187033. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lineáris-logaritmikus átalakítás megvalósítására és bernedezés az eljárás foganatosítására
1 A találmány tárgya eljárás lineáris-logaritmikus átalakítás megvalósítására, különösen szintméréseknél, amelynek során a mérendő villamos jelnek előállítják a valódi effektiv értékét, logaritmikus átalakítást végeznek, az analóg jelből digitális átalakítással digitális jelet állítanak elő és a digitális alakban rendelkezésre álló logaritmizált értéket megjelenítik. A találmány tárgyát képezi az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés is, amelyenk erősítője, ehhez csatlakoztatott, az erősítést változtató analóg kapcsolója, az erősítő kimenetével összekötött effektiv érték detektora, továbbá analóg-digitál átalakítója, logaritmizáló egysége és kijelzője van. A találmány alkalmazási területét elsősorban az átvitelteclinika képezi és főleg szintmérő műszerként vagy annak részeként használható. Az analóg vagy digitális elven felépülő szintmérőkben a megmért feszültség értékét logaritmikus egységekben (dB, Np) jelenítik meg. A mérés alkalmával tehát meg kell valósítani a lineáris-logaritmikus konverziót, mégpedig gyakran kétféle logaritmus függvény szerint. A korszerű digitális kijelzésű szintmérők mérési tartomány inin. 60—80 dB, ami lf^-lO* feszültségviszonynak felel meg. Ezen feszültségtartományban elfogadható hibaszázalékú mérés csak manuális vagy automatikus méréshatárváltással valósítható meg, amelynek során egy vagy több lépcsőben állítják elő a detektálási szintablakot. A megvalósított rendszerekben az automatikus méréshatárváltás, a detektálási szintablak előállítása a mérőáramkörtől elkülönített úton történik, ami a mérés pontosságát lecsökkenti. Az NSZK-beli (Eningen) Wandel.u.Goltermann cég által gyártott PM-20je!ű Digital Level Méterben, valamint a PMP-20 Digital Leven and Noise Meterben a lineáris-logaritmikus konverziót analóg elven végzik és az automatikus méréshatárváltást a következő elv szerint valósítják meg. A mérendő feszültség erősítés és szűrés után egyenirányítóra jut, majd ennek kimenetén megjelenő jel valódi effektiv értékét (RMS) állítják elő. Az unipoláris RMS jelek ezután az analóg elven felépített lineáris-logaritmus konverter bemenetére jutnak. A lin-log konverter kimenetén megjelenő jeleket ezután A/D konverterre vezetik, majd a megmért feszültség logaritmikus (dB) digitális értékét számjegyes kijelzőn megjelenítik. A detektálási szintablak (20 dB) előállítása, illetőleg az automatikus méréshatárváltás úgy történik, hogy az A/D konvertert megelőző logaritmikus erősítő kimenetéhez kapcsolt különálló szintdetektor megállapítja azt, hogy a mért jel kívül esik-e a detektálási szintablakon vagy sem. Ha igen, akkor a bemenő osztót egy magasabb szintnek megfelelő fokozatba vezérli. Ezzel egyidejűleg a méréshatárváltással arányos egyenfeszültséget adnak iiozzá az A/D konverter bemenetén lévő megmért jelhez. A fent említett cég a PMD-1 jelű Level and Nőise Measuring Set kereskedelmi elenvezésű szintmérőjében integráló típusú A/D konverziót, az űn. módosított dual slope eljárást alkalmazzák. Az információt ekkor a mérőkondenzátor kisülési időtartama hordozza. Tekintettel a logaritmikus megjelenítésre, a kisülési időtartam mérése logaritmikus időskálájú órajelekkel történik. Ennek a logaritmus időskálájú órajelnek az előállítása szintén analóg elven történik. A Siemens cél által gyártott D-2010 jelű "Digital Level Meter", valamint a 2023 jelű "Digital-Pegel-2 messer" szintmérőkben a mérendő jelet először erősitik, a dB osztású szintosztón vezetik keresztül, majd egyenirányítják. Az egyenirányított V jel hárombemenetű kompaártor egyik bemenetére kerül. A komparátor második bemenetéhez V konstans értékű referencia feszültség csatlakozik. X komparátor harmadik bemenetéhez pedig V exponenciális időbeni lefutású referencia feszültség kerül, amelyet egy RC-tag kisütő áramával hoznak létre. A V = Vx, valamint a VeXD = V0 időpontok közötti intervallum a V^V. logaritmusával és így a mért jel értékével arányos. Ezen időintervallum 1 MHz frekvenciájú jelet kapuz és a kapuáramkör kimenetén megjelenő impulzusok darabszáma arányos a mérendő jellel. Az automatikus méréshatárváltás fenti készülékeknél is a mérőáramkörtől különálló eszközökkel történik. Az ANDO Electric Co.LTD, Tokyo, Japán: TSD-502 V Modem Tester berendezés szintmérő részében a hn-log konverziót az alábbi módon valósítják meg. Az erősített, szűrt és egyenirányított mérendő jelet exponenciális lefutású "fürészgenerátor” jelével hasonlítják össze. Az összehasonlítás eredményeként logaritmikus impulzusszélességmodulált impulzussorozat keletkezik, ahol az impulzusok időtartama hordozza a mérendő jellel arányos információt. Az említett ismert megoldásokra az a jellemző, hogy a lineáris-logaritmikus konverzót (V-dB) analóg eljárások és áramkörök alkalmazásával oldják meg, és a detektálási szintablakok beállítása a mérő (detektor) áramköröktől függetlenített áramkörökkel történik. Ez egyben azt is jelenti, hogy a digitális kijelzésű szintmérőkben a digitális jelfeldolgozás a berendezésnek csuoán egy részére terjed ki. A találmány feladata olyan digitális elven megvalósított lineáris-logaritmikus átalakítási eljárás és berendezés létrehozása, amelynek segítségével tovább fokozható a digitális jelfeldolgozás mértéke, valamint ahol az átalakítás során és nem elkülönített áramkörökkel megvalósítható az előjel meghatározása és a detektálási szintablak szükséges beállítása. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a digitális elven mérő szintmérőknél és szintdetektorcknál a lineáris-logaritmikus átalakítást nem az analóg-digitál átalakító előtt kell megvalósítani analóg eljárásokkal és kapcsolásokkal, hanem a lineáris analóg-digitál átalakítás után, a digitálisan rendelkezésre álló mért értéket kell egy elektronikusan tárolt függvénytáblázatból tetszőleges függvényértékre konvertálni. Fenti átalakítás egyszerűen megvalósítható EPROM illetőleg ROM tárolókkal, ahol a megmért jellel arányos digitális jel az EPROM tár adott címét jelöli ki, és az adott címen esetünkben a megmért feszültség értékhez tartozó +dB, illetőleg -dB értéket Írhatjuk, illetőleg égethetjük be, Ezzel az eljárással nemcsak lon-log, hanem tetszőleges függvénykonverzió is megvalósítható. Az egyszerűség kedvéért a továbbiakban mindenütt lineáris-logaritmikus átalakítást említünk, de megjegyezzük, hogy ezzel egyenértékűnek tekinthető bármely egyéb, ismert transzformáció szerint végzendő átalakítás is, ezért a találmány nem csupán a lineáris-logaritmikus átalakításra vonatkozik. A találmány szerinti eljárást hoztunk létre lineáris-logaritmikus átalakítás megvalósítására, különösen szintméréseknél, amelynek során a mérendő villamos jelnek előállítjuk a valódi effektiv értékét, logaritmikus átalakítást végzünk, az analóg jelből digitális átalakítással digitális jelet állítunk elő, majd a digitális 187.033 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
