171634. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés zajkompenzálásra csúszótöréspontos valódi effektív értéket képező áramkörben

171634 3 4 zálása lehetséges, a nem-lineáris karakterisztikák megfelelő megválasztásával. Hátrányuk viszont, hogy a szükséges nem-lineáris tagokat a gyakorlatban szintén csak törtvonalas helyettesítő karakterisztikával lehet közelíteni és a közelítés pontosságának növelése csak a karakterisztika-töréspontok számának növelésével lehetséges és ez sok esetben bonyolult áramköri kialakításhoz vezet. Egy másik hátránya az ismertetett megoldásoknak, hogy a kompenzálandó zaj a mérőkészülék éppen használt mérési tartományától is függ és ezért gyakran annyi kompenzáló áramkör szükséges, amennyi méréshatár a készülékben beállítható. Célunk a fenti megoldások hátrányainak kiküszöbölése a csúszótöréspontos effektív érték képző áramkörnek olyan tökéletesítésével, hogy az egyúttal a zaj kompenzálását is elvégezze és így annak kimenetéhez kapcsolt külön nem-lineáris zajkompenzáló áramkörre ne legyen szükség. A találmány tárgya, kapcsolási elrendezés zajkompenzálásra csúszótöréspontos valódi effektív értékképző áramkörben, melynek bemenetét csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör bemenete képezi, kimenetepedig simítószűrő áramkör kimenete. A találmány abban van, hogy a csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör kimenete egy analóg különbségképző „+" bemenetén keresztül csatlakozik a simító-szűrő áramkör bemenetéhez, az áramköri elrendezés kimenete egy analóg maximum-kiválasztó áramkörön keresztül van visszacsatolva a csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör visszacsatoló bemenetéhez, e maximum-kiválasztó áramkör kimenete ugyanakkor egy reciprok érték képző és egy ezzel sorosan kapcsolt beállítható feszültségosztó áramkörön (pl. potenciométeren) keresztül a különbségképző „-" bemenetéhez is csatlakoztatva van, az analóg maximumkiválasztó áramkör másik bemenetéhez pedig egy beállítható feszültségforrás (pl. állandó feszültséggel táplált potenciométer) kimenete csatlakozik. A találmány előnye főleg abban van, hogy a különböző mérési tartományokhoz nem kell külön zajkompenzáló áramkört használni, helyette elegendő a beállítható feszültségosztó beállítási értékét megváltoztatni, ugyanakkor a zajkompenzálás pontossága megegyezik a csúszótöréspontos négyzetreemelő áramkör pontosságával és a rendszer nem igényel bonyolult beállításokat. A találmány szerinti megoldás kiviteli alakját az ábra szerinti tömbvázlat alapján ismertetjük. Az ábrán az áramköri elrendezés I bemenete az 1 csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör „mérő" bemenete, míg ennek kimenete a 3 különbségképző „+" bemenetéhez van kapcsolva. A 3 különbségképző kimenete a 2 simítószűrő áramkör bemenetéhez csatlakozik. Az áramköri elrendezés o kimenete azonos a 2 simító-szűrő áramkör kimenetével és ez hozzá van kapcsolva a 4 analóg maximumkiválasztó áramkör egyik bemenetéhez, ez utóbbi másik bemenetéhez pedig a 6 beállítható feszültségforrás kimenete csatlakozik. A 4 analóg maximumkiválasztó áramkör kimenete egyrészt az 1 csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör „visszacsatoló" bemenetéhez, másrészt az 5 reciprokérték képző áramkör bemenetéhez, az 5 reciprokérték képző áramkör kimenete a 7 beállítható feszültségosztó bemenetéhez, ez utóbbi kimenete pedig a 3 különbségképző „-" bemenetéhez van kapcsolva. 5 A rajz szerinti kapcsolás működése a következő: Az áramkör bemenetéhez a mérendő jelet, vagy az abból mintavételezéssel képezett impulzus-sorozatot vezetik. A 6 beállítható feszültségforrást még a hitelesítés során úgy állítják be (egyszer s rninden-10 korra) hogy annak kimenő feszültsége a várható zajszint közelében, vagy az alatt legyen. Ezt az előre beállított feszültségszintet a továbbiakban „küszöbfeszültség"-nek nevezzük. A mérés megkezdése előtt zérus értékű hasznos bemenő jel 15 mellett a készüléket nullázni kell, úgy, hogy a 7 beállítható feszültségosztó beállítását addig kell változtatni, míg az áramköri elrendezés kimenőjele zérussá válik. Belátható, hogy ekkor mind az 1 csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör, mind 20 pedig a 7 beállítható feszültségosztó kimenőjeleinek középértéke azonos lesz a zaj négyzetes középértékének, valamint a küszöbfeszültségnek hányadosával, ugyanis az 1 csúszótöréspontos négyzetre emelő áramkör kimenete - működési elvéből kö-25 vetkezően — mindenkor a bemenőjel négyzetének, valamint a visszacsatoló jelnek hányadosa. Ha ezután az áramköri elrendezés bemenetére akkora értékű mérendő jelet vezetünk, hogy az 30 áramköri elrendezés kimenőjele nagyobb, mint a 6 beállítható feszültségforrás kimenetén jelenlevő küszöbfeszültség, úgy a 4 analóg maximum kiválasztó áramkör kimenetén is az áramköri elrendezés kimenőjele jelenik meg. Ekkor az 1 csúszótörés-35 pontos négyzetre emelő áramkör kimenetén a bemenőjel négyzetének, valamint a kimenőjelnek mindenkori hányadosa jelenik meg, a 7 beállítható feszültségosztó kimenetén mérhető feszültség középértéke pedig azonos lesz a zaj négyzetének 40 középértékének és a kimenőjelnek hányadosával. A 3 különbségképző e két jel különbségét képezi, majd ezt a 2 simító-szűrő áramkör simítja, vagyis időbeli átlagértékét képezi, s így állítja elő a kimenőjelet. Matematikailag levezethető, hogy ha a 45 hasznos jel és a reá szuperponált zaj korrelálatlan, akkor a hasznos jel és a zaj effektív értékeinek négyzetösszege (vagyis a hasznos jel és a zaj négyzetes középértékeinek négyzetösszege) azonos a mérendő zajos bemenőjel négyzetének közép-50 értékével (vagyis effektív értékének négyzetével). Ebből következik, hogy az áramköri elrendezés kimenőjele a négyzetre emelt hasznos jel középértékének és a kimenőjelnek hányadosa, amiből matematikai levezetéssel is igazolhatóan következik, 55 hogy állandósult állapotában az áramköri elrendezés kimenetén mérhető jel azonos lesz a zajnélküli hasznos jel effektív értékével. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a küszöbfeszültségnél nagyobb effektív értékű hasz-60 nos mérendő jeleknél az elvileg tökéletes zajkompenzálás viszonylag egyszerű áramköri kialakítással érhető el. így pl. a 3 különbségképző néhány ellenállásból, a 4 analóg maximumkiválasztó áramkör pedig kettő darab diódából felépíthető, a 6 65 beállítható feszültségforrás és a 7 beállítható fe-2