Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.09.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.06.1975 79004 KI. 21e, 33/08 MKP GO1r 33/08 CZYTELNIA Urzedu Pa*e*ta**P° , Twórcywynalazku: Antoni Ostaszewski, Wlodzimierz Romaniuk Uprawniony z patentu tymczasowego: Polska Akademia Nauk Instytut Geofizyki, Warszawa (Polska) Uklad ksztaltujacy zmodulowany amplitudowo sygnal pradu zmiennego do sterowania ukladów logicznych, zwlaszcza w polowym magnetometrze protonowym Przedmiotem wynalazku jest uklad ksztaltujacy zmodulowany amplitudowo sygnal pradu zmiennego, ' przeznaczony do sterowania ukladów logicznych, zwlaszcza w polowym magnetometrze protonowym.Znane sa powszechnie uklady tego typu stosowane do ksztaltowania sygnalu precesji w magnetometrach protonowych, których role pelni badz prosty przerzutnik Schmitta, badz przerzutnik poprzedzony wzmac¬ niaczem napiecia stalego. Przy zastosowaniu ukladów scalonych funkcje ksztaltowania sygnalu pelni przewaz* nie uklad komparatora napiecia stalego. We wszystkich tych ukladach sygnal logiczny wyjsciowy jest genero¬ wany w czasie bliskim momentowi przejscia przebiegu wejsciowego poprzez napiecie zerowe, ale nie dokladnie w chwili tego przejscia. Zjawisko to jest zródlem niedokladnosci szczególnie przy malych sygnalach wejscio¬ wych o zmieniajacej sie amplitudzie. W celu poprawienia dokladnosci generacji logicznego sygnalu wyjsciowego uklady te wymagaja zastosowania wstepnej regulacji poziomu, przy którym nastapi generacja sygnalu logicznego oraz okresowego sprawdzania, przy czym dokladnosc i prawidlowosc ich pracy zalezy od starzenia sie ele¬ mentów, temperatury otoczenia oraz zmian napiec zasilajacych.Magnetometry protonowe poza wlasciwym ukladem ksztaltujacym musza wiec byc wyposazone w dodat¬ kowe stosunkowo zlozone takie uklady, jak uklad detekcji i pomiaru wartosci napiecia sygnalu precesji w dosc szerokim zakresie jego zmiennosci.Dodatkowa, istotna wada znanych magnetometrów protonowych jest istnienie podczas obslugi przez nie- specjalistyczny personel znacznych ilosci blednych pomiarów wynikajacych stad, ze brak jest pewnosci, czy pomiar nie zostal zaklócony pojedynczym przypadkowym impulsem, na przyklad radaru lotniczego. Wada ta w okolicznosciach ogólnego dazenia do wzrostu niezawodnosci dzialania przyrzadów powaznie zmniejsza war¬ tosc uzytkowa polowych magnetometrów protonowych.Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyzszych licznych niedogodnosci poprzez opracowanie jednego prostego, a nie wymagajacego regulacji ukladu przetwarzajacego sinusoidalny sygnal precesji na sygnal prostokat¬ ny sterujacy ukladami logicznymi w magnetometrze oraz spelniajacego jednoczesnie dodatkowe funkcje pomoc¬ nicze.2 79004 Cel ten zostal zrealizowany w ukladzie wedlug wynalazku, który wyposazony jest we wzmacniacz wejscio¬ wy z ujemnym sprzezeniem zwrotnym utworzonym przez przeciwnie spolaryzowane diody krzemowe, wstepnie ograniczajacy sygnal wejsciowy tak, ze amplituda tego sygnalu jest proporcjonalna do logarytmu napiecia wejs¬ ciowego, na wejsciu którego równolegle dolaczony jest komparator napiecia stalego i detektor szczytowy syg¬ nalu. Komparator zawiera regeneracyjny obwód rózniczkujacy wlaczony w petli dodatniego sprzezenia zwrot¬ nego, ksztaltujacy sygnal wyjsciowy niezaleznie od szumu i zaklócen nalozonych na sygnal wejsciowy. Detektor szczytowy sygnalu wstepnie ograniczonego mierzy logarytm napiecia wejsciowego. Detektor sprzezony jest w ukladzie równoleglym z miernikiem wskazujacym wartosc chwilowego poziomu sygnalu wejsciowego oraz z ukladem szeregowym polaczen filtru srodkowo-przepustowego i dyskryminatora napiecia sygnalizujacego prze¬ kroczenie okreslonego uprzednio procentowo wskaznika glebokosci modulacji amplitudy sygnalu wejsciowego.Uwzgledniajac fakt, ze zaklócenia znieksztalcajace pomiar objawiaja sie z reguly we wzroscie glebokosci modulacji przebiegu mierzonego, uklad wedlug wynalazku spelnia zatem takze i zadanie sygnalizacji wystapienia zaklócen w sygnale wejsciowym.Przedmiot wynalazku zostanie dokladniej omówiony w oparciu o przyklad wykonania przedstawiony na rysunku na fig. 1 — podajacej schemat ukladu, oraz na fig. 2 — ilustrujacej przebiegi napiecia w poszczególnych punktach ukladu.Wejscie ukladu poprzez rezystor Rx i kondensator Cx polaczone jest z wejsciem wzmacniacza 1, posiadaja¬ cego ujemne sprzezenie zwrotne poprzez przeciwnie spolaryzowane diody