190333. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés adott frekvenciatartományba eső villamos jelek átvitelére
1 190 333 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés adott frekvenciatartományba eső villamos jelek átvitelére, kijelzésére és/vagy mérésére kiképezett frekvenciaablak-komparátorhoz, amelynek segítségével egyszerű felépítésű, nagy megbízhatóságú műszerek, távközlési jeldetektorok és egyéb információátviteli berendezések alakíthatók ki. A találmány szerinti frekvenciaablak-komparátor minden olyan területen alkalmazható, ahol azt kell jelezni vagy átvinni, hogy az adott jel egy f, alsó és f2 felső frekvenciával kijelölt tartományba esik. Ezt a találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel úgy lehet megvalósítani, hogy maga a bemenő jelszint széles határok között változhat. Az ismert megoldások, amelyek ilyen jellegű feladatokat oldanak meg és ismertetnek, mind nagypontosságú hanggenerátoros időalapról működtetett digitális rendszerek. Ezeknek hiányosságuk, hogy éppen a nagypontosságú időalap miatt általában csak laboratóriumi körülmények között működnek kielégítő pontossággal, további hiányosságuk pedig, hogy bonyolult áramköri kialakításuk, valamint a felhasznált nagyszámú alkatrész miatt megbízhatóságuk sem megfelelő, különösen nem ipari körülmények között történő működtetéshez. Ahhoz, hogy egy jelről megállapítsuk, hogy egy adott frekvenciatartományba esik-e, nincs minden esetben szükség arra a nagy pontosságra, amely az ismert berendezések alapvető jellemzője, sok esetben elegendő lenne ugyanis kisebb pontosságú, de nagy megbízhatóságú mérés. A találmánnyal célul tűztük ki egy olyan egyszerű felépítésű, nagy megbízhatóságú frekvenciaablak-komparátor kialakítását, amely ipari körülmények között is megbízhatóan üzemel, kevés alkatrészből kialakítható, adott esetben pedig a szükségesnek megfelelően bővíthető. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés tehát adott frekvenciatartományba eső villamos jelek átvitelére, kijelzésére és/vagy mérésére kiképzett frekvenciaablak-komparátor kialakítására, amely kapcsolási elrendezés célszerűen nullkomparátorként kialakított erősítőt és a komparátor bemeneteire csatlakoztatott, az átviendő jellel arányos referenciajeleket előállító referenciafeszültség átalakítókat, valamint a frekvenciaablakhoz méretezett rezgőkört tartalmaz. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az jellemzi, hogy a kapcsolási elrendezés bemenetei az átviendő feszültséget előállító jelgenerátorral vannak összekapcsolva, és a bemenetek közé sorosan van a rezgőkör és egy ellenállás kapcsolva, és a rezgőkör galvanikus leválasztó egységen és egyenirányítón keresztül van az erősítő egyik bemenetével, míg az ellenállás egyik, a rezgőkörrel összekapcsolt kivezetése szintén egyenirányítón és célszerűen egy osztóáramkörön keresztül van az erősítő másik bemenetére csatlakoztatva, és az erősítő kimenete képezi a kapcsolási elrendezés kimenetét. A találmány egyik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a rezgőkört egy párhuzamos kondenzátort és induktivitást magába foglaló rezgőkör képezi, amelynek egy további kicsatoló tekercse képezi a galvanikus leválasztó egységet. A találmány még egy további kiviteli alakját az jellemzi, hogy szinuszos jelgenerátor esetében a rezgőkör rezonancia frekvenciája a szinuszos jel frekvenciájával megegyezőre van kiképezve. A találmány további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy nem szinuszos jelgenerátor esetében a rezgőkör rezonancia frekvenciáját a nem szinuszos jel alharmonikusának frekvenciája képezi. További előnyös kiviteli alakot az jellemez, hogy a bemenetek egy, a jelgenerátor jelét szinuszos jellé alakító átalakítón keresztül vannak az átviendő jelet adó jelgenerátorra csatlakoztatva. Még egy további előnyös kiviteli alakot az jellemez, hogy a komparátor kimenetére illesztő egység van kapcsolva, és ennek kimenete képezi a kapcsolási elrendezés kimenetét. Még egy további előnyös kiviteli alakot az jellemez, hogy a kapcsolási elrendezés kimenete további jelfeldolgozó és/vagy mérőrendszerrel van összekapcsolva. A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakjai segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható a találmány lényegét ábrázoló blokkvázlat, a 2. ábrán látható egy példakénti kiviteli alak részletesebb rajza, a 3. ábrán látható a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy további kiviteli alakjának blokkvázlata, a 4. ábrán látható az átviteli függvény két különböző jelszint esetére. A találmány szerinti (13) kapcsolási elrendezés blokkvázlata tehát az 1., egy példakénti kiviteli alakja pedig a 2. ábrán látható. A bemenő jelet minden esetben egy jelgenerátor adja, amely tetszőleges frekvenciájú, célszerűen szinuszos jel. Ha a jel szinuszos, akkor az 1 bemenetre csatlakoztatott 3 rezgőkör rezonancia frekvenciáját a szinuszos jel frekvenciájához választjuk meg, azzal megegyezőre. Ha a bemenő jel nem szinuszos, akkor célszerű a 3 rezgőkör rezonancia frekvenciáját a nem szinuszosjel alapharmonikusával megegyezőre választani. Az 1 és 2 bemenetre van egymással sorosan kapcsolva a 3 rezgőkör és egy 4 ellenállás, amely egy osztót képez, amely osztó egyik tagja a rezgőkörnek a frekvencia függvényében változó Z impedanciája, a másik tagja pedig R, ellenállás. A 3 rezgőkör egy példakénti kiviteli alakja, amellyel a legelőnyösebben lehet a találmány szerinti feladatot megoldani, látható a 2. ábrán. Itt a 3 rezgőkört egy párhuzamos Ll, Cl elemeket magába foglaló rezgőkör képezi, amelynek impedanciája a rezonanciafrekvencián a maximális és attól eltérő frekvencián pedig erősen csökkenő karakterisztikát mutat. Ez látható a 4. ábrán, amely egyébként önmagában ismert rezonanciagörbe. A 3 rezgőkör egy további galvanikus 5 leválasztó egységen keresztül, amely például a 2. ábrán látható kicsatoló L2 tekercs, valamint egy 6 egyenirányítón keresztül van a 8 erősítő egyik nem inertáló bemenetére csatlakoztatva. A 8 erősítő másik bemenetére egy, a 4 ellenálláson eső feszültséggel arányos jel van szintén egy 6 egyenirányítón és 7 osztóáramkörön keresztül csatlakoztatva. A 4. ábrán jól látható módon mutattuk be, hogy hogyan változik az ellenál5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
