HomeMade

Kolejne, ciekawe opracowanie z zakresu AGC:

Good dynamics processing
Automatic Gain Control (AGC) in Receivers
Chapter 15--Transceivers, Transverters and Repeaters

Analizując zmiany napięcia AGC w układach automatyki możemy zaobserwować:
- czas natarcia (attack time), czas reakcji automatyki po pojawieniu się silnego sygnału;
- czas zawieszenia automatyki (hang time), czas zawieszenia regulacji automatyki;
- czas regeneracji, powrotu automatyki (recovery time), czas powrotu automatyki do stanu początkowego.

Dobór powyższych czasów ma kluczowe znaczenie dla poprawnego funkcjonowania układów regulacji. Czas natarcia w układach AGC realizowanych na pośredniej częstotliwości wynosi (1..3)ms oraz (20..50)ms w automatyce realizowanej na małej częstotliwości. Czas zawieszenia automatyki jest najczęściej ustawiany w przedziale (0,1...3)sek. Czas powrotu automatyki wynosi najczęściej minimum 100ms.

Ciekawe, czy ktoś z Kolegów próbował oszacować powyższe czasy automatyki w swoim radiu np. Piligrimie, US5MSQ lub innych ?

Spróbuję to zrobić za pomocą cyfrowego oscyloskopu, bo wydaje mi się, że w ARW na m.cz. można uzyskać znacznie krótszy czas reakcji niż podane od 20ms wzwyż, muszę to sprawdzić ile mi wyszło. Wyniki postaram się tu umieścić.
pzdr

Dłuższe czasy reakcji automatyki realizowanej w torach m.cz. wymuszone są okresem dolnych częstotliwości akustycznych. Dla 200Hz okres wynosi 5ms dlatego czas powinien być 2..4 krotnie dłuższy aby układ automatyki nie próbował nadążać za kształtem sygnału. Stała czasowa musi być tak dobrana aby przy stałym napięciu szczytowym sygnału akustycznego napięcie ARW było również stałe. To jeden z powodów dla których wykonanie szybkiej automatyki jest łatwiejsze w torze pośredniej częstotliwości.

Można zastosować w ARW na m.cz. różne dodatkowe sztuczki.

Po pierwsze układ detektora może być tak skonstruowany, że już pierwsze ćwierć okresu rosnącego do wartości szczytowej sygnału naładuje kondensator, a wysoka oporność w obwodzie jego rozładowania nie pozwoli mu się rozładować.

Po drugie - można zastosować dwópołówkową detekcję sygnału co dwukrotnie zwiększy częstotliwość doładowywania kondensatora stałej czasowej ARW - to bardzo prosta modernizacja dla każdego ARW.

Po trzecie można zastosować wielofazową detekcję - w przypadku homodyny z czterofazowym mieszaczem, aż się prosi obróbka kwadraturowa sygnału. Po dwóch pracujących w kwadrarturze filtrach mamy do dyspozycji dwa przesunięte o 90 stopni sygnały, które można jeszcze odwrócić w fazie i mamy wtedy znów czterofazowy sygnał m.cz. Po czterofazowej detekcji takiego sygnału, sygnał z naładowanego pierwszym ćwierć okresem kondensatora nie opada już do zera, nawet przy całkowitym braku kondensatora filtrującego - pozostałe przebiegi z detekcji kolejnych przesuniętych w fazie o 90 stopni sygnałów nie pozwalają na to !!!

Dzięki opisanym powyżej sztuczkom teoretyczny czas wynoszący dla 200Hz 5ms można jeszcze obniżyć czterokrotnie. Czyli teoretyczny czas najszybszego naładowania kondensatora ARW dla 200Hz wynosi 1,25ms !!!

