183931. lajstromszámú szabadalom • Frekvenciaváltozással fordított arányosan változó szintű kimenő jelet szolgáltató generátor, valamint nagypontosságú induktivitásnmérő berendezés generátorral kialakítva
1 2 183 931 generátor előnye az ismert megoldásokhoz képest, hogy egyszerűbben, nagyobb pontossággal, kisebb hőfokfüggésű elemekkel kivitelezhető, szélesebb integráló jelleget mutató frekvenciatartománnyal rendelkezik, amelynek alsó határfrekvenciája néhány tíz Hz-re is beállítható. A generátor kiemelkedően nagy amplitúdóstabilitással rendelkezik. A találmány szerinti generátorral kialakított induktivitásmérő berendezés hét nagyságrend terjedelmű mérési tartományban ezrelék mérési pontossággal rendelkezik, mérési tartománya 1 nH-től néhány tíz H-ig terjed, emellett felépítése egyszerű és olcsón kvitelezhető. Az egyes mérési nagyságrendekhez beállítható az optimális mérési frekvencia anélkül, hogy az egyéb állítást igényelne. Szakadás, ill. érintkezéshiányt érzékelős változata gyors mérést tesz lehetővé. A találmány lényegét a továbbiakban néhány kiviteli alak bemutatásával ismertetjük részletesebben, hivatkozva a csatolt vázlatos rajzokra, ahol az 1. ábra a találmány szerinti generátor pozitívan visszacsatolt erősítővel kialakított megoldásának tömbvázlatos felépítését, a 2. ábra a találmány szerinti generátor különálló oszcillátorral kialakított megoldásának tömbvázlatos felépítését, 3. ábra az 1. ábra szerinti generátor részben áramköri megoldását, részben tömbvázlatát mutató elrendezését, a 4. ábra a 2. ábra szerinti generátor részben áramköri megoldását, részben tömbvázlatát mutató elrendezését és az 5. ábra a találmány szerinti generátorral kialakított induktivitásmérő berendezés tömbvázlatos felépítését mutatja. Az 1. ábrán látható 20 generátornak 10 oszcillátora van, amelyet 11 frekvenciameghatározó visszacsatoló hálózattal pozitívan visszacsatolt változtatható erősítési tényezős 12 erősítő alkot. A 20 generátor továbbá a 12 erősítő kimenete és erősítésvezérlő bemenete közé kötött visszacsatoló ággal negatívan vissza van csatolva. A visszacsatoló ágban 17 hibajel képző van elhelyezve, amelynek kimenete a 12 erősítő erősítésvezérlő bemenetére, egyik bemenete 16 referenciafeszültség forrásra, másik bemenete 15 egyenirányító kimenetére csatlakozik. A 15 egyenirányító bemenete és a 12 erősítő kimenete közé RC elemekből kialakított 14 differenciáló tag van iktatva. A 20 generátor a 14 differenciáló tag f0 törésponti frekvenciája fölötti tartományban üzemeltetve adott fi frekvencián Ui amplitúdójú kimeneti jelet szolgáltató oszcillátorként üzemel a 10 oszcillátora által meghatározott mértékű stabilitással. Amennyiben a 10 oszcillátor frekvenciája f, frekvenciáról f, frekvenciára változik akár a 10 oszcillátor átkapcsolása folytán, a 20 generátor kimenetén akkora U2 amplitúdójú kimeneti jelet szolgáltat, amelyre nézve az f, x Ui szorzat és az f2 x U2 szorzat gyakorlatilag egyenlőnek tekinthető, s emellett a generátor stabilitása változatlan marad. A 2. ábrán bemutatott 20 generátor az 1. ábra szerintitől abban tér el, hogy különálló 9 oszcillátorához van a változtatható erősítési tényezős 12 erősítő kapcsolva. E megoldásnál a 12 erősítő bemeneti jele frekvenciájának megváltozása az erősítés mértékének olymértékű fordított arányosan való megváltozását eredményezi, amelyre nézve az Ai x fi szorzat értéke az A2 x f2 szorzat értékével — ahol / A, a 12 erősítő erősítési tényezője, f, frekvencián és A2 a 12 erősítő erősítési tényezője f2 frekvencián —, gyakorlatilag egyezőnek tekinthető. 