровней входного сигнала. Он используется в большинстве радиоприемников для выравнивания средней громкости ( громкости ) разных радиостанций из-за разницы в мощности принимаемого сигнала., а также изменения радиосигнала отдельной станции из-за замирания . Без AGC звук , излучаемый от AM радио приемника будет меняться до крайней степени , от слабого до сильного сигнала; АРУ эффективно снижает громкость, если сигнал сильный, и увеличивает ее, когда он слабее. В типичном приемнике сигнал управления обратной связью АРУ обычно берется из каскада детектора и применяется для управления усилением каскадов усилителя ПЧ или ВЧ.

Радиоприемники AM

В 1925 г. Гарольд Олден Уиллер изобрел автоматический регулятор громкости (АВК) и получил патент. Карл Кюпфмюллер опубликовал анализ систем AGC в 1928 году. [1] К началу 1930-х годов большинство новых коммерческих радиовещательных приемников имели автоматическую регулировку громкости. [2]

AGC — это отход от линейности в AM-радио приемники. [3] Без АРУ AM-радио имело бы линейную зависимость между амплитудой сигнала и формой звуковой волны — звуком. амплитуда, который коррелирует с громкостью, пропорционален амплитуде радиосигнала, поскольку информативность сигнала переносится изменениями амплитуды несущая волна. Если бы схема не была достаточно линейной, модулированный сигнал не мог бы быть восстановлен разумным верность. Однако сила принимаемого сигнала будет широко варьироваться в зависимости от мощности и расстояния до передатчик, и путь сигнала затухание. Схема АРУ ​​предотвращает слишком большие колебания выходного уровня приемника, определяя общую мощность сигнала и автоматически регулируя усиление приемника для поддержания выходного уровня в приемлемом диапазоне. Для очень слабого сигнала АРУ ​​работает с приемником с максимальным усилением; по мере увеличения сигнала АРУ ​​снижает усиление.

Обычно невыгодно уменьшать усиление RF передний конец приемника на более слабых сигналах, так как низкий коэффициент усиления может ухудшить соотношение сигнал шум и блокировка; [4] поэтому многие конструкции уменьшают усиление только для более сильных сигналов.

Поскольку диод AM-детектора вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное силе сигнала, это напряжение может подаваться обратно на более ранние каскады приемника для уменьшения усиления. Требуется сеть фильтров, чтобы аудиокомпоненты сигнала не влияли заметно на усиление; это предотвращает «нарастание модуляции», которое увеличивает эффективную глубину модуляции сигнала, искажая звук. Приемники связи могут иметь более сложные системы AVC, включая дополнительные каскады усиления, отдельные детекторные диоды АРУ, разные постоянные времени для вещательных и коротковолновых диапазонов, а также приложение разных уровней напряжения АРУ к разным каскадам приемника для предотвращения искажений и перекрестной модуляции. [5] Дизайн системы AVC оказывает большое влияние на удобство использования приемника, характеристики настройки, точность воспроизведения звука и поведение при перегрузке и сильных сигналах. [6]

Читайте так же:
Регулировка тормозов артек на велосипеде

FM-приемники, даже несмотря на то, что они включают каскады ограничителей и детекторы, которые относительно нечувствительны к изменениям амплитуды, все же выигрывают от АРУ для предотвращения перегрузки при сильных сигналах.

Радар

Связанное приложение AGC находится в радар системы, как метод преодоления нежелательных беспорядок эхо. Этот метод основан на том факте, что количество возвращаемых беспорядков намного превышает количество эхо-сигналов от интересующих целей. Усиление приемника автоматически регулируется для поддержания постоянного уровня видимых помех. Хотя это не помогает обнаруживать цели, замаскированные более сильными окружающими помехами, это помогает различать сильные источники целей. В прошлом АРУ радара управлялись электроникой и влияли на усиление всего приемника радара. По мере развития радаров AGC стала управляться программно и с большей степенью детализации в определенных ячейках обнаружения. радиолокационные средства противодействия используйте AGC радара, чтобы обмануть его, эффективно «заглушив» реальный сигнал с помощью имитации, так как AGC будет рассматривать более слабый, истинный сигнал как помеху по сравнению с сильной имитацией.

Аудио видео

An аудиозапись генерирует определенное количество шум. Если уровень сигнал на ленте низкий, шум более заметен, т.е. соотношение сигнал шум ниже, чем могло бы быть. Для получения наименее шумной записи уровень записи должен быть установлен как можно более высоким, но не настолько высоким, чтобы зажим или же искажать сигнал. В профессиональном высокая точность уровень записи устанавливается вручную с помощью пиковое чтение метр. Когда высокая точность не является требованием, подходящий уровень записи может быть установлен с помощью схемы АРУ, которая снижает усиление по мере увеличения среднего уровня сигнала. Это позволяет делать полезную запись даже для речи на некотором расстоянии от микрофон диктофона. Аналогичные соображения применимы к Видеомагнитофоны.

Потенциальным недостатком AGC является то, что при записи чего-то вроде музыки с тихими и громкими отрывками, например классической музыки, AGC будет делать тихие отрывки громче, а громкие — тише, сжимая звук. динамический диапазон; результатом может быть снижение качества музыки, если сигнал не будет повторно расширен при воспроизведении, как в компандирование система.

Немного катушка на катушку магнитофоны и кассетные деки есть цепи АРУ. Те, которые используются для высокой точности, обычно этого не делают.

Большинство схем видеомагнитофона используют амплитуду вертикальный импульс гашения для работы с AGC. Схемы управления копированием видео, такие как Macrovision использовать это, вставляя импульсы в импульс, которые будут игнорироваться большинством телевидение устанавливает, но приводит к чрезмерному исправлению АРУ видеомагнитофона и повреждению записи.

Вогад

Устройство регулировки усиления с голосовым управлением [7] или регулируемое по громкости устройство [8] (вогад) — это тип АРУ или компрессор за микрофон усиление. Обычно используется в радиопередатчиках для предотвращения сверхмодуляция и уменьшить динамический диапазон сигнала, что позволяет увеличить среднюю передаваемую мощность. В телефония, это устройство принимает широкий спектр входных амплитуд и выдает в целом согласованную выходную амплитуду.

Читайте так же:
Настроить период синхронизации времени

В простейшем виде ограничитель может состоять из пары соединенных друг с другом фиксирующие диоды, которые просто шунтируют избыточную амплитуду сигнала на землю при превышении порога проводимости диода. Этот подход просто отсекает верхнюю часть больших сигналов, что приводит к высоким уровням искажений.

Пока ограничители отсечения часто используются в качестве последней меры защиты от сверхмодуляция, правильно спроектированная схема vogad активно контролирует величину усиления для оптимизации глубины модуляции в реальном времени. Помимо предотвращения чрезмерной модуляции, он повышает уровень тихих сигналов, так что также предотвращается недомодуляция. Недомодуляция может привести к плохому проникновению сигнала в шумных условиях, поэтому vogad особенно важен для голосовых приложений, таких как радиотелефоны.

Хорошая трасса вогад должна иметь очень быструю время атаки, так что начальный громкий голосовой сигнал не вызывает внезапного всплеска чрезмерной модуляции. На практике время атаки будет составлять несколько миллисекунд, поэтому иногда требуется ограничитель ограничения, чтобы поймать сигнал на этих коротких пиках. Обычно используется гораздо большее время затухания, чтобы усиление не увеличивалось слишком быстро во время обычных пауз в естественной речи. Слишком короткое время затухания приводит к явлению «дыхание», где уровень фонового шума повышается при каждом перерыве в речи. Схемы Vogad обычно настраиваются таким образом, что при низких уровнях входного сигнала сигнал не усиливается полностью, а вместо этого следует линейной кривой усиления. Это хорошо работает с шумоподавление микрофоны.

Телефонная запись

Устройства для записи обеих сторон телефон разговор должен записывать как относительно сильный сигнал от локального пользователя, так и гораздо более слабый сигнал от удаленного пользователя при сопоставимой громкости. Некоторые записывающие устройства телефонной связи включают автоматическую регулировку усиления для обеспечения записи приемлемого качества.

Биологические

Как и в случае со многими концепциями, встречающимися в технике, автоматическая регулировка усиления также встречается в биологических системах, особенно в сенсорных системах. Например, в позвоночное животное зрительная система, кальциевая динамика в сетчатка фоторецепторы отрегулируйте усиление в соответствии с уровнем освещенности. Кроме того, в зрительной системе клетки в V1, как полагают, взаимно подавляют, вызывая нормализацию ответов на контраст, форму автоматического контроля усиления. Точно так же в слуховая система, то оливокохлеарный эфферент нейроны являются частью биомеханического контура управления усилением. [9] [10]

Усилитель с АРУ для микрофона

Бывает собеседник нас плохо слышит. Например, при разговоре по компьютеру в skyp или интернет играх. Достаточно частой причиной этого является некачественный микрофон в гарнитуре. Для того чтобы устранить данный недостаток предлагаю собрать простой микрофонный усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ). Данный усилитель наврятли подойдет для студийной записи, но для переговорного устройства, или в паре с радиопередатчиком это отличный вариант.

