158877. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés egy független bemenő jellel arányosan változó impulzusfrekvencia - vagy impulzusszélesség - modulált kimenőjel előállítására
158877 a 2 tömb áraimköre képezi a kimenőjelet, az ffel jelölt irapulzusfrekvenciát. Az egész mérőátalakííót átfogja a kimenőjelről vett 3 negatív visszacsatolás. A kimenőjel állandó amplitúdójú és időtartamú impulzusiokból áll. Ezek frekvenciája arányos a mérendő ellenállás nagyságával. Az 1 tömb áramkörének kimenő jíele a követ-Kimutatható, hogy az itt leírt működés eredményeként a kimenőjel a) igen jó közelítéssel lineáris függvénye a 5 mérendő jelnek, i>) független a híd tápfeszültségváltozásától, /JU = f (^R,f) (1) vagyis kimenő jele a bemenő jel és visszacsatolásra felhasznált kimenő jel függvénye. Erre a célra például a 2. ábrán bemutatott hídkapcsolás alkalmazható. Itt Rx a mérendő ellenállás, Rj, Rj és Rg a híd -állandó nagyságú ellenállásai, UÍ a tápfeszültség. Az R3 ellenállással párhuzamosan kapcsolt K kapcsolót a kimenő jel működteti úgy, hogy az a kimenő impulzusokéval megegyező frekvenciával, egy meghatározott, állandó Tbe időtartamig zárt állapotba kerül. Belátható az, hogy az R3 ellenállás ós a vele párhuzamos K kapcsoló együttesen egy olyan fiktív ellenállásként, fogható fel, amelynek nagysága állandó R3 és Tbe esetén az f impulzusfrekvencia függvénye. Ennek megfelelően a híd Uiii kknenőffeszültségének középértéke ugyancsak függvénye f-nek és ezenkívül természetesen a mérni kívánt Rx -nek is. A bemutatott hídkapcsolás kimenőfeszültségének középértékére vonatkozóan tehát érvényes az (1) összefüggés. A 2 tömb olyan feszülíség-impulzusfrekvencia átalakítót tartalmaz, amelynél a kiadott impulzusok időtartama állandó és T^-vel egyenlő, ugyanakikor az impulzusok frekvenciája arányos a bemenő f eszülitségjel középértékével. Ilyen átalakítók önmagukban ismertek. A teljes, negatív visszacsatolással ellátott kör működése ezek után a következő: A mérendő Rx ellenállás egy R xr értékéhez egy állandó fi impulzusfrekvencia tartozik. Ha a körerősítés nagy, középértékben zérustól alig eltérő hídlkimenőfeszültiség elegendő ezen kimenőjel létrehozásához. Amennyiben a mérendő ellenállás Rx2 -:re változik, akkor az előző feltétel fennállása esetén a híd íkiimenőfieszültsége középértékének igen cstekély 'megváltoztatásával a kimeneten í-2 impulzusifrekveneia jelenik mqg. Gyakorlatilag a híd a középértékre vonatkozóan állandóan kiegyenlített állapotban van. Az ismertetett átalakítóra 'vonatkozóan levezethető a következő összefüggés: R2 P'XO fi = fo(2) Rl + R2 Rs'Tbe ahol: Rx = Rxo '(1 + <5) a 'mérendő ellenállás f0 : az állandó nagyságú R x0 értékhez tartozó imipulzuisfrekvencia, fi: valamely Rxl értékhez tartozó impulzusfrekvencia Tbe' a K kapcsoló bekapcsolási ideje. ej a kimenő impulzusok frekvenciája a terve-Q zéstől függően széles tartományban szabadon választható (néhány Hz-től egészen a megahertzes nagyságrendig). A helyes működés érdekében a T&e időtar._ tamnak nagy pontossággal állandónak kell lennie. Ugyanakkor egy Tbei időtartamról külső jel hatására Tbei időtartamra történő átállítással mód nyílik a kimenő impulzusok frekvenciatartományának megváltoztatására (méréshatárváltozás). 20 25 35 Ugyancsak kimutatható az, hogy az ismertetett megoldással pozitív, ill. negatív differenciálhány adosú átalakító is tervezhető, ami azt jelenti, hogy növekvő Rx ellenállás esetén az f impulzusjfirekvencia növekvő, ill. csökkenő is lehet a tervezéstől függően. Könnyein kimutatható az, hogy olyan megoldás is működőképes átalakítót eredményez, amelyben' a K kapcsoló elmarad és helyette a negatív visszacsatolásnak a hídba való bevezetése úgy van megoldva, hogy a hidat állandó egyenfeszültség helyett pl. transzformátoron keresztül olyan impulzussal tápláljuk, amelynek frekvenciája azonos a kimenőjel frekvenciájával, időtartama pedig a kimenő impulzus időtartamával. Eaein megoldás két változata a 3a, illetve 3b ábrákon látható. 40 A 2. ábrán látható hadáramkor módosításával olyan impulzusfrekvencia jeiat szolgáltató áramkör építhető fel, amely egy függetlenül változó 45 impiilzuisfrelkvencia szabadon választható értékkel történő osztására, vagy szorzására alkalmas. Ezen cél érdekéiben a hidat a 4. ábrán látható módon két kapcsolóval kell ellátni (Ki és K2), amelyek állandó Tbei, ül. Tfie2 időtartamig van-50 nafc bekapcsolt állapotban. Ebben az esetiben a híd össztes iellemállás a állandó értékű. Kimutatiható az, hogy amennyiben fi a füg-55 getlenül változó impulizusfrekvencia, akkor a visszacsatolt rendszer kimenő impulzus-frekvenciája az j. Tbei Tbe -fio(l + (3) (3) 60 összefüggés szerint változik, az átalakító tehát a Tbei Tbe aránynak megfelelően megszorozza, vagy leosztja a függetlenül változó fi impulzusfrek-65 veneiát. 2