Taki czterofazowy detektor trochę jeszcze w uproszczonej wersji z zastosowanymi opisanymi wyżej sztuczkami mam już działający w swoim Piligrimie
Pomiary, które chcem wykonać mają potwierdzić lub zaprzeczyć moim teoretycznym obliczeniom - może są jeszcze jakieś dodatkowe czynniki np. inna oporność układów detekcji wzięta do obliczeń, niż rzeczywista itd.
pzdr

Pisząc o dłuższych czasach w klasycznych układach ARW realizowanych w torze m.cz. chciałem raczej zasygnalizować różnicę pomiędzy AWR na pośredniej.
Na każde ograniczenie znajdą się pomysły pozwalające je obejść. Zastosowanie dwupołówkowego detektora szczytowego jest zabiegiem tanim, skutecznym i łatwym do wykonania w każdym urządzeniu. Pomysł wielokanałowego detektora jest ciekawym dlatego chętnie poznamy praktyczne wyniki jego działania. W prostych konstrukcjach spowoduje niestety sporą ich rozbudowę oraz podniesie koszt urządzenia.

Jeszcze większe możliwości daje technika cyfrowa. Szybkie próbkowanie sygnału akustycznego pozwala na precyzyjne określenie parametrów sygnału (szybkość narastania, wartość maksymalna, średnia, itd.) Popularne procesory są już wystarczająco szybkie aby poradzić sobie z takim zagadnieniem. Może pojawią się jakieś nowe projekty z zastosowaniem cyfrowej obróbki sygnału.

Wydaje mi się, że technika cyfrowa może mieć zastosowanie tam gdzie całe urządzenie lub spora jego część jest zrealizowana w tej technice - i tu rzeczywiście koszty mogą być wysokie - procesory DSP nie są jeszcze tanie. W całym takim urządzeniu, które coś kosztuje nie zauważymy wzrostu kosztu całości - ARW to tylko fragment całego programu.
A może ktoś opracuje dobre szybkie ARW na zwykłym znaczne tańszym procesorze? Wiele typów procesorów ma wbudowane dość szybkie jak na częstotliwości akustyczne w zakresie telefonicznym przetworniki analogowo - cyfrowe. Mógłby to być jeden z tematów wspólnego projektu. Można przy tej okazji pomyśleć o innych aspektach dobrego ARW, takich jak odporność na krótkie impulsowe zakłócenia. Nie ma nic za darmo. Jeśli przyśpieszymy czas zadziałania ARW to nowym problemem staje się jego wrażliwość na zakłócenia. W układach analogowych to duży kłopot, ale w cyfrowych już nie.

Moje dodatkowe ARW nie jest drogie ani bardzo skomplikowane - dodatkowy koszt nie przekracza 10zł. To tylko jeden poczwórny wzmacniacz operacyjny typu TL084 i 6 tranzystorów plus kilka rezystorów oraz kondensatorów. Sens jego stosowania muszą potwierdzić pomiary, w przeciwnym wypadku trzeba będzie pomyśleć o bardziej rozbudowanej wersji. Na słuch działa doskonale, słychać to szczególnie dobrze przy odbiorze telegrafii. Niestety przy tej okazji problem zakłóceń impulsowych wychodzi jak szydło z worka. Na to też są sztuczki i lekarstwa, ale do tej pory nie miałem czasu ich zastosować.

---

Aby zainspirować kolejnych twórców podam jeszcze jeden dość prosty sposób na szybkie ARW w homodynach.
Oto on:
Na końcu toru wzmocnienia i regulacji należy ponownie zmodulować sygnał w modulatorze zrównoważonym. Uzyskany w ten sposób sygnał w.cz. typu DSB (dwuwstęgowy) idealnie nadaje się do obróbki ARW w typowych układach stosowanych na w.cz.
Pojawi się przy tej okazji jeden nowy problem (wspólny dla wszystkich szybkich ARW realizowanych na m.cz. niezależnie od metody). Nie chcem niczego więcej sugerować, aby nie ograniczać myśli twórczej.
Wynalazki powstawały wtedy, gdy ktoś nie wiedział o tym, że zrobienie tego nie jest możliwe...

