CS239475B1 - Zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače - Google Patents

Abstract

Kmitočtový modulátor (29) mé rozlaďovaný oscilátor (22) a kapacitní nebo induktivní vazbou pomoci zpětnovazebních reaktanci například kondensátorů (15 a 16), spojujíc! výstupy reektančního snímače (28) navzájem propojená první indukční cívkou í14), s kolektorem a přes druhý odpor (19), s bází druhého tranzistoru (17) zesilovaěe (6). Jeho emitor je připojen jednak přes odpory (20 a 7) na první vstupvýstupní svorku (9) kmitočtového modulátoru (29), jednak přes třetí odpor (20) a stabilizátor (21) na druhou vstup-výstupní svorku (10) a jednak na jedny vývody kondensátorů (15 a 16) a na bázi prvního tranzistoru (β) oddělovacího stupně (23), jehož emitor je připojen na první vstup-výstupní svorku (9), a jehož kolektor jě připojen na druhou vstup-výstupní svorku (10). Na svorky (9 a 10) je přiveden jednak výstupní signál rozlaďovaného oscilátoru (22) z jeho signál- , niho výstupu (12) a vstup-výstupu (13) a jednak je z nich odváděno napájecí napětí na napájecí vstup (II) a vstup-výstup (13) zesilovače (6).

Description

Vynález se týká zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače, která umožňuje spojení s obvody zpracování jejich výstupních signálů jediným, zpravidla koaxiálním spojovacím vedením.

Při aplikaci reaktenčníoh snímačů v mářicí technice je reaktence snímače převedena na okamžitý kmitočet výstupního signálu kmitočtového modulátoru. Kmitočtový modulátor bývá obvykle umistán v blízkosti reektančního snímače a je oddélen od vlastních obvodů zpracování jeho výstupního signálu.

Reaktanční snímač bývá připojen na kmitočet určující vstupy kmitočtového modulátoru. Správné činnost obvodů kmitočtového modulátoru vyžaduje připojení zdroje napájecího napětí na svorky napájecího napětí rozlaďovaného oscilátoru.

Dosud známá zapojení kmitočtových modulátorů sestávají z rozlaďovaného oscilátoru a z výstupních obvodů kmitočtového modulátoru. Reaktanční snímač bývá zapojen paralelně k obvodovým prvkům rozleňoveného oscilátoru, které určují velikost jeho nosné frekvence, přičemž tyto obvodové prvky jsou zapojeny na kolektor tranzistoru, který tvoří zesilovač rozlaďovaného oscilátoru.

Výstupní obvod kmitočtového modulátoru je tvořen oddělovacím zesilovačem, který zmenšuje vliv zátěže, například koaxiálního spojovacího vedení na kmitočet rozlaďovaného oscilátoru.

Napájecí napětí ze zdroje je přivedeno na svorky napájecího napětí kmitočtového modulátoru zvláštními vodiči. Spojení mezi výstupní svorkou kmitočtového modulátoru a vstupní svorkou obvodů zpracování je obvykle provedeno koaxiálním spojovacím vedením.

Nevýhodou známých zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače je, že vyžadují spojení se zdrojem napájecího napětí po samostatných zvláštních vodičích přes zásuvkozástrčková spoje a spojení kmitočtového modulátoru a obvody zpracování jeho výstupního signálu po koaxiálním spojovacím vedení, čímž se snižuje spolehlivost využiti kmitočtového modulátoru. Pracnost zapojování kmitočtového modulátoru do systémů měřicí techniky se zvyšuje.

Uvedená nevýhody odstraňuje zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače podle vynálezu. Podstata vynálezu apočivá v tom, že první výstup reaktančního snímače je připojen na první kmitočet určující vstup, který je připojen jednak na výstup zesilovače rozlaďovaného oscilátoru, jednak přes první zpětnovazební reaktanci na jeho první vstup, spojený s jeho druhým vstupem přes druhou zpětnovazební reaktanci, a jednak přes kmitočet určující reaktanci na jeho druhý vstup a na druhý kmitočet určující vstup, společný pro kmitočtový modulátor a rozlaďovaný oscilátor a připojený na druhý výstup reaktančního snímače. Napájecí vstup napájecího napětí rozlaďovaného oscilátoru a zesilovače je připojen na napájecí výstup oddělovacího stupně, který je připojen na jeden konec prvního odporu, jehož opačný konec je připojen jednak na první vatup-výstupnl svorku, společnou pro oddělovací stupeň a kmitočtový modulátor, a jednak na emitor prvního tranzistoru. Jeho báze je připojena na signální výstup rozlaďovaného oscilátoru a zesilovače a jeho kolektor je připojen jednak na druhou vatup-výstupní svorku, společnou pro oddělovací stupeň a kmitočtový modulátor, a jednak na vstup-výatup rozlaďovaného oscilátoru a jeho zesilovače.

