Chinasp.ru

Авто Клондайк
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическая регулировка усиления — Automatic gain control

Автоматическая регулировка усиления — Automatic gain control

Автоматическая регулировка усиления (AGC), является замкнутым Обратная связь цепь регулирования в усилитель мощности или цепочка усилителей, цель которых — поддерживать подходящую амплитуду сигнала на его выходе, несмотря на изменение амплитуды сигнала на входе. Средний или пиковый уровень выходного сигнала используется для динамической регулировки прирост усилителей, что позволяет схеме удовлетворительно работать с большим диапазоном уровней входного сигнала. Он используется в большинстве радиоприемники для выравнивания средней громкости (громкость) разных радиостанций из-за различий в принимаемых сила сигнала, а также вариации радиосигнала отдельной станции из-за угасание. Без AGC звук, издаваемый ЯВЛЯЮСЬ радио приемник будет сильно отличаться 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 с детектор и применяется для управления усилением каскадов усилителя ПЧ или ВЧ.

Радиоприемники AM

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

AGC является отклонением от линейности в радио AM приемников . [3] Без АРУ AM-радио будет иметь линейную зависимость между амплитудой сигнала и формой звуковой волны — амплитуда звука , которая коррелирует с громкостью, пропорциональна амплитуде радиосигнала, потому что информационное содержание сигнала передается через изменения амплитуды несущей волны . Если бы схема не была достаточно линейной, модулированный сигнал не мог бы быть восстановлен с разумной точностью . Однако сила принимаемого сигнала будет широко варьироваться в зависимости от мощности и расстояния до передатчика , а также затухания на пути сигнала.. 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 входного радиочастотного интерфейса приемника для более слабых сигналов, поскольку низкое усиление может ухудшить отношение сигнал / шум и блокировку ; [4] поэтому многие конструкции уменьшают усиление только для более сильных сигналов.

Читайте так же:
Как отрегулировать балансировочный клапан на стояке

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 широковещательных и коротковолновых диапазонов и 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]

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 сильных сигналов.

Радар

Связанное с этим применение AGC — в радиолокационных системах как метод преодоления нежелательных отраженных сигналов от помех . 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 система AGC стала управляться программно и с большей степенью детализации в определенных ячейках обнаружения. Множество радиолокационных средств 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

Аудиолента генерирует определенное количество шума . Если уровень сигнала на ленте низкий, шум более заметен, т. Е. Отношение сигнал / шум ниже, чем могло бы быть. Для получения наименее шумные записей, уровень записи должен быть установлен как можно выше, не будучи настолько высокими, чтобы клип или исказить сигнал. При профессиональной записи с высокой точностью уровень устанавливается вручную с помощью пиковых значений.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 микрофона диктофона. Аналогичные соображения применимы и к видеомагнитофонам .

Читайте так же:
Принцип работы автоматической регулировки фар

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

Некоторые катушечные магнитофоны и кассетные деки имеют схемы АРУ. Те, которые используются для высокой точности, обычно этого не делают.

Большинство схем видеомагнитофона используют амплитуду вертикального запирающего импульса для работы АРУ. Схемы управления копированием видео, такие как Macrovision, используют это, вставляя пики в импульс, которые будут игнорироваться большинством телевизоров , но заставляют АРУ видеомагнитофона излишне исправлять и искажать запись.

Вогад

Устройство регулировки усиления с голосовым управлением [7] или устройство регулировки усиления с управлением по громкости [8] (vogad) — это тип АРУ или компрессора для усиления микрофона . Обычно он используется в радиопередатчиках для предотвращения перемодуляции и уменьшения динамического диапазона сигнала, что позволяет увеличить среднюю передаваемую мощность. В телефонии это устройство принимает широкий спектр входных амплитуд и выдает в целом согласованную выходную амплитуду.

В своей простейшей форме ограничитель может состоять из пары встречных ограничивающих диодов , которые просто шунтируют избыточную амплитуду сигнала на землю, когда превышается порог проводимости диода. Этот подход просто отсекает верхнюю часть больших сигналов, что приводит к высокому уровню искажений.

В то время как ограничители ограничения часто используются как форма последней защиты от перемодуляции , 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, следовательно, vogad особенно важен для голосовых приложений, таких как радиотелефоны .

Хорошая схема vogad должна иметь очень быстрое время атаки , чтобы начальный громкий голосовой сигнал не вызывал 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 феномену « дыхания », когда уровень фонового шума увеличивается с каждым перерывом в речи. Цепи Vogad обычно настраиваются так, чтобы при низких уровнях входного сигнала сигнал не усиливался полностью, а вместо этого следовал линейной кривой усиления. Это хорошо работает с микрофонами с шумоподавлением .

Читайте так же:
Регулировка вязальной машины северянка

Телефонная запись

Устройства для записи обеих сторон телефонного разговора должны записывать как относительно сильный сигнал от локального пользователя, так и гораздо меньший сигнал от удаленного пользователя при сопоставимой громкости. Некоторые записывающие устройства телефонной связи включают автоматическую регулировку усиления для обеспечения записи приемлемого качества.

