169733. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés integráló típusu analóg-digitális átalakítók zavarelnyomásának növelésére

3 169733 4 bármely más zavarfrekvencián tegyen lehetővé megfelelő mértékű, az 1 kHz-ig terjedő tartományban pedig az eddigi megoldásoknál jobb zavarelnyomást. Bemeneti szűrő alkalmazása elkerülendő. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés integrátort, szinkronjel előállító áramkört, órajel generátort, számláló- és vezérlőlogikát tartalmaz. A szinkronjel előállító áramkör bemenete külső zavarjel forrásra van kapcsolva, kimenete pedig a vezérlőlogikára csatlakozik. A vezérlőlogika első kimenete az integrátor bemenőjel kapcsolójának egyik vezérlőbemenetére, a vezérlőlogika második kimenete az integrátor bemenőjel kapcsolójelnek másik vezérlőbemenetére csatlakozik. A bemenőjel kapcsoló és referenciajel kapcsoló az integrátor bemenetére, az integrátor kimenete pedig a vezérlőlogikára van kapcsolva. Az órajel generátor kimenete a vezérlőlogikára csatlakozik. A vezérlőlogika harmadik kimenete a számláló bemenetére, annak kimenete pedig a vezérlőlogikára van kapcsolva. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a vezérlőlogikában az integrátor bemenőjel kapcsolójának és referenciajel kapcsolójának vezérlőbemenetei a vezérlőlogika kimenetével vannak összekötve. A szinkronjel előállító áramkör bemenete hálózati feszültségre van kapcsolva. A referenciajel kapcsoló bekapcsoló bemenete a vezérlőlogikának dual-slope szerint működő részében van. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben a bemenőjel integrálása időben két szakaszban történik, oly módon, hogy az egyik szakasz az adott frekvenciájú domináns zavarjel egyik, a másik szakasz pedig másik fázisában megy végbe. Az egyes integrálási szakaszokat a zavarjel forrásából (leggyakrabban a hálózatból) egymáshoz képest 180°-os fáziseltolással vett szinkronjelek indítják. A módszer úgy képzelhető el, mintha két mérést végeznénk a zavarjel (pl. hálózat) ellenkező fázisánál, és ezek átlagát vennénk, azaz a keletkezett hibák semlegesítik egymás hatását. A kapcsolási elrendezés igen egyszerű felépítésű, csupán egy indító szinkronjelet előállító áramkör szükséges hozzá, ezenkívül csak arról kell gondoskodni, hogy az integrálás az előre beállított rögzített időszakasz után álljon meg, és csupán újabb szinkronjel hatására folytatódjék a második azonos idejű szakasszal. A két szakasz közötti időszünet helyes meghatározásának szempontjaira a részletes ismertetésnél utalunk. A találmányt kiviteli példa és rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlata, a 2. ábra a zavarjel és az integrátor kimenőjele. A találmányt legcélszerűbb kiviteli alakján: 50 Hz-es hálózati zavarok ellen védett ún. dual-slope típusú A—D átalakítón ismertetjük. A találmány lényegét itt a jól ismert működésű dual-slope ún. felintegrálási szakaszára alkalmazzuk az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés szerint. A felintegrálási szakasz az 1 bemenőjel kapcsoló zárásával indul, amely a 3 vezérlőlogika jelének hatására a 4 integrátor 5 bemenetére kapcsolja a mérendő jelet. Ezzel egyidőben a 6 órajelgenerátor impulzusai szintén a 3 vezérlőlogika engedélyezésével a 7 számlálóra jutunk (amely célszerűen az átalakító eredményszámlálójául is alkalmazható). A fent leírt folyamat a 11 hálózati feszültségről (2. ábra) működtetett 8 szinkronjel előállító áramkörről indul el a 11 hálózati feszültségnek, mint domináns zavarjelnek, nullátmenete pillanatában. A 11 hálózati feszültség a 8 szinkronjel előállító áramkör 9 bemene-5 téré van kapcsolva. A 6 órajelgenerátor frekvenciája akkora, hogy a 7 számlálóval történő időmérés révén az integrálás all hálózati feszültség újabb nullátmenetének pillanata előtt At idővel megszakadjon. Ez a feltétel úgy biztosítható, hogy ebben az időpillanatban a 10 3 vezérlőlogika a 12 és 13 vezérlőbemeneteken gondoskodik az 1 bemenőjel kapcsoló és a 2 referenciajel kapcsoló együttes nyitásáról; ezáltal az integrátor tartásba megy át. At idő után a 8 szinkronjel előállító áramkörből érkező jel hatására — a hálózati feszültség nullát-15 menetének pillanatában — a 3 vezérlőlogika ismét zárja az 1 bemenőjel kapcsolót, így a bemenőjel integrálása folytatódik és tart az előzővel azonos ideig, majd befejeződik az újabb nullátmenet előtt At idővel. A 4 integrátor kimenetén a 10 kimenőjel keletkezik. 20 Fenti leírás, valamint a 2. ábrán bemutatott jelalakok alapján tehát látható, hogy az integrálási szakaszoknak a hálózati félperiódusánál biztonsággal rövidebbnek kell lennie, viszont a zavarelnyomás szempontjából, amint azt a későbbi analízisből megtudjuk, jó ha mi-25 nél jobban megközelíti azt. Ha hálózati frekvencia instabilitását példaként ± 5/o-nak, az órajelfrekvencia ingadozását + 1%-nak vesszük fel, akkor a legroszszabb esetre számolva 9,4 msec adódik egy integrálási szakaszra. 30 Számítások eredményeként az elrendezéssel elérhető zavarelnyomás értékét dB-ben (decibelben) mérve az alábbi képlet írja le: 7tft SMR = 20 log 20 log sinTtf At — 20 log sin(7cfAt-35 2 — <p ahol f a bemenetre szuperponált zavarjel frekvenciája, esetünkben a hálózat és annak felharmonikusai, T az integrálás ideje 40 At a zavarójel alapharmónikusa félperiódusának, és az integrálási idő felének különbsége <p a zavarójelek kezdőfázisa. A képletből kiolvashatók a megoldás rendkívül kedvező, újszerű zavarelnyomási tulajdonságai: 45 — a zavarójel alapharmónikusán és páratlan felharmonikusain az elnyomás mindig teljes; — <p =7if At kezdőfázisánál a páros harmonikusokra is teljes az elnyomás; — a páros harmonikusuk kezdőfázisának legkedve-50 zőtlenebb értékénél is, vagyis <p=7tfAt±(2k + l)y esetén az elnyomás mindig 30 dB és °° közé esik a Áttol, vagyis a hálózat ingadozásától függően (ez a két 55 érték az említett +5% hálózati-, és ±1% órajel ingadozások mellett érvényes). Szabadalmi igénypontok 60 1. Kapcsolási elrendezés integráló típusú analóg-digitális átalakító zavarelnyomásának növelésére, amely kapcsolási elrendezés integrátort, szinkronjel előállító áramkört, órajelgenerátort, számlálót és vezérlő logi-65 kát tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a szinkronjel elő-2