4 A 3. ábra az 1. ábra szeriti 20 generátort mutatja a 10 oszcillátor áramköri megoldásával. A 10 oszcillátort egy Wienhíddal pozitívan visszacsatolt 12 erősítő alkotja. A 12 erősítő 31 műveleti erősítővel van kialakítva, amely negatívan 5 visszacsatoló osztóval van ellátva, ahol az osztó alsó tagjába változtatható ellenállásként kötött TI első térvezérléses tranzisztor van kapcsolva. A TI első térvezérléses tranzisztor gate elektródja egyrészt 27 első ellenálláson keresztül erősítésvezérlő bemenetet alkot, másrészt 28 máso- 1 g dik ellenálláson keresztül a TI első térvezérléses tranzisztor drain elektródájához bemenetével kapcsolt földelt kollektoros fokozat kimenetére van kötve. A viszacsatoló ágba a 14 differenciáló tag és a 15 egyenirányító közé 13 első erősítő, a 17 hibajel képző és a 10 oszcillátor erősítésvezérlő 15 bemenete közé pedig 18 hibajel erősítő van kötve. A működés során a kimenő jel frekvenciájában beállt változástól függő nagyságú hibajel a TI első térvezérléses tranzisztort olyan munkapontba vezérli, amelynél a főelektródái között mérhető ellenállás a 31 műveleti erősítő belső negatív visz- 20 szacsatoló hálózatának átviteli tényezőjét, s így a kimenő jel amplitúdóját a frekvenciaváltozással fordított arányosan megváltoztatja. A TI első térvezérlésen tranzisztor gate elektródája és drain elektródája közötti visszacsatolás a TI első tranzisztor munkapontját rögzíti. 25 megváltoztatja. A TI első térvezérléses tranzisztor gate elektródája. A TI első térvezérléses tranzisztor gate elektródája és drain elektródája közötti visszacsatolás a TI első tranzisztor munkapontját rögzíti. A 4 ábra a 2. ábra szerinti 20 generátort mutatja, amely- 30 nek a különálló 9 oszcillátora kimenetére van a 12 erősítő kapcsolva. A12 erősítő bemeneti osztóval ellátott és 31 műveleti erősítővel van megvalósítva. A bemeneti osztó felső tagja 29 harmadik ellenállás, alsó tagja változtatható ellenállásként kötött T2 második térvezérléses transzisztor. A 35 T2 második térvezérléses tranzisztor gate elektródja képez erősítésvezérlő bemenetet. A generátor működése hasonló a 3. ábránál ismertetett megoldáshoz, azzal az eltéréssel, hogy az erősítés változtatása a bemeneti jel leosztásának megváltoztatásával történik, mimellett az erő- 40 sítő erősítési tényezője változatlan marad. Az 5. ábra a találmány szerinti 20 generátorral kialakított induktivitásmérő berendezés tömbvázlatát mutatja. A berendezés 20 generátora kimenetének egyik ágára 21 U/I átalakító, másik ágára 26 kompenzáló szűrő bemenete 45 van kötve. A 21 U/I átalakító kimenete 35 második erősítőn keresztül 25 zavarszűrő bemenetére van kapcsolva. A 25 zavarszűrő kiemenete 36 harmadik erősítőn 24 első fázisérzékeny egyenirányító és 34 második fázisérzékeny egyenirányító közösített mérőbemenetére van kapcsolva. 50 a 34 második fázisérzékeny egyenirányító fazisreferencia bemenete a 26 kompenzáló szűrő kimenetének egyik ágára 33 másödik szinuszhullám/négyszögjel átalakítón keresztül, a 24 első fázisérzékeny egyenirányító fázisreferencia bemenete pedig a 26 kompenzáló szűrő kimenetének másik 55 ágára kötött 22 fázistoló áramkör kimenetére kapcsolódik 23 első szinuszhullám/négyszögjel átalakítón keresztül. A 35 második erősítő és a 25 zavarszűrő közös kapcsára 41 komparátor első bemenete van kötve. A 41 komparátor második bemenetére Ur második referenciafeszültség for- 60 rás van kapcsolva és kimenetére 42 újraindítható monostabil midtivibrátor kapcsolódik. A42 újraindítható monostabil multivibrátor kimenete egyrészt 43 szakadáskijelzőre, másrészt a 25 zavarszűrő kimenetére kötött 44 földelőkapcsoló vezérlőbemenetére van kötve. 65