První alternativa provedení vynálezu rozvádí zapojení vnitřního obvodu zesilovače s druhým tranzistorem.

Druhá alternativa má první a druhou zpětnovazební reaktanci tvořenou prvním a druhým kondenzátorem a kmitočet určující reaktanci první indukční cívkou.

Třetí alternativa provedení má obě zpětnovazební řeaktance a kmitočet určující reaktanci tvořeny čtyřmi indukčními cívkami.

Výhoda zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače podle vynálezu spočívá v tom, že použitím oddělovacího stupně jsou na jeho první vstup-výstupní svorce sjednoceny jak napájení, tak signální výstup rozletovaného oscilátoru a jeho zesilovače, a že spolu se zapojením zpětnovazebních reaktanci a kmitočet určující reaktance v obvodu rozletovaného oscilátoru se dosáhne propojeni vstup-výstupu rozletovaného oscilátoru a jeho zesilovače s druhou vstup-vý3tupní svorkou kmitočtového modulátoru, čímž je umožněno jeho spojení s obvody zpracování výstupních signálů e se zdrojem napájecího napětí pomocí jediného dvoulinkového, zpravidla koaxiálního spojovacího vedeni.

Příklady zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktanční snímače, konkrétně pro kapacitní snímače, jsou znázorněny na výkresech, kde značí obr. 1 bloková schéma zapojení, obr. 2 alternativu zapojení s kapacitní vazbou rozletovaného oscilátoru, a obr. 3 alternativu zapojení s induktivní vazbou rozletovaného oscilátoru.

První výstup reaktančního snímače 23 je připojen na první kmitočet určující vstup £, společný pro kmitočtový modulátor 21> a jeho rozletovaný oscilátor 21* tvořící první z bloků jeho vnitřního obvodu, přičemž je první kmitočet určující vstup £ připojen jednak na výstup zesilovače £ rozletovaného oscilátoru 22, jednak přes první zpětnovazební reaktanci £ na jeho první vstup, spojený s jeho druhým vstupem přes druhou zpětnovazební reaktanci £ a jednak přes kmitočet určující reaktanci £ na jeho druhý vstup a na druhý kmitočet určující vstup 2, společný pro kmitočtový modulátor 22 a rozletovaný oscilátor 22 a připojený na druhý výstup reaktančnlho snímače £&· Napájecí vstup ££ napájecího napětí rozletovaného oscilátoru 22 e zesilovače £ je připojen na napájecí výstup oddělovacího stupně 22» tvořícího druhý z bloků vnitřního obvodu kmitočtového modulátoru 22» přičemž je napájecí výstup uvnitř oddělovacího stupně 2£ připojen na jeden konec prvního odporu £, jehož opačný konec je připojen jednak na první vstup-výstupní svorku fi, společnou pro oddčlovacl stupeň 22 a kmitočtový modulátor 22» e jednak na emitor prvního tranzistoru fi. Jeho báze je připojena na signální výstup ££ rozletovaného oscilátoru 22 a zesilovače fi a jeho kolektor je připojen jednak na druhou vstup-výstupní svorku ££, společnou pro oddélovací stupeň 22 a kmitočtový modulátor 22» a jednak na vstup-výstup ££ rozletovaného oscilátoru 22 a jeho zesilovače fi.

Výstup zesilovače fi je v rámci jeho vnitřního obvodu připojena na kolektor druhého tranzistoru ££, jehož báze je připojena, obr. 2, paralelně přes druhý odpor £2 a třetí kondenzátor 18 jednak na druhý vstup zesilovače fi a jednak na jeho vstup-výstup ££, a jehož emitor je připojen jednak na první vstup zesilovače fi a na jeho signální výstup £2 a jednak ne jeden konec třetího odporu 20. jehož druhý konec je připojen jednak na napájecí vstup ££ zesilovače fi a jednak paralelně přes stabilizátor 21 a/nebo čtvrtý kondenzátor £fi na jeho vstup-výstup ££.

U třetí alternativy provedení s induktivní vazbou rozlaďovaného oscilátoru 22» obr. 3, je čtvrtý kondenzátor 24 zapojen mezi druhý vstup zesilovače fi a jeho vstup-výstup £fi před nepojením druhého odporu lfi a stabilizátoru 21· První zpětnovazební reaktance £ je tvořena podle druhé alternativy provedení vynálezu prvním kondenzátorem ££, druhá zpětnovazební reaktance £ je tvořena druhým kondenzátorem Jfi, a kmitočet určující reaktance fi je tvořena první indukční cívkou ££. První zpětnovazební reaktance £ podle třetí alternativy provedení vynálezu je tvořena třetí indukční cívkou 2fi, čtvrtou indukční cívkou 2fi a vzájemnou indukčností Ml mezi nimi, přičemž jeden konec třetí indukční cívky £fi je připojen na výstup zesilovače fi a její opačný konec je připojen na jeho vstup-výstup ££. Druhá zpětnovazební reaktance £ je tvořena druhou indukční cívkou ££» pátou indukční cívkou 21 a vzájemnou indukčností M 2 mezi nimi, přičemž jeden konec druhé indukční cívky ££ je připojen na první vstup zesilovače fi a její opačný konec je připojen na jeho druhý vstup. Kmitočet určující reaktance fi je tvořena čtvrtou indukční cívkou 2& a pátou indukční cívkou 21, které jsou svými jedněmi konci vzájemně propojeny.

239475 4

Zpětnovazební rozlaďovaný oscilátor 22» obr. 1, má oacilační kmitočet určený kmitočet určující reaktancí g a impedancí reaktančního snímače 2g> připojeného na kmitočet určující vstupy 1 a 2 tak, ^aby ^by^la dodržena fázová podmínka oscilace. Amplitudová podmínka je zajiělována poměrem mezi zpětnovazebními ^eektanceai J a i tak, aby z výstupu zesilovače g přes zpčtnovezební reektence j a i na vstupy přivedená napětí po zesílení v zesilovači & stačilo nahradit energii jednak rozptýlenou v kmitočet určující reaktancí i a v reaktančním snímači 28. jednak odebranou za signálního výstupu Jg tak, aby se udrželo kmitání rozlaďovaného oscilátoru 22·

Výstupní napětí se signálního výstupu 12 je na první vstup-výstupni svorku g přivedeno přes první tranzistor g, v němž se výstupní napětí rozlaďovaného oscilátoru 22 interpoluje na napájecí napětí tak, že proud napájecího zdroje protéká přes první ůdpor X, napájecí vstup 11 a vstup-výstup Jg a přes druhou vstup-výstupnl svorku JJ2- Proud výstupního signálu rozlaďovaného oscilátoru 22 protéká přes první tranzistor g a přes výstupní svorky 2 a Jg do obvodů zpracování.

Kapacitní dělič, obr. 2, pracuje tak, že určitá část napětí z kolektoru druhého tranzistoru 17 je přivedena na emitor tak, aby i náhodný rozruch způsobil rozkmitání rozlaďovaného oscilátoru 22 ^na kmitočet, který je určen indukčností první indukční cívky Jg a imepedancí reaktančního snímače 2S. Napájecí napětí pro druhý transistor JX je stabilizováno stabilizátorem 21 v podobě například Zenerovy diody. Kondensátor 22 představuje střídavý zkrat na pracovním kmitočtu rozlaďovaného oscilátoru 22 mesi napájecím vstupem H a vstup-výstupem 13. přičemž druhý vstup zesilovače g je propojen s jeho vstup-výstupem Jg přímo. Druhým odporem 19 a třetím odporem 22 ·· nastavuje pracovní bod druhého tranzistoru Jg.

U rozlaďoyanáho oscilátoru 22 ⁸ indukční zpětnou vazbou, obr. 3, vyvolá napětí indukovaná do čtvrtá indukční cívky 22 * třetí indukční cívky 22 proud, který se usavře přes reaktančnl snímač 22 ⁸ přes pátou indukční cívku 21· Při ^{ton 8e 8} páté indukční cívky 21 do druhá indukční cívky 22 indukuje napětí, které po zesílení v druhém transistoru IX indukuje napětí vhodně fáze ve čtvrté indukční cívce 22 a shora popsanou cestou ee vrátí ne emitor druhého tranzistoru IX, čímž dochází ke kladná zpětná vazbě a k rozkmitáni rozlaďovaného oscilátoru 22· Z emitoru druhého tranzistoru IX je přes první tranzistor g převedeno napětí, generované rozlaďovaným oscilátorem 22, na první vstup-výetupní svorku g.

Inpedance reaktančního snímače 2g> použitého pro tuto alternativu, musí mít kapacitní charakter. Kondenzátor gg představuje střídavý zkrat na pracovním kmitočtu rozlaďovaného oscilátoru 22 mezi druhým vstupem zesilovače g a jeho vstup-výetupem Jg, přičemž druhý vstup zesilovače g je propojen e jeho napájecím vstupem Jg.

Zapojení kmitočtového modulátoru podle vynálezu je zejména určeno pro kapacitní snímače v měřicí technice. Dalěí použiti je při přenosu výstupního signálu z kondensátorového mikrofonu, případně pro reaktančnl snímače, které jaou citlivá na přiblížení cizího předmětů.

Claims (4)

1. Zapojení kmitočtového modulátoru pro reaktančnl snímače, sestávající jednak z rozlaďovaného oscilátoru, připojeného svým vstupem na výstup reaktančního snímače, a jednak z oddělovacího stupně, připojeného svým vstupem na výstup rozlaďovaného oaoilátoru a svým výstupem přes spojovací vadění na obvody zpracování výstupního signálu kmitočtového modulátoru, vysnačená tím, že první výstup reaktančního snímače (28) je připojen na první vstup (1), společný pro kmitočtový modulátor (29), a jeho roslaďovaný oscilátor (22), tvořící první z bloků jeho vnitřního obvodu, přičemž je první vstup (1) připojen jednak na výstup zaailovače (6) rozlaďovaného oaoilátoru (22), jednak přes první zpětnovazební reektanci (3) na jeho první vstup, spojený s jeho druhým vstupem přes druhou zpětnovazební reektanci (4), a jednak přes reaktanci (5) a na druhý vstup (2), společný pro kmitočtový modulátor (29) a rozlaďovaný oscilátor (22) a připojený na druhý výstup reaktančního snímače (28), zatímco napájecí vstup (11) napájecího napětí rozlaďovaného oscilátoru (22) a zesilovače (6) je připojen na napájecí výstup oddělovacího stupně (23), tvořícího druhý z bloků vnitřního obvodu kmitočtového modulátoru (29), přičemž je napájecí výstup uvnitř oddělovacího stupně (23) připojen na jeden konec prvního odporu (7), jehož opačný konec je připojen jednak na první vstupvvýstupní svorku (9), společnou pro oddělovací stupeň (23) a kmitočtový modulátor (29), a jednak na emitor prvního transistoru (8), jehož báze je připojena na signální výstup (12) rozlaďovaného oscilátoru (22) a zesilovače (6) a jehož kolektor je připojen jednak na druhou vstup-výstupní svorku (10), společnou pro oddělovací stupeň (23) a kmitočtový modulátor (29), a jednak na vstup-výetup (13) rozlaďovaného oscilátoru (22) a jeho zesilovače (6).

2. Zapojení kmitočtového modulátoru podle bodu 1, vyznačená tím, že výstup zesilovače (6) je tvořen kolektorem druhého tranzistoru (17), jehož báze je připojena přes druhý odpor (19) jednak na druhý vstup zesilovače (6) a jednak na jeho vstup-výetup (13), a jehož emitor je připojen jednak na první vstup zesilovače (6) a na jeho signální výstup (12) a jednak na jeden konec třetího odporu (20), jehož druhý konec je připojen jednak na napájecí vstup (11) zesilovače (6) e jednak paralelně přes stabilizátor (21) a/nebo čtvrtý kondensátor (30) na jeho vstup-výstup (13).

3. Zapojení kmitočtového modulátoru podle bodu 1, vyznačené tím, že první zpětnovazební reaktance (3) je tvořena prvním kondenzátorem (15), druhá zpětnovazební reaktance (4) je tvořena druhým kondenzátorem (16), a kmitočet určující reaktance (5) je tvořena první indukční cívkou (14).

4. Zapojení kmitočtového modulátoru podle bodu 1, vyznačené tím, že jednak první zpětnovazební reaktance (3) je tvořena třetí indukční cívkou (25), čtvrtou indukční cívkou (26) se vzájemnou Indukčností M 1 mezi nimi, přičemž jeden konec třetí indukční cívky (25) je připojen na výstup zesilovače (6) a její opačný konec je připojen na jeho vstup-výstup (13) jednak druhá zpětnovazební reaktance (4) je tvořena druhou indukční cívkou (24), pátou indukční cívkou (27) ee vzájemnou indukčností M 2 mezi nimi, přičemž jeden konec druhá indukční cívky (24) je připojen na první vstup zesilovače (6) a její opačný konec je připojen na jeho druhý vstup, zatímco reaktance (5) je tvořena čtvrtou indukční cívkou (26) a pátou indukční cívkou (27), které jsou svými jedněmi konci vzájemně propojeny.