Биологический

Как и в случае со многими концепциями, встречающимися в технике, автоматическая регулировка усиления также встречается в биологических системах, особенно в сенсорных системах. Например, в зрительной системе позвоночных динамика кальция в фоторецепторах сетчатки регулирует 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. Аналогичным образом , в слуховой системе , что olivocochlear эфферентных нейроны являются частью биомеханического контура регулировки усиления. [9] [10]

Время восстановления

Как и во всех системах автоматического управления, временная динамика работы АРУ может быть важной во многих приложениях. Некоторые системы АРУ медленно реагируют на необходимость изменения усиления, тогда как другие могут реагировать очень быстро. Примером приложения, в котором требуется быстрое время восстановления АРУ, являются приемники, используемые в связи с помощью кода Морзе, где так называемые полный взлом или операция QSK необходима для того, чтобы принимающие станции могли прерывать передачу станций в середине символа (например, между сигналами точки и тире).

Автоматическая регулировка уровня записи [ править | править код ]

АРУЗ — автоматическая 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 торсионов митсубиси делика

Напряжение сигналов, поступающих на вход приемника, как правило, значительно меняется: из-за разницы в передаче мощности передатчиков и расстояний их от места приема замирания сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приема между передатчиком и приемника, установленного на подвижные объекты, летательные аппараты, транспортные средства и т. д., и другие причины. это приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приемнике. Ару система пытается свести к минимуму разногласия выходного напряжения и входного сигнала приемника. это делается с помощью цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, что снижает их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот компенсируется в приемнике изменений напряжения входных сигналов. основные параметры систем Ару:

  • Время срабатывания Ару дБ / с (The response time of the AGC dB / s) — отражает скорость реакции Ару на скачок входного сигнала. Этот параметр равен бесконечности, ноль времени ответ на ограничитель сигнала.
  • Динамический диапазон, дБ глубина изменения входного сигнала разница между минимальным и максимальным сигналом, что выходной сигнал находится в допустимых пределах.

Важным свойством системы Ару является наличие выходного сигнала, показывающего уровень входного сигнала не может быть сделано, чтобы остановить.

4.1. Схемы Ару. Обратный. (Reverse)

Эта схема получила свое название из-за того, что управляющее напряжение U УПР подается на стороне выхода в направлении входа РУ. пропорционально уровню входного сигнала обеспечивается контроль напряжения, из-за КД коэффициент передачи детектора Ару дет: U УПР = КД ∙ к, удерживая Ctrl ⋅ U о. Ару НЧ-фильтр отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно изменяющихся составляющих напряжения тока Іупр. Ару цепь называется простой, если она состоит только из детектора и фильтра. В AGC цепи могут включать в себя усилитель, установленный после детектора, УПТ.

4.2. Схемы Ару. Видео. (Video)

Входное напряжение U вход обнаруживается и в таком виде управляющего напряжения U УПР. выходное напряжение получается путем умножения U ВХ коэффициент усиления усилителя K o (К). таким образом, если вы увеличиваете U Рин уменьшается K o (К), а их произведение может оставаться постоянным, что позволяет реализовать идеальное Ару характеристика, но на практике достичь этого не удается. прямая Ару схема имеет ряд существенных недостатков, одним из которых является необходимость включить схема детектора Ару дополнительный высокочастотный усилитель с большим коэффициентом усиления, Ару они тоже нестабильны, т. е. подвержены влиянию различных дестабилизирующих факторов. В этой связи, он нашел ограниченное применение.

Читайте так же:
Регулировка холостого хода на акпп

4.3. Схемы Ару. Пассивный. (Passive)

Ару пассивных устройств, которые не потребляют электрическую энергию, которая, не имея в своем составе источники питания. как правило, такие пассивные Ару выполнены в виде амортизаторов, каждый из резисторов, представляющих тепловое сопротивление термисторов. С повышением температуры сопротивление увеличивается, что вызывает уменьшение затухания включение аттенюатора. И наоборот, когда температура окружающей среды ослабление аттенюатора увеличивается.

Вместо вывода

Функция типа AGC не является основной на камерах видеонаблюдения. Чаще всего их используют при установке на улице и для охраны периметра. Тут даже небольшие помехи в виде шумов не отразятся на качестве сигнала, а вот резкое увеличение амплитуды вполне критично.

Для камер в помещении AGC практически не нужен. Подобные устройства вполне справляются со своими обязанностями и без этой функции. Незначительные перепады, вызванные случайным попаданием света, не отражаются на нормальном функционировании устройства.

Поэтому выбирая камеру видеонаблюдения очень важно проверять соответствие ее характеристик области применения. В противном случае вы просто переплатите за тот функционал, которым не будете пользоваться.

Скорость нарастания выходного напряжения

Также обратите внимание на то, что напряжение на выходе ОУ не может резко менять свое значение. Поэтому, в ОУ есть такой параметр, как скорость нарастания выходного напряжения VUвых .

Этот параметр показывает насколько быстро может измениться выходное напряжение ОУ при работе в импульсных схемах. Измеряется в Вольт/сек. Ну и как вы поняли, чем больше значение этого параметра, тем лучше ведет себя ОУ в импульсных схемах. Для LM358 этот параметр равен 0,6 В/мкс.

Также смотрите видео «Что такое операционный усилитель (ОУ) и как он работает»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector