173255. lajstromszámú szabadalom • Nagy sorosmódusú zavarelnyomású, szinkronkapcsolat nélküli analóg digitál átalakítók
173255 6 ahol: Uz: a zavarójel csúcsértéke to : az integrálás kezdeti idó'pillanata a zavarójel nullátmenetétől számítva zn : a névleges zavarójel körfrekvencia h : a relatív frekvenciaeltérés és Aco h = —2-Au, * .1* -íi. w, co, = 1 + h összefüggésből A súlyozott összeg, vagyis a hibajel: F = ÍF, +F2+ÍF3=ez e z = F A sorosmódusú elnyomás (SMR); SMR = , ez és az integrálások elvégzése, és egyenletrendezés után ez-nek a fenti SMR-képletbe való behelyettesítésével megkapható az elnyomás függvény; SMR = 4tt( 1 ♦ h) Xcosojzn(l+h) to+Ysinco^íI+hjto ahol: X= l-cos7rh —cos27rh + cos37rh Y = sinrrh —sin2?rh —sin37rh láthatóan az elnyomás (SMR), a h relatív frekvenciaeltérés függvénye. Ugyanakkor adott h-ra az elnyomásfüggvény periodikus és egy perióduson belül t0 függvényében változik. Tetszőleges h hiba mellett, meghatározható az a 5 lom in hely vagyis fázishelyzet, amikor az elnyomásnak minimuma van, vagyis a minimális elnyomásértéket a függvény ezen tomin helyen veszi fel, ahol lom in fo -szerinti differenciállással és h= állandó feltétellel meghatározható. Differenciálás után a lokális 10 szélsőértéket jelentő SRMmjn elnyomásminimum helye: . 1 . X lomin------------------= arctg— 27TCJzn(l*h) Y 15 Behelyettesítve tomjn értéket az elnyomás függvénybe, tetszőleges h hibára meghatározható az elnyomásminimum. A 3. ábra h = 1% (0,01) ralatív hiba esetén szemlélteti a függvény képét, összehasonlítva 20 az egyszerű integráló A/D átalakító h = 1 %-ra vonatkoztatott elnyomásfüggvényével. A koordinátarendszer vízszintes tengelyére vettük fel az integrálás kezdeti időpillanatának a zavarójel nullátmenetére vonatkoztatott fázisösszegét radián- 25 t0 ban (2ff ■ -=— ), függőleges tengelyre pedig1 az elnyomást dB-ben (SMR).SMR 1 az egyszerű integráló A/D általakító elnyomásfüggvénye, SMR2 a találmány sze- 3Q rinti eljárás adta elnyomásfüggvény. Az eredményt az ábrán is bejelölt szélső értékek alapján kell értékelni, így az alábbiakban néhány esetre a szélsőértékeket adjuk meg számszerűen. Táblázat hiba% SMR1 SMR1 dB SMR2 SMR2 dB SMR2 dB —SMR1 dB * 2 51,03 34,1 1624 64,2 50- 2 49,03 33,8 1561 63,8 30 * 1 101,0 40,1 6431 76,2 36- 1 99,02 39,9 6308 75,9 36 + 0,5 201,0 46,0 25593 88,1 42-0*5 199^0 45,9 25538 88,0 42 A 3. ábra és a számszerű eredmények tükrözik a műszaki hatást. A h = 1 % hibára vonatkoztatott 76 dB értékű lenyomás jelentős, az egyszerű integráló 50 átalakítóra vonatkoztatott javulás mértéke kb. 67 szeres (36 dB). Adott esetben ez azt jelentheti, hogy az eljárás szerinti A/D átalakító felbontóképessége 6 bittel lehet nagyobb az egyszerű integráló átalakítóénál, anélkül, hogy a sorosmódusú zavarójel hibát 55 eredményezne, ami a mérési pontosság több mint egy nagyságrendnyi javulását jelenti. Az előzőekben részletesen ismertetett és matematikailag is alátámasztott nagy sorosmódusú zavarelnyomást adó összetett integrálással működő találmány 60 szerinti analóg-digitál átalakítók elrendezését szemlélteti a 4. ábra és a 8. ábra. A 4. és 8. ábrák szerinti átalakítók egyike az analóg feszültségnek frekvenciává történő átalakítása után digitális integrálást végez egy vezérelt előosztóval kombinált számlálólánc segítségé- 65 yel, a második típus pedig egy vezérelt analóg integrátor segítségével képezi a bemenőjel súlyozott integrálját. A két megoldás zavarelnyomó tulajdonsága az azonos elvi alapokon lévő működés miatt teljesen egyforma. Átalakítási idő szempontjából a digitálisan integráló típus a kedvezőbb. Itt az átalakítás egy lépésből áll, a súlyozott integrál képzése közben az impulzusok beszámolásával a digitalizálás is megtörténik. A második átalakító az ismert „DUAL SLOPE” technika szerint első lépésben integrálja a bemenőjelet, majd második lépésként a „visszaintegrálás”-kor történik meg valójában a digitalizálás. Ez az átalakítási idő bizonyos növekedését vonja maga után, de ez ismert különbség a két átalakítófajta között. A 4. ábra elrendezése egy nagy sorosmódusú elnyomást adó, szinkronkapcsolat nélküli digitális integrálást végző analóg digitál-átalakító. Az 1 feszültség-frekvencia átalakítóból, a 2 vezérelt elosztóból, a 3 számlálóláncból, és a 4 időzítő-vezérlőegységből épül fel. Az 1 feszültség -frekvencia átalakító célszerűen bipoláris, vagyis pozitív ill. negatív polaritásé bemenőjelre egy-egy szeparált kimenetén ad a beme3
