155750. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kis távolságok elektronikus mérésére

155750 korlatilag rövidrezárt és a kicsatolt harmadik felharmonikus pedig közel ohmos gyakorlatilag végtelen impedanciát jelent. A fentiek biztosítják, hogy a kapcsolóüzemben működő tranzisztorok áramainak nullátmeneteit a kicsatoló rezgőkör gyakorlatilag nem befolyásolja, mivel a limitált áram hullámalakjának első és harmadik felharmonikusa egymással fázisban van. A kicsatolási feszültség függetlenítésére a kicsatoló rezgőkörben transzformátor van elhelyezve induktív tagként. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy a pozitív visszacsatolás nagy kimenő impedanciájú erősítőn keresztül úgy történik, hogy az erősítő négypólus kimenetére a harmadik felharmonikusra hangolt, kicsatoló rezgőkör és a frekvenciát meghatározó rezgőkör sorbakapcsolt, a bemenetelére pedig a frekvencia meghatározó rezgőkör van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés példaképpeni kiviteli alakját a rajz szemlélteti. Az 1. ábra a találmány szerinti elvi kapcsolási elrendezést, a 2. ábra pedig a tranzisztorokkal megvalósított kapcsolást tünteti fel. Az 1. ábra szerinti kapcsolásban gyakorlatilag az 1 aktív, illetve erősítő nógypólus kimenő impedanciája végtelen, s a kimenő rövidzárási áram abszolút értékre nézve állandó, az előjele pedig a bemenő feszültséggel szemben ellenkező értelmű. Az oszcillátor frekvenciát meghatározó 3 rezgőkör a távolsággal összefüggően változó induktív elemet tartalmaz. A 2 rezgőkör, a kicsatoló rezgőkör a harmadik felharmonikusra van hangolva és az induktív elem transzformátornak van kiképezve, a kicsatolási potenciál függetlenítése céljából. A 3 rezgőkör Önindukciója a mérendő távolsággal összefüggésben változik, ennek hatására az oszcillátorfrekvencia a mérendő távolsággal függő módon megváltozik. A 2 kicsatoló körön az oszcillátor harmadik felharmonikusát gyakorlatilag viszszahatásmentesen kivezetjük felhasználás céljára. A távolság és a frekvencia összefüggés jó közelítéssel lineáris, ha az önindukció százalékos Változása a mérendő távolságok esetében kicsi. A 2. ábra egy gyakorlati megvalósítás kapcsolási elrendezését szemlélteti ellenütemű kapcsolásban, ahol a 4 és 5 rezgőköröknek az 1. ábrában sematikusan jelölt 2 és 3 rezgőkörök felelnek meg. A 4 rezgőkör, a kicsatoló rezgőkör, amelynek induktív tagját két primer és egy szekunder transzformátor tekercs képezi. Az 5 rezgőkör, a frekvenciát meghatározó rezgőkör, amelynek induktív tagját négytekercsű transzformátor alkotja. Az aktív 1 erősítő négypólust viszont a 6 és 7 tranzisztorok és ezek emitter körébe iktatott ellenállás képezi. A +Ur pozitív tápfeszültség, a —Ur a negatív tápfeszültség, míg a Ö nullavezetéket jelöl. A feszültségek úgy vannak megválasztva, hogy a bázis-bázis közé visszacsatolt feszültség egy nagyságrenddel nagyobb, mint az ellenütemű tranzisztorpár teljes kivezérléséhez szükséges feszültség. Tehát a +UT pozitív tápfeszültség egy nagyságrenddel nagyobb, mint a bázis-bázis közé visszacsatolt váltakozó feszültség 5 csúcsértéke, viszont a —Ur negatív tápfeszültség elegendően nagy ahhoz, hogy a tranzisztor ne szaturáljon. A 0 nullvezeték az 5 rezgőkör tekercspárján keresztül a tranzisztorpár bázisára van kapcsolva, míg a +Ur a pozitív táp-10 feszültség az 5 rezgőkör másik tekercspárján és a 4 rezgőkör primer tekercspárján át van csatolva a 6 és 7 tranzisztorok, illetve tranzisztorpár kollektorához. iö Az ellenütemű oszcillátor 6 és 7 tranzisztorán gyakorlatilag négyszöghullám alakú áramok folynak, mivel a bázisokra kapcsolt 5 rezgőkör visszacsatoló tekercseiben a „csúcstól csúcsig" feszültség lényegesen nagyobb a tranzisztorok 20 vezérlő feszültségénél. A kollektorkörben levő 5 rezgőkörön át, ennek szűrő hatása miatt szinuszos feszültség halad, melynek frekvenciáját a rezgőkör a mérendő távolsággal arányosan változó induktivitása határozza meg. 25 A kicsatoló 4 rezgőkör gerjesztő árama harmad amplitúdójú, mint a frekvencia meghatározó 5 rezgőköré, figyelembevéve a négyszögjel Fourier-együtthatóinak értékét. A rajta keletkező feszültség fázisa az áramhoz képest vál-30 tozik, de ez az oszcillátor frekvenciájára nem hat vissza, egyrészt, mert a tranzisztorpár kollektorai felé nézve az áramköri impedancia a nagy közös emitterellenállás miatt rendkívül nagy, másrészt pedig a harmadik felharmoni-35 kus visszahatása a frekvenciára első közelítésben elhanyagolható. Ennek fizikai magyarázata abban adható meg, hogy ha a 4 rezgőkörben keletkező harmadik felharmonikus feszültségét két komponensre bontva, az egyik azonos fázi-40 sú az 5-ös rezgőkör feszültségével, a másik erre merőleges, akkor az első azért nem befolyásolja a frekvinciát, mert a null átmenete azonos, a második azért nem befolyásolja a frekvenciát, mert a null átmenetek szimmetrikusan 45 változtatja meg, így csak elhanyagolható mértékben hat ki az oszcillátor amplitúdójára. Az ellenütemben kapcsolt tranzisztorok alkalmazásával csak páratlan felharmonikusuk keletkeznek az első közelítésben. A meghatá-50 rozó rezgőkör indukciójának változásával változik a rezgőkör frekvenciája s mivel a kicsatoló rezgőkört harmadik felharmonikusra hangoljuk s így kimenő impedanciája végtelen, a kimenő rövidrezárási áram abszolút értékre 55 nézve állandó. A működés alapját épp a páratlan felharmonikusra hangolt kicsatoló rezgőkör, valamint a frekvencia meghatározó rezgőkörben alkalmazott négytekercsű transzformátor biztosítja, amelyekhez ellenütemben kapcsolt 60 tranzisztorpár áramgenerátor csatlakozik. A ki-csatolás módja biztosítja, hogy a tápfeszültség ±il'0% változására a frekvencia változás egy ezreléken belül van. Méréseink során azt tapasztaltuk, hogy a hő-65 mérsékletváltozásra bekövetkező frekvencia vál-2