186893. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagy egyenfeszültségek méréséhez alkalmazott mérőszondákhoz azok nemlinearitásának és/vagy a környezeti feltételektől függésének kompenzálásával
A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagy egyenfeszültségek méréséhez alkalmazott mérőszondákhoz azok nemlinearításának és/vagy a környezeti feltételektől függésének kompenzálásával, mely alkalmas pl. kV-mérők mérési pontosságának növelésére. Ismeretes, hogy a nagyfeszültségek mérésére alkalmazott mérőszondák impedanciája függ egyrészt a mérendő feszültségtől, másrészt a környezeti feltételektől (pl. hőmérséklet). így alkalmazásukkor a kV-mérőben egyrészt nemlinearitási, másrészt pl. hőmérséklet hibával szükséges számolni. Ismeretesek olyan megoldások ezen hibák csökkentésére, melyeket sikerrel alkalmaznak a gyakorlatban. A 4 052 668 számú USA szabadalom olyan kapacitív osztót tartalmazó műveleti erősítő rendszerre biztosít szabadalmi oltalmat, ahol egy a főosztóval azonos viselkedésű segéd:kapacitív osztó figyeli a környezeti változásokat. Úgy a főosztó mint a segédosztó jele leválasztó erősítőkön keresztül kerül egy összegző erősítőre. Az összegző erősítő a segédosztó jelével kikompenzálja-a főosztónak a környezeti változásokból származó hibáját. Ezen megoldás hiányossága, hogy csak váltófeszültségek mérésére alkalmas, továbbá, hogy két osztót és (a leválasztó erősítőket is számítva) több műveleti erősítőt alkalmaz, amely költségtöbbletet jelent. Ezen kívül a nagyfeszültségű oszló nemlinearitási hibáját nem egyenlíti ki. Az 1 533 072 számú angol szabadalom kompenzált galvanikus jelleválasztó elrendezést javasol nagyfeszültségű környezetben való alkalmazásra. A nagyfeszültségű környezetben működő jelleválasztó elem egy műveleti erősítő által meghajtott optikai csatoló. Ezen optikai csatoló környezeti változások okozta hibáját egyenlíti ki egy kisfeszültségre kapcsolt és védőföldeléssel ellátható optikai csatoló és jelösszegző erősítő. A kapcsolási elrendezés helyes működéséhez a két optikai csatoló karakterisztikáinak együttfutása (pl. áramátviteli karakterisztikái höfokfüggésének azonossága) szükséges. A megoldás hiányossága, hogy két elválasztó elemet és az elsőként ismertetett megoldáshoz hasonlóan több műveleti erősítőt alkalmaz. Ez költségtöbbletet jelent. Ezenkívül a nemlinearitási hibát sem egyenlíti ki. Találmányunk célja olyan megoldás biztosítása, mely a környezeti feltételektől függés kompenzálása mellett elsősorban nagy egyenfeszültségek mérésénél alkalmas a nemlinearitási hiba kiegyenlítésére is. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a méröszondához olyan négypólusl kapcsolunk, melynek karakterisztikája a kompenzálandó mérőszondajelleggörbéjének arányosan kicsinyített mása, és biztosítjuk a mérőszonda és a négypólus paramétereire ható független változók azonosságát vagy arányosságát, úgy a négypólust a mérőszondával hatásláncban szembekapcsolva kiegyenlíthető a mérőszonda nemlinearitása és/vagy környezeti feltételektől függése. A találmány alapja továbbá az a felismerés, hogy ilyen négypólust műveleti erősítő kapcsolással lehet legcélszerűbben létrehozni, melyben olyan nemlineáris ellenállást alkalmazunk, melynek feszültség-áram jelleggörbéje a mérőszonda mint ellenállás jelleggörbéjének arányosan kicsinyített mása. Javasolt megoldás a korszerű, kis bemenő áramú (10-100 pA bemenő-áram tartomány) műveleti erősítők kedvező tulajdonságain alapul. A kis bemenő-áram, a nagy nyílthurkú erősítés és a bemenő paraméterek kis driftje lehetővé teszi ui. olyan negatív visszacsatolást tartalmazó négypólus kialakítását, melynél a mérőszonda és a négypólus, s ezzel együtt a négypólus jelleggörbéit meghatározó kompenzáló ellenállás jó közelítéssel ugyanazzal - vagy egy konstans tényező segítségével számítható - arányos jellel gerjeszthető. így megfelelő mértékben kicsinyített arányos karakterisztikák választásával a négypólusra és kompenzáló elemére, a nemlinearitási hiba éppúgy kiküszöbölhető, mint a környezeti feltételektől függés. A javasolt megoldás előnye, hogy alkalmas a szonda nemlinearitásának és/vagy környezeti feltételektől függésének kiküszöbölésére. További előnye a megoldásnak, hogy a megvalósításhoz elegendő egy db az általában magas költséget jelentő nagyfeszültségű osztóból és a negatívan visszacsatolt műveleti erősítőből. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagy egyenfeszültségek méréséhez alkalmazott rnérőszondákhoz, azok nemlinearitásának és/vagy környezeti feltételektől függésének kompenzálásával, mely mérőszondát, műveleti erősítőt, kompenzáló kétpólust vagy mérőszondát, műveleti erősítőt, kompenzáló kétpólust és előfeszítő ellenállást tartalmaz. A méröszonda kisfeszültségű oldala a műveleti erősítő negativ bemenetéhez csatlakozik. Ugyanezen műveleti erősítő pozitív bemenete vagy közvetlenül vagy előfeszítő ellenálláson keresztül a kapcsolás talppontjához csatlakozik, míg kimenete az egcsz kapcsolás kimenetét alkotja. A találmány lényege abban van, hogy a műveleti erősítő kimenete a kompenzáló kétpóiuson keresztül van a művelet! erösitö negatív bemenetéhez visszacsatolva. A találmány tárgya ezenkívül egy további kapcsolási elrendezés, nagy egyenfeszültségek méréséhez alkalmazott mérőszondákhoz, azok nemlinearitásának és/vagy környezeti feltételektől függésének kompenzálásával, mely mérőszondát, műveleti erősítőt, kompenzáló kétpólust cs két söntellenállást tartalmaz. A mérőszonda kisfeszültségű oldala egyrészt söntellenálláson keresztül a kapcsolás talppontjához, másrészt közvetlenül a műveleti erősítő pozitív bemenetéhez csatlakozik. A műveleti erősítő kimenete az egész kapcsolás kimenetét alkotja. A találmány lényege az, hogy a műveleti erősítő kimenetéhez a kompenzáló kétpólus egyik sarka kapcsolódik. A kompenzáló kétpólus másik sarka egyrészt a söntellenálláson keresztül a kapcsolás talppontjához csatlakozik, másrészt közvetlenül a műveleti erősítő negativ bemenetéhez van visszacsatolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezések mű-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