Читайте так же:
Регулировка балансировочных клапанов asv

Технические характеристики усилителя

Размеры печатной платы всего 47х28 мм.

Напряжение питания от 3 до 9 В, рекомендуемое 6В.

Потребляемый ток от 0,7 до 0,33 мА, в зависимости от используемого микрофона.

Рабочая температура от -60 до +85 градусов.

принципиальная схема простого усилителя для микрофона с АРУ

Принцип работы.

Резисторы R2, R3 представляют делитель. Транзистор VT1 выполняет функцию сопротивления, регулируемого напряжением. Сигнал проходя через делитель попадает на вход операционного усилителя DA1, микросхема его усиливает. Транзистор VT2 выполняет функцию детектора, то есть импульсы с него заряжают конденсатор С5 и подаются на транзистор VT1. Чем больше величина этих импульсов, тем больше сопротивление делителя. В результате этого при резком изменении амплитуды входного сигнала, на выходе микросхемы сигнал изменится не значительно максимум до 20%.

Печатная плата простого усилителя для микрофона с АРУ

Скачать печатную плату усилителя для микрофона

Наладка и сборка устройства

Устройство монтируется на одностороннем стеклотекстолите размерами 47х28 мм. Конденсаторы и резисторы можно использовать любые, подходяще по номиналу и габаритам.

Наладка устройства сводится к регулировке уровня АРУ с помощью подстрочного резистора R9, и инерционности АРУ с помощью подбора конденсатора С5 и резистора R10.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

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) радиоэлементах или с помощью аттенюаторов. [1]

В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер [en] издал анализ систем АРУ в 1928. [2] К началу 1930-х все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости. [3]

Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:

Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.

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. Это 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.
Читайте так же:
Отрегулируйте давления срабатывания реле

Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).

Обратная

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): Uупр = КД ⋅ Купр ⋅ Uвых. 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

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, то есть подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.

Пассивная

Пассивные АРУ-устройства, не потребляющие электрическую энергию, то есть 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.

АРУЗавтоматическая регулировка уровня записи в устройствах магнитной звукозаписи.

В общем случае АРУЗ выравнивает амплитуду звукового сигнала для записи равномерного и качественного звука.

Автоматическая регулировка уровня записи применяется в съемочной технике и других устройствах магнитной звукозаписи, используемой в видеопроизводстве для предотвращения проблем ручной регулировки уровня записи звука. При ручной регулировке уровня записи звука необходимо постоянно следить за индикатором звука и устанавливать приемлемый уровень записи звука согласно уровню принимаемого звукового сигнала. Это отвлекает от работы с визуальным содержанием кадра. При этом даже при постоянном слежении за индикатором записи звука избежать кратковременных перегрузов или, наоборот, потери звуковой информации не удаётся. Ручное регулирование уровня записи трубет временных затрат, что негативно сказывается на результатах работы.

Читайте так же:
Регулировка зажигания на qd32

Нелинейные искажения

Звуковой сигнал проходит через усилитель, увеличивается по амплитуде и искажается. Ничего идеального не бывает, в полезный сигнал обязательно будут внесено то, что в нем не содержалось – шумы, искажения, помехи от блока питания и другие вредные субстанции, мешающие качественному восприятию звука. Однако — пока о частном.

Нелинейные искажения — увеличение спектра исходного сигнала путем добавления гармоник. Если взять чистый синусоидальный сигнал частотой F, то после прохождения усилителя в спектре сигнала, кроме основной гармоники F, будут присутствовать составляющие K*F, где К = 2, 3, 4, 5…

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. Это 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).

Примеры

Откроем монитор порта и скажем что-нибудь в микрофон

Отлично! Но это сырой сигнал, с ним работать неудобно – он не отражает усреднённую громкость, а всего лишь показывает форму звукового сигнала

Заведём похожий пример, но с библиотекой VolAnalyzer: выведем приведённую “громкость” звука и построим график:

И получим гораздо более применимые для проектов значения:

Такой сигнал достаточно подать на светодиод – и уже получится светомузыка!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector