174408. lajstromszámú szabadalom • Elektronikus berendezés analóg mintajelek erősítésére diszkrét értékeket felvevő erősítési tényezővel
3 174408 4 a tizedespont mindig azonos irányban tolódott el. A karakterisztika tizedespontjának az előjele ennek következtében mindig azonos volt, tehát megadására nem volt szükség. Az analóg jel tényleges előjelét mindig a mantissza részeként lehetett megadni. Leírásunk további részében az erősítési tényező beállítása alatt olyan eljárást értünk, amelynél a mintát megfelelően kiválasztott bináris egész számú erősítési tényezőnek megfelelő mértékben felerősítjük, hogy a felerősített mintát adott feszültségszint közelébe hozzuk, majd az így felerősített mintát analóg-digitális átalakítóval digitális alakban megjelenítjük. Adott előjelű és viszonylag csekély dinamikájú analóg jeleknek a fixpontos digitális átalakítását már a 978 054 számú francia szabadalmi leírásban ismertették. Ebben a szabadalmi leírásban azonban olyan elrendezést ismertettek, amely nem alkalmazható nagy dinamikájú analóg jelek lebegőpontos digitális átalakítására, továbbá pontossága sem elegendő. A lebegőpontos digitális átalakításhoz alkalmazott ismert eljárásoknál a mintajelerősítő erősítési tényezőjét külön állították be, és az erősítési tényező csak diszkrét bináris értékeket vehetett fel. Az így felerősített mintákat ezután analóg-digitális átalakítóval megmérték. A lebegőpontos digitális átalakítás két fontos paraméterét a mintavételnek az alkalmazott elektronikus áramkörök sebességétől függő frekvenciája és az átlagos mérési pontosság képezi, amely tulajdonképpen a pontos szignifikáns számjegyek számát határozza meg, és ez a felerősített mintajel amplitúdójának a maximális jelamplitúdóhoz viszonyított arányától függ. Világos tehát, hogy adott dinamikájú analóg jelekhez minél több diszkrét erősítési tényező értéket választunk, a mérési pontosság annál nagyobb lesz. Az automatikusan beállítható erősítési tényezővel rendelkező mintajel-erősítő és az ezzel összekapcsolt analóg-digitális átalakító bonyolultabbá válik, ha a diszkrét erősítési tényező értékek száma és a kívánt szignifikáns számjegyek száma növekszik. Ebből adódik, hogy az ismert kapcsolási elrendezések bonyolultsága és energiafogyasztása viszonylag magas, ha több különböző analóg jel feldolgozására van szükség. Ebben a2 esetben minden jelhez lebegőpontos digitalizáló áramkörre van szükség, amely viszonylag költséges, tovább problémát okoz, ha a különböző jeleket digitális átalakításuk után egymással össze kell hasonlítani. Amennyiben a különböző analóg jeleket abból a célból össze is kell szorozni, hogy a jeleket egyetlen lebegőpontos digitális csatornán lehessen továbbvezetni, hátrányosnak bitzonyul, hogy ennek a csatornának a felső határfrekvenciáját a multiplex analóg jelek számának megfelelően nagyon magas értékre kell megválasztani. Az ismert megoldások két vázolt típusánál viszonylag nagyfokú bonyolultságot és villamos energiafogyasztást tapasztalhatunk, ezért ezek a megoldások tetszőleges helyen nem alkalmazhatók. A hátrányok különösen szeizmikus alkalmazási területeken kerülnek az előtérbe, ahol a terepen több elszórtan elhelyezett mérőátalakító van elhelyezve, és fennáll annak a szükségessége, hogy az átalakítókból származó jelek a kiértékelés helyén már számszerűsítve legyenek. Az ismert megoldások szerint számszerűsítő áramkörök alkalmazása esetén ebben az esetben az áramköröket energiafonás, például laborfelszereléssel ellátott teherautó, közelében kell elhelyezni, miközben a mérőátalakítók nagy távolságban elszórtan vannak elhelyezve. A fenti hátrányos tulajdonságok figyelembevételével célunk a találmánnyal olyan elektronikus berendezés létrehozása, amellyel analóg jeleket különböző diszkrét értékeket felvevő erősítési tényezővel felerősíthetünk. A találmánnyal a célunkat úgy érjük el, hogy a berendezésben a következő elemeket alkalmazzuk: a) a bemenet és a kimenet között adott alap-erősítési tényezőjű erősítőáramkört, b) késleltetőáramkört, amelynek bemenete az erősítőáramkör kimenetével és kimenete az erősítőáramkör bemenetével van összekötve és c) komparátort, amely az erősítő kimenőjelét egy vonatkoztatási jellel összehasonlítja, és kimenetén az Összehasonlítás eredményének megfelelően két lehetséges különböző kimenőjel közül egyet hoz létre. A találmány szerint minden felerősített jel analóg-digitál átalakítását egyetlen berendezésben végezhetjük el. A berendezés komplexitása és a villamos energiafogyasztás ezáltal jelentősen csökken. Az ilyen berendezés továbbá egyszerűen beépíthető a mérőátalakítókba és ezáltal a mérőátalakítók méretei és villamos energiafogyasztása jelentős mértékben nem növekszik. Ezáltal autonom egységeket kapunk, és ez azt a járulékos előnyt vonja maga után, hogy a mérőátalakítóban elvégzett számszerűsítés következtében a jel-zaj viszony megjavul. A jeleknek a mérőátalakítóból történő továbbítása és a numerikus információ végső feldolgozása ennek következtében nehézségek nélkül megoldható. További előnyt jelent, hogy több analóg jel esetén a berendezés sebességét egyedül és kizárólag az egyes analóg jelek és nem több együttes jel mintavételi frekvenciája határozza meg. A találmány alkalmazása esetén továbbá az egyes elektronikus berendezések egyedileg beállíthatók, hogy ennek következtében a numerikus jelek összehasonlítását is el lehessen végezni. Az elektronikus berendezésben az egyes minták több fokozatban egymás után olyan mértékben felerősíthetek, hogy amplitúdóik meghaladjanak egy adott referenciajel szintet, a minták teljes erősítési tényezőjét pedig a komparátor kimenetén sorosan fellépő numerikus jelek alakjában jelenítjük meg. A teljes erősítési tényezőnek megfelelő mértékben felerősített minta az erősítők kimenetéhez csatlakozik és így analóg-digitál átalakítása megoldható. Amennyiben a minták tetszőleges polaritásúak lehetnek, a komparátort úgy alakítjuk ki, hogy különböző polaritású jelekkel is üzemelhessen. A találmány egy további jellemzőjének megfelelően az elektronikus berendezésben az egyes felerősített minták analóg-digitális átalakítása is megoldható. Az erősítőnek és a komparátomak ebből a célból két különböző üzemmódja van, amelynél az első üzemmód a fenti állapotnak felel meg, amelynél az analóg mintákat különböző diszkrét értékeket felvevő erősítési tényezőnek megfelelő mértékben felerősítjük, a második üzemmódnál pedig az analóg-digitál átalakítást végezzük el. A találmány egy változatánál az erősítőnek a második üzemmódban második erősítési tényezője van, hogy az erősítők bemenetén levő analóg jel és egy kvantálási jel közötti különbséget a második erősítési 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