Di i D2, ograniczajace amplitude sygnalu wejsciowego. Na wyjsciu wzmacniacza 1 znajduja sie równolegle podlaczone detektor szczytowy 3 i komparator 2 z wyjsciem logicznym 1, wyposazony w regeneracyjna petle dodatniego sprzezenia zwrotnego R2, C2 o stalej czasu znacznie krótszej, anizeli okres sygnalu wejsciowego. Detektor szczytowy 3 posiada ponadto kompensacje diodowa i podlaczony jest w ukladzie równoleglym do miernika 4 poziomu sygnalu precesji oraz do filtru srodkowo-przepustowego 5, przepuszczajacego czestotliwosci modulacji obwiedni sygnalu.Na wyjsciu filtru 5 znajduje sie komparator 6 polaczony drugim wejsciem ze zródlem napiecia odniesienia Ui- Wyjscie komparatora 6 stanowi wyjscie sygnalizujace przekroczenie ustalonego poziomu modulacji i steruje ze¬ wnetrzne uklady logiczne poprzez wyjscie logiczne 2. Dzialanie omówionego ukladu jest jak nastepuje.Zmienny sygnal wejsciowy o przebiegu pokazanym przykladowo na fig. 2a, we wzmacniaczu wejsciowym 1 zostaje ograniczony do wartosci rzedu 0,8—1,3 V, przy jednoczesnym zachowaniu symetrii wzgledem napiecia zerowego i duzej stromosci przejscia przebiegu przez napiecie zerowe, przy czym jego ksztalt na wyjsciu wzmac¬ niacza ilustruje fig. 2b. Amplituda tego sygnalu jest suma wartosci stalej, okolo 0,8 V i czesci napiecia propor¬ cjonalnej do logarytmu napiecia wejsciowego. Tak okreslony sygnal podawany jest do komparatora napiecia stalego 2, gdzie przetworzony jest na sygnal prostokatny, jak to przedstawia fig. 2c. Sygnal na wyjsciu kompara¬ tora zmienia w sposób skokowy znak wówczas, gdy sygnal wejsciowy przechodzi przez wartosc zerowa, nieza¬ leznie od wartosci napiecia wejsciowego.Dla unikniecia kilkakrotnego przeskoku na wyjsciu, spowodowanego przez szum o skladowych o wysokich czestotliwosciach, który w formie resztkowej zawsze zawarty jest w sygnale wejsciowym, elementy R2, C2 w do¬ datniej petli sprzezenia zwrotnego rózniczkuja sygnal, wywolujac jednoczesnie glebokie przesterowanie i nie- czulosc komparatora 2 na wystepowanie jakichkolwiek zawartych w sygnale impulsów szumowych lub zaklóca¬ jacych, nastepujacych w krótkim odstepie czasu po generacji przeskoku na wyjsciu.Tak uksztaltowany sygnal prostokatny podawany jest do ukladów logicznych magnetronu.W dodatkowym torze ukladu wedlug wynalazku sygnal wyjsciowy ze wzmacniacza 1 jest poddany detekcji i odjeciu wartosci stalej 0,4 V napiecia poprzez wewnetrzna diodowa kompensacje i odfiltrowany w detektorze szczytowym 3, przy czym wartosc chwilowa amplitudy sygnalu wejsciowego wskazuje miernik 4. Skladowa zmienna tego sygnalu, odpowiadajaca czestotliwosciom modulacji obwiedni sygnalu wejsciowego o przebiegu, jak to ilustruje fig. 2d, z wyjscia detektora zostaje odseparowana w filtrze 5. Stad napiecie o przebiegu pokaza¬ nym na fig. 2e podawane jest do komparatora napiecia 6, na wyjsciu którego pojawia sie sygnal uformowany jak na fig. 2f tylko wtedy, gdy nastapi na przyklad modulacja jego obwiedni przez impulsowe zaklócenia zewnetrzne powyzej poziomu ustalonego napiecia U!.Uklad wedlug wynalazku jest prosty i nie wymaga regulacji przy uruchamianiu, ani tez okresowego spraw¬ dzania, a dokladnosc jego dzialania, dzieki zastosowaniu wzmacniacza wejsciowego ze sprzezeniem diodowym wspólpracujacego w celowo dobranym ukladzie polaczen z komparatorem napiecia stalego nie zalezy od am-, plitudy sygnalu wejsciowego w duzym zakresie dynamiki, rzedu na przyklad 60 dB. Sygnal na jego wyjsciu w sposób skokowy zmienia znak wówczas, gdy sygnal wejsciowy przechodzi przez wartosc zerowa, niezaleznie od wartosci napiecia wejsciowego. Uklad rózniczkujacy, wlaczony w petli dodatniego sprezenia zwrotnego komparatora pozwala spelnic w szerokim zakresie napiec wejsciowych podstawowy warunek unikniecia blednej79004 3 sygnalizacji przejscia przebiegu wejsciowego przez wartosc bliska zeru, spowodowana na przyklad szumem na¬ lozonym na przebieg wejsciowy.Uklad wskazuje równiez wartosc sygnalu wejsciowego w znacznym i dowolnie wybranym zakresie dyna¬ miki, przy czym odczyt jest juz zlogarytmowany, ponadto sygnalizuje przekroczenie ustalonego procentowego wskaznika wartosci chwilowej modulacji amplitudy sygnalu wejsciowego, niezaleznie od wartosci jego sredniej ampulitudy. Umozliwia to wykrycie zaklócen impulsowych lub szumowych, przy czym w warunkah wystapienia zaklócen pomiar zostaje automatycznie wykluczony za posrednictwem zewnetrznych ukladów logicznych. PL