167449. lajstromszámú szabadalom • Elektromos szűrő
13 167449 14 < Ez a függvény a fenti frekvenciatartományban az Fe (p) = p differenciáló függvényt közelíti, tehát akkor használható, ha -mint már korábban megállapítottuk - a feszültségosztó mátrixszal a kívánt szűrővel reciprok reaktáns szűrő állapotmátrixát 5 utánozzuk. A továbbiakban ismét a (34) egyenlet szerinti egyszerű elemi szűrő függvénnyel számolunk. Meg kell említeni, hogy ez - és éppen így a (36) egyenlet szerinti is- önmagában instabil, mert 10 pólusai b2 = I-nél a z sík egységkörén fekszenek. Ez a találmány szerinti teljes szűrő számára mégsem jelent instabilitást, mivel egyetlen elemi szűrőt sem üzemeltetünk önmagában, hanem csak a feszültségosztó mátrixon át történő visszacsato- 15 lásban. Mivel azonban a parazita hatások következtében bizonyos nehézségek adódhatnak, az elemi szűrő b2 koefficiensét a (33) egyenletben 1-től kismértékben különböző értékre állíthatjuk be. Ez a kis eltérés első közelítésben éppúgy hat, 20 mint az l/a hibatényező a (30) egyenlet szerinti elektronikus integráló áramkörnél. Annak érdekében, hogy a mintavevő szűrők elemi szűrőkkel történő megvalósításának költségeit csökkentsük, lehetséges a szűrők -önmagában 25 ismert módon történő — multiplex üzemeltetése. Mindenekelőtt az összes elemi szűrő csatornamultiplex rendszerű üzemeltetése kínálkozik, azaz a feszültségosztó mátrix különböző kimeneteinek mintavett értékeit időbeli sorrendben dolgozzuk fel 30 n-nél kevesebb, előnyösen egyetlen elemi szűrővel. A multiplex üzemnek ez a megoldása a fenti esetben különösen kedvező, mivel az összes elemi szűrőnek egyforma átviteli függvénye lehet. Az elemi szűrőként szolgáló mintavevő szűrő vagy 35 szűrők önmagában ismert módon összegező erősítőkből és késleltető tagokból képezhetők. Az utóbbiak előnyösen kapcsolókból, kondenzátorokból és adott esetben elválasztó erősítőkből állnak. Ebben az esetben az elemi szűrők fentemlített 40 üzemeltetése stabilitási határukon az elemi szűrők alkatrészeihez viszonyítva igen nagy érzékenységekhez vezethet akkor is, ha a (33) egyenletben a b2 együttható 1-től eltérő érték. Ekkor megmutatkozik ugyanis az, hogy az elemi szűrők pólu- 45 sainak a z sík egységkörének közelébe történő áthelyezése különbségképzéssel történik úgy, hogy a pólusok az elkerülhetetlen pontatlanságoknál könnyen az egységkörön kívülre kerülhetnek és azáltal, mint egy kis negatív valós ellenállás a 50 vonatkoztatási szűrőként szolgáló reaktáns szűrőben, instabilitást idézhetnek elő. Abban az esetben, ha ezeket a nehézségeket kompenzálással és/vagy ismert módon történő szabályozással nem tudjuk, vagy csak jelentős alkatrészráfordítással tudjuk 55 leküzdeni, akkor a találmány szerint a kapcsolókból, kondenzátorokból és adott esetben elválasztó erősítőkből álló késleltető tagok alkalmazásánál legalább egy, az egyik kondenzátort töltő kapcsolót rezonancia-transzfer kapcsolóként ala- 60 kítjuk ki és/vagy ezt a kapcsolót a kondenzátorral és az elválasztó erősítők egyikének kis ohmos kimenetével sorbakapcsolva helyezzük el és/vagy ezzel a kapcsolóval önmagában ismert elektromos eszközök, előnyösen egy áramátalakító frekven- 65 ciafüggő pozitív impedanciájú konverter segítségével a kondenzátor veszteségmentes rezonancia töltését hozzuk létre. A rezonancia-transzfer kapcsoló nemcsak az elemi szűrőként alkalmazott mintavevő szűrő mintavételi értékeinek átvitelét végzi el előrefelé, hanem egyidejűleg egy mintavett érték áthelyezését is egy korábbi mintavételi periódusból. Ezáltal a mintavevő szűrőnek nincs szüksége külön visszacsatoló ágra és a kondenzátorok megfelelő méretezésével lehetségessé válik az, hogy a szükséges elemi szűrő átviteli függvényeket egyenes kapcsolással valósítjuk meg. A mintavevő szűrő pólusainak lokalizálását a stabilitási határ közvetlen közelében ekkor nem különbségképzéssel biztosítjuk, hanem - amint azt az áramköri analízis mutatja - úgy, hogy az egyenes kapcsolás két kondenzátorának kapacitásviszonya nagyon kicsi. Ez a viszony ugyanazt a szerepet játsza, mint az l/a hibatényező a (30) egyenletben az elektronikus integráló áramkörnél. Mivel az említett kapacitásviszony nem lehet negatív, a rezonanciatranszfer kapcsoló találmány szerinti alkalmazásánál nem keletkezik önstabilitási veszély, tehát elkerüljük a nagy érzékenységi értékeket. Számos lehetőség ismeretes arra, hogy a kapcsoló rezonanciaátvitelét rezonanciatranszfer induktivitások nélkül, induktivitásként viselkedő elektronikus eszközzel, pl. aktív RC körökkel, girátorokkal, vagy pozitív impedanciájú konverterekkel hozzuk létre. Különösen kedvező az a megoldás, amikor a rezonanciatranszfer kapcsoló csak az egyik elválasztó erősítő kondenzátorával és kisohmos kimenetével képez zárt áramkört. Egy. korábbi javaslathoz hasonlóan a rezonanciatranszfer kapcsoló egy közönséges kapcsolóval és egy ismert felépítésű pozitív impedanciájú konverterrel helyettesíthető. A pozitív impedanciájú konverternek az a feladata, hogy a kapcsoló valós áteresztési ellenállását induktív impedanciává transzformálja. Míg ehhez általában két konverter szükséges, a fenti esetben az erősítő kimenetének feltételezett kisohmos volta miatt egyetlen pozitív impedanciájú konverter is elegendő akkor is, ha a kapcsoló földfüggetlenül az elválasztó erősítő kimenete és a kondenzátor között van elhelyezve. Annak érdekében, hogy erről a kimenetről nyert mintavételi érték ne legyen alávetve a pozitív impedanciájú konverter frekvenciafüggő átalakításának, áramkonvertáló típus alkalmazása szükséges. A kedvező érzékenységi viszonyok — melyek a (25) egyenletben jutnak kifejezésre — tovább is javíthatók, ha az elemi szűrőkben és/vagy a feszültségosztó mátrixban a mintavételi értékeket tisztán digitálisan dolgozzuk fel. Ezért találmányunk szerint az elektromos szűrő bemenete elé analóg-digitál átalakítót, kimenete után pedig digitál-analóg átalakítót kapcsolunk. így az elemi szűrők digitális késleltető tagokból és összegezőkből, valamint az elemi szűrők be- és kimenetén elhelyezett legfeljebb egy-egy digitális multiplikátorból vannak felépítve és/vagy a feszültségosztó és/vagy a feszültségosztó mátrix műveleti erősítői digitális összegezővel és előjelinvertálóval vannak helyettesítve. 7