---

Dla powiększenia ogólnej wiedzy na temat kompresorów, które niczym nie różnią się od układów ARW z obróbką na m.cz. wrzucę tu ten sam link, który umieściłem w temacie o mikrofonach:
http://www.epanorama.net/schematicsforfr...anders-VCA
Poczytajcie, popatrzcie jakie występują regulacje i możliwości, jakie są poszczególne fazy i czasy obróbki dynamicznej. Niektóre schematy warte są naśladowania.
Nie wspomniałem jeszcze o jednej możliwości w obróbce dynamicznej sygnałów.
Jest to możliwość podziału sygnału na podpasma i obróbkę każdej części z osobna - z pasującymi do obrabianej części pasma nastawami
Wiele urządzeń profesjonalnych tak ma, zapobiega to tzw. pompowaniu sygnału.

Problem stałej czasowej prosto rozwiązuje układ ARW z kondensatorem "pamiętającym" ("hang ARW"). Rozdzielenie funkcji "zapamiętywania poziomu" i odmierzania stałej czasowej eliminuje podstawowy problem układów ARW z m.cz. Niestety, wzmaga to problem reakcji na zakłócenia impulsowe. Wypośrodkowanie tych dwóch czynników daje zupełnie przyzwoite rezultaty. Może na początek zaproponujmy układ analogowy, w którym są dwie niezależne stałe czasowe, jedna bardzo długa (> 10s) a druga regulowana w zależności od emisji. Układ powinien wykorzystać potencjometr z wyłącznikiem. W pozycji wyłączonej pracuje automatyka autonomicznie, z stałą czasową określoną przełącznikiem modu (w wersji zaawansowanej z możliwością nastawy) a po włączeniu, z nastawą ręczną regulowaną potencjometrem. Tor m.cz. powinien być wyposażony w ogranicznik zapobiegający ogłuszeniu operatora po krótkotrwałym przesterowaniu.

Dobry TRX powinien mieć obowiązkowo układ wytłumiania zakłóceń impulsowych. Bez niego nie ma co marzyć o dobrym ARW. Można trochę problem ominąć wprzęgając układ tłumienia impulsów w system ARW tak jak to zrobiono w poprawionej wersji MiniYesa - warto spojrzeć i przeanalizować - układ dość prosty i w miarę skuteczny. Eliminuje tylko reakcję ARW na impulsy, nie wycinając ich z toru audio.
Próbowałem też zastosować układ TDA1001, ale na końcu toru po przejściu przez filtry układ ten ma za małe stomości zboczy impulsów, aby prawidłowo działać, da się zastosować ale nie w prosty sposób.

Może docelowo warto jednak pomyśleć o ARW na mikroprocesorze zawierającym przetwornik A/C mogący próbkować minimum około 50kHz, mógłby zawierać soft robiący wszystkie potrzebne funkcje: szybka reakcja, zawieszanie, wycinanie impulsów zakłócających, regulacje poszczególnych czasów.
Piotrze, jesteś w tym dobry, może dołączą inni. Warto spróbować.
Byłby to dobry klocek dla konstruktorów do każdego rodzaju TRXa.
Szczerze zachęcam.

To swoista "kwadratura koła". Impulsy o krótkim czasie trwania mają szerokie widmo. ARW wymusza najwęższe pasmo jakie pozwala na przeniesienie sygnału bez jego widmowego obcięcia, tak by nie reagować na silne sygnały pozapasmowe. Dlatego dobry ogranicznik trzasków musi być przed filtrami zasadniczej selektywności. Teoretycznie można zaprząc mikroprocesor z 12-to bitowym przetwornikiem "gdzieś po drodze". Mamy 72 dB dynamiki i potrzebę jasno zdefiniowanego środowiska. Bo prócz wejścia trzeba zapewnić jeszcze jakieś "wyjście" do zamknięcia pętli regulacji. Powiem szczerze, że nie bardzo jestem w stanie wyobrazić sobie tę uniwersalność. To chyba zostawmy na temat p.n. "Wyczynowy Transiwer HM". Gdzieś zapewne spotka się to z klasycznym DSP a wtedy ...

Znalazłem kolejny dokument do kolekcji omawiający zagadnienia związane z automatyczną regulacją wzmocnienia. Lektura obowiązkowa !

Zwracam uwagę na ostatnie prezentowane rozwiązanie z układem OPA